CN112794472A - 一种高盐废水的浓缩系统及浓缩方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高盐废水的浓缩系统及浓缩方法，本发明高盐废水的浓缩系统包括调节池，药剂软化单元，以及一级膜处理单元、二级高压膜处理单元、三级高压膜处理单元，高盐废水经过所述调节池均质后，利用所述药剂软化单元的软化药剂去除水的硬度，最后经过一级膜处理单元、二级高压膜处理单元、三级高压膜处理单元对浓水进行回用。本发明的高盐废水的浓缩系统通过普通膜法和高压膜法的浓缩能力，结合废水有机物和硬度去除技术，实现高含盐废水稳定的逐级浓缩，将废水的含盐量控制在蒸发结晶最佳含盐量。

Description

一种高盐废水的浓缩系统及浓缩方法
技术领域
本发明涉及高盐废水处理领域，具体而言，涉及一种高盐废水的浓缩系统及浓缩方法。
背景技术
“十三五”期间我国在环境保护和污染防治、监督方面已经取得不错的成绩，但社会绿色发展、人与自然的和谐共生是持续性的、是未来长期一直存在的，所以继续开展污染防治行动是必然的。“十四五”规划提出：持续改善环境质量。增强全社会生态环保意识，深入打好污染防治攻坚战。继续开展污染防治行动，建立地上地下、陆海统筹的生态环境治理制度。明确了环境保护必然性和污染防治的紧迫性和困难。目前污水中常规指标已经得到有效控制，但废水中的一些对环境危害很大的易忽视指标依然没有得到治理和控制，例如高含盐废水中的盐含量指标。废水中的盐分是造成土地盐碱化、植被无法生长、土地板结、腐蚀性强的主要原因之一。
虽然许多地区政府已经意识到废水盐含量指标对环境污染性，并制定当地废水盐排放限制指标，但是废水中盐指标处理技术存有技术难点和壁垒。废水盐指标处理工艺即是零排放处理工艺，其终点工艺是蒸发结晶工艺，而蒸发结晶工艺运行的好坏主要取决于前端的预处理工艺，寻求一种稳定的、低成本高含盐废水预处理技术来填补目前盐指标处理工艺预处理段无法正常的空白是必须的、也是紧迫的。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种针对高盐废水的浓缩系统，该浓缩系统通过普通膜法和高压膜法的浓缩能力，结合废水有机物和硬度去除技术，实现高含盐废水稳定的逐级浓缩，将废水的含盐量控制在蒸发结晶最佳含盐量，并去除废水中影响蒸发结晶运行的不利指标，解决高盐废水零排放预处理段无法正常运行的关键问题，因此该浓缩系统值得广泛推广进行应用。
本发明的第二目的在于提供上述浓缩系统的高盐废水的浓缩方法，该浓缩方法操作简单，操作条件温和，安全环保。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
本发明提供了一种高盐废水的浓缩系统，包括调节池，药剂软化单元，以及一级膜处理单元、二级高压膜处理单元、三级高压膜处理单元，高盐废水经过所述调节池均质后，利用所述药剂软化单元的软化药剂去除水的硬度，最后经过一级膜处理单元、二级高压膜处理单元、三级高压膜处理单元对浓水进行回用。
本发明的高盐废水的浓缩系统摒弃了以往处理工艺盐指标技术存在技术难点和壁垒的技术缺陷，本发明通过普通膜法和高压膜法的浓缩能力，结合废水有机物和硬度去除技术，实现高含盐废水稳定的逐级浓缩，将废水的含盐量控制在蒸发结晶最佳含盐量，并去除废水中影响蒸发结晶运行的不利指标，值得广泛推广进行应用。
优选地，作为进一步可实施的方案，药剂软化单元的载体工艺为高效沉淀池，其有效水力停留时间不低于2.0h，以保证软化产生的碳酸钙、氢氧化镁悬浮物得到有效去除。
优选地，作为进一步可实施的方案，在所述药剂软化单元以及所述一级膜处理单元之间还包括有用于除硅操作的除硅单元。据硅含量投加对应药剂，保证硅含量在后续处理单元不产生硅结垢。
