CN114426348A - 一种高盐废水的处理系统和处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高盐废水的处理系统，包括：依次连接的第一反应池、第一沉淀池、第二反应池和第二沉淀池；其中，所述第一反应池设置有钙剂投药设备、絮凝剂投药设备和第一氢氧化物投药设备，所述第二反应池设置有碳酸钠投药设备和第二氢氧化物投药设备。本发明所提供的处理系统可以实现高盐废水中钙离子、镁离子、硅离子和氟离子的协同去除。

Description

一种高盐废水的处理系统和处理方法
技术领域
本发明涉及水处理领域，具体涉及一种高盐废水的处理系统和处理方法。
背景技术
水资源的日益短缺严重制约了我国经济和社会的发展。工业用水占全国总用水量很高，用水效率偏低，浪费情况极其严重。我国在2005年颁布了《中国节水技术政策大纲》，文件指出了要发展外排废水回用和“零排放”技术。高盐工业废水所含盐类主要为Cl-、SO4 2-、F-、Na+、Ca2+、Mg2+、K+等盐类，对于不同行业、不同装置、不同工艺所产生的的工业废水所含无机盐离子有诸多不同。尤其煤化工领域，国家要求企业产生的高含盐废水必须经过严格处理，实现废水的“近零排放”。
煤化工企业所产生的高盐废水起源大部分来自于煤气化过程中所产生的煤气洗涤水，废水中盐度高，溶解性固体含量约12000mg/L左右，受到原料影响，水中含氟量变化范围较宽，在20-500mg/L。同时，随着后续处理过程中的逐步处理，水体中盐度逐步浓缩，氟化钙等钙硬沉淀会发生结晶析出，造成装置、组件、管道等发生堵塞。因此，需要对于高盐水浓缩前进行除氟除硬等预处理。除氟化钙之外，水中的镁硬、溶硅都也是造成堵塞的重要源头。
目前，尚未发现关于煤化工高盐废水钙镁硅氟协同去除方案，采用常规加钙除氟、加镁除硅、再除钙镁手段，存在加药量大、产生的危废沉淀多、去除效果差等诸多缺点。
发明内容
鉴于上述现有技术中存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种高盐废水的处理系统，该处理系统可以实现高盐废水中钙离子、镁离子、硅离子和氟离子的协同去除。
本发明的目的之二在于提供一种与目的之一相对应的处理高盐废水的方法。
为实现上述目的之一，本发明采取的技术方案如下：
一种高盐废水的处理系统，包括：依次连接的第一反应池、第一沉淀池、第二反应池和第二沉淀池；其中，所述第一反应池设置有钙剂投药设备、絮凝剂投药设备和第一氢氧化物投药设备，所述第二反应池设置有碳酸钠投药设备和第二氢氧化物投药设备。
本申请的发明人在研究中发现，设置有钙剂投药设备、絮凝剂投药设备和第一氢氧化物投药设备的第一反应池中能够使废水中的硅离子和氟离子形成沉淀，实现硅离子和氟离子的协同去除，第一沉淀池可以去除硅离子和氟离子所形成的沉淀，设置有碳酸钠投药设备和第二氢氧化物投药设备的第二反应池能够使废水中的钙离子和镁离子形成沉淀，实现钙离子和镁离子的协同去除，第二沉淀池可以去除钙离子和镁离子所形成的沉淀。本发明所提供的处理系统能够实现废水中硅离子、氟离子、钙离子和镁离子的协同去除。
根据本发明的一些实施方式，所述处理系统不包括镁剂投药设备。
根据本发明的一些实施方式，可以在所述第一反应池和所述第二反应池中设置搅拌设备，以便药剂和废水充分接触。
根据本发明的一些实施方式，可以在所述第一反应池和所述第二反应池中设置pH值测试仪，以便对水质进行实时监测。
根据本发明的一些实施方式，所述第一氢氧化物投药设备和所述第二氢氧化物投药设备可以是同一设备，此时依靠支路的设计实现分别在所述第一反应池和所述第二反应池中独立投药。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述第二沉淀池的出水管道上设置有酸液投药设备。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述第二沉淀池通过污泥回流管与所述第一反应池相连接。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述钙剂投药设备用于向所述第一反应池中投加钙剂。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述钙剂选自氯化钙和氢氧化钙中的一种或多种。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述絮凝剂投药设备用于向所述第一反应池中投加絮凝剂。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述絮凝剂选自硫酸铝和聚合氯化铝中的一种或多种。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述第一氢氧化物投药设备用于向所述第一反应池中投加第一氢氧化物。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述第一氢氧化物为氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或多种。
根据本发明，从节约成本的角度出发，优选采用氢氧化钠。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述碳酸钠投药设备用于向所述第二反应池中投加碳酸钠。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述第二氢氧化物投药设备用于向所述第二反应池中投加第二氢氧化物。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述第二氢氧化物为氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或多种。
根据本发明，从节约成本的角度出发，优选采用氢氧化钠。
为实现上述目的之二，本发明采取的技术方案如下：
一种利用上述的处理系统处理高盐废水的方法，包括：
S1.将高