优选地，作为进一步可实施的方案，除硅剂为针对水质配置的新型除硅剂，其载体工艺为高效陈清池，有利于节省占地。除硅沉淀池出水二氧化硅≤5mg/L。
优选地，作为进一步可实施的方案，所述除硅单元与所述一级膜处理单元之间还包括有COD去除单元，所述COD去除单元通过高级氧化技术去除高含盐废水中的COD。通过去除高含盐废水中的COD，可以延长后续膜处理单元的有机污堵周期。
其中，高级氧化技术为臭氧催化氧化+双氧水技术，能够保证出水COD≤40mg/L，臭氧催化氧化有效停留时间≥1.5h，空塔流速为1.0h-1。
优选地，作为进一步可实施的方案，所述COD去除单元与所述一级膜处理单元之间还包括有微滤单元以用于去除沉淀。通过微滤去除药剂软化单元、除硅单元、COD去除单元产生的难以沉淀去除的悬浮物固体和胶体物质，防止后续离子交换单元和膜单元的污堵。
优选地，微滤单元为V型滤池或多介质过滤器，过滤滤速为6～8m/h，保证水中软化产生的胶体物质得到有效去除，防止PH回调硬度再次返回到高含盐废水中。
优选地，作为进一步可实施的方案，所述微滤单元与所述一级膜处理单元之间还包括有离子交换单元，所述离子交换单元用于去除水中的硬度和碱度。去除了水中的硬度后可以降低结垢，保护设备。
优选地，离子交换单元采用的树脂为弱酸性树脂或螯合树脂(含盐量5000mg/L以下为弱酸性树脂，含盐量10000mg/L以下为螯合树脂)，保证离子交换只针对水中的钙镁离子进行交换，达到消除高含盐废水结垢趋势的目的。
优选地，作为进一步可实施的方案，所述离子交换单元与所述一级膜处理单元之间还包括有超滤单元，所述超滤单元用于截留水中的悬浮物以及胶体物质。通过截留这些物质可以保证膜单元设备的正常运行。
膜处理单元包括反渗透设备，反渗透设备包括RO进水箱、RO进料泵、RO膜以及套设在RO膜外部的膜壳。
还可以包括正渗透设备，正渗透设备包括FO浓盐水箱、FO进料泵、汲取液进料泵、稀释汲取液存储箱、汲取液回收系统、浓盐水气提系统、FO膜以及套设在FO膜外部的膜壳。
反渗透设备可设计为多级处理，则第一级反渗透浓缩得到的为第一浓缩液，最后一级反渗透浓缩得到的为第一分离液，其余级别的分离液则继续进入下一级别进行反渗透浓缩，浓缩液则返回上一级重新进行反渗透浓缩；优选为2级处理。
正渗透是在半透膜两侧产生的渗透压差为驱动力下，水分子自发的从高盐水向汲取液渗透的过程，而主要产生动力源的物质为汲取液，该浓缩浓缩方法的优点是不需要高压泵便可运行，并且在能耗小于热法的情况下，能够有选择性的去除水中溶解的物质。这些特点保证正渗透单元具有更高的抗污染性能，同样的，正渗透浓缩也可设计为单级或多级处理，但是处于成本以及浓缩效果考虑，单级处理即可满足要求。
优选地，所述一级膜处理单元、二级高压膜处理单元、三级高压膜处理单元为新型高压反渗透膜或纳滤膜，该膜最高耐受压力为12MPa，耐受COD为100mg/L，能有效保证高含盐废水的逐级浓缩的需要，同时能保证最终浓缩后废水的含盐量满足蒸发结晶要求。
通过一级膜处理单元、二级高压膜处理单元、三级高压膜处理单元，对高含盐废水进行浓水回收处理，将高含盐废水的含盐量浓缩至10wt％作用，回收水的含盐量降低至0.1wt％以下。
本发明除了提供了一种高盐废水的浓缩系统，还提供了相应的浓缩方法，具体包括如下步骤：
高盐废水经过调节池均质后、软化药剂去除水的硬度，最后对浓水回收处理。
上述废水浓缩方法本身方法简单、易实现、流程短，能够显著提升废水的处理效果。
优选地，作为进一步可实施的方案，软化药剂去除水的硬度后，依次经过除硅、去除COD、微滤、离子软化以及超滤后，再进行所述浓水回收处理的步骤。
本发明提供的处理方案尤其适用于含盐量高、硅含量高、硬度高的废水，通过高压反渗透能够有效处理反渗透浓水，深度处理后的高盐废水达标可直接回用于企业生产用水，保证了化工园区的综合废水的彻底处理，保护环境。
另外，对于超滤、离子软化以及微滤的反洗废水、再生废水可以去往药剂软化单元进行再利用。
总之，实际操作时，本发明的高盐废水的浓缩操作步骤按照如下步骤进行处理：
(A)高含废水通过调节池对来水水质水量均质均量，为后续处理提高稳质稳量废水；
(B)高含盐废水进入药剂软化单元，通过投加对应的软化药剂，初步去除的水中硬度，降低废水的结垢倾向；
(C)高含盐废水初步软化后进入除硅单元，根据硅含量投加对应药剂，保证硅含量在后续处理单元不产生硅结垢；
(D)高含盐废水除硅后进入COD去除单元，通过高级氧化技术，去除高含盐废水中COD，延长后续膜处理单元的有机污堵周期。
(E)高含盐废水除有机物后计入微滤单元，通过微滤去除药剂软化单元、除硅单元、COD去除单元产生的难以沉淀去除的悬浮物固体和胶体物质，防止后续离子交换单元和膜单元的污堵。
(F)微滤单元出水进入离子交换单元，通过离子交换进一步去除水中的硬度和碳酸盐碱度，消除碳酸盐结垢趋势。
(G)离子交换单元出水进入超滤单元，通过超滤膜的截留作用，完全去除水中悬浮物、胶体物质，保证膜单元正常运行。
(H)通过前段预处理后，高含盐废水一次通过一级膜处理单元、二级高压膜处理单元、三级高压膜处理单元，对高含盐废水进行浓水回收处理，将高含盐废水的含盐量浓缩至10wt％作用，回收水的含盐量降低至0.1wt％以下。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明的浓缩系统通过普通膜法和高压膜法的浓缩能力，结合废水有机物和硬度去除技术，实现高含盐废水稳定的逐级浓缩，将废水的含盐量控制在蒸发结晶最佳含盐量，并去除废水中影响蒸发结晶运行的不利指标，解决高盐废水零排放预处理段无法正常运行的关键问题，因此该浓缩系统值得广泛推广进行应用。
(2)本发明的高盐废水浓缩方法简单、易实现、流程短，能够显著提升高盐废水的浓缩效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例1的高盐废水浓缩方法的操作流程图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
高盐废水浓缩方法按照如下步骤进行：
参见图1所示，含盐量为3000mg/L的高含盐污水，经调节池调节后，进入药剂软化单元投加软化药剂将水中的硬度除至150mg/L(以碳酸钙计)，然后进入除硅单元，将高含盐废水中的硅降低至5mg/L后进入COD去除单元，通过投加臭氧和双氧水将高含盐废水中的COD降低至40mg/L，经过微滤单元过滤去除水中的胶体物质和悬浮物后，由离子交换单元进一步去除水中的硬度，保证整个工艺无结垢影响，离子交换单元配套除碳器，去除水中反应生成的二氧化碳，离子交换单元出水通过超滤进一步去除悬浮物和胶体物质后进入膜处理单元，一级膜处理单元采用普通反渗透膜，将高含盐废水的含盐量浓缩至12000mg/L，二级膜处理单元采用高压反渗透膜，将高含盐废水的含盐量浓缩至50000mg/L，三级膜处理单元采用高压反渗透膜，将高含盐废水的含盐量浓缩至100000mg/L。
本实施例中，药剂软化单元的水力停留时间为2.5h，投加的软化药剂为烧碱和纯碱，除硅单元斜板上升区流速为8m/h，原水COD为100mg/L，COD去除单元的去除率为60％，COD去除单元有效水力停留时间为1.5h，微滤系统采用V型滤池，过滤流速为7m/h，离子交换器采用弱酸性交换树脂，配套酸再生碱转型再生装置，二级膜处理单元和三级膜处理单元均采用高压反渗透的膜的，二级膜处理单元运行压力为5.0MPa，三级膜处理单元运行压力为7.0MPa。
实施例2
高盐废水浓缩方法按照如下步骤进行：
含盐量为5000mg/L的高含盐污水，经调节池调节后，进入药剂软化单元投加软化药剂将水中的硬度除至200mg/L(以碳酸钙计)，然后进入除硅单元，将高含盐废水中的硅降低至5mg/L后进入COD去除单元，通过投加臭氧和双氧水将高含盐废水中的COD降低至50mg/L，经过微滤单元过滤去除水中的胶体物质和悬浮物后，由离子交换进一步去除水中的硬度，保证整个工艺无结垢影响，离子交换单元配套除碳器，去除水中反应生成的二氧化碳，离子交换单元出水通过超滤进一步去除悬浮物和胶体物质后进入膜处理单元，一级膜处理单元采用普通反渗透膜，将高含盐废水的含盐量浓缩至20000mg/L，二级膜处理单元采用高压反渗透膜，将高含盐废水的含盐量浓缩至60000mg/L，三级膜处理单元采用高压反渗透膜，将高含盐废水的含盐量浓缩至100000mg/L。
本实施例中，药剂软化单元的水力停留时间为3.0h，投加的软化药剂为烧碱和纯碱，除硅单元斜板上升区流速为6m/h，原水COD为150mg/L，COD去除单元的去除率为66.66％，COD去除单元有效水力停留时间为2.0h，微滤系统采用V型滤池，过滤流速为7.5m/h，离子交换器采用弱酸性交换树脂，配套酸再生碱转型再生装置，二级膜处理单元和三级膜处理单元均采用高压反渗透的膜的，二级膜处理单元运行压力为6.0MPa，三级膜处理单元运行压力为9.0MPa。
总之，本发明的技术通过软化、除硅、除COD后采用普通膜、新型高压膜逐级浓缩，将高含盐废水的含盐量浓缩至10％左右，保证终点蒸发结晶工艺的正常运行。本技术利用高压膜，用反渗透即可达到目标含盐量，且前端对废水硬度、硅、COD去除，保证工艺运行的稳定性，同时也保证后续蒸发结晶的稳定性。技术通过对关键参数调节可适应不同含盐量。不同COD、硬度条件的下的高含盐废水处理。能够保证水质波动时，系统依然能够正常稳定运行。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (8)

1.一种高盐废水的浓缩系统，其特征在于，包括调节池，药剂软化单元，以及一级膜处理单元、二级高压膜处理单元、三级高压膜处理单元，高盐废水经过所述调节池均质后，利用所述药剂软化单元的软化药剂去除水的硬度，最后经过一级膜处理单元、二级高压膜处理单元、三级高压膜处理单元对浓水进行回用。
2.根据权利要求1所述的浓缩系统，其特征在于，在所述药剂软化单元以及所述一级膜处理单元之间还包括有用于除硅操作的除硅单元。
3.根据权利要求2所述的浓缩系统，其特征在于，所述除硅单元与所述一级膜处理单元之间还包括有COD去除单元，所述COD去除单元通过高级氧化技术去除高含盐废水中的COD。
4.根据权利要求3所述的浓缩系统，其特征在于，所述COD去除单元与所述一级膜处理单元之间还包括有微滤单元以用于去除沉淀。
5.根据权利要求4所述的浓缩系统，其特征在于，所述微滤单元与所述一级膜处理单元之间还包括有离子交换单元，所述离子交换单元用于去除水中的硬度和碱度。
6.根据权利要求5所述的浓缩系统，其特征在于，所述离子交换单元与所述一级膜处理单元之间还包括有超滤单元，所述超滤单元用于截留水中的悬浮物以及胶体物质。
7.权利要求1-6任一项所述的高盐废水的浓缩系统的浓缩方法，其特征在于，包括如下步骤：
高盐废水经过调节池均质后、软化药剂去除水的硬度，最后对浓水回收处理。
8.根据权利要求7所述的浓缩方法，其特征在于，所述软化药剂去除水的硬度后，依次经过除硅、去除COD、微滤、离子软化以及超滤后，再进行所述浓水回收处理的步骤。
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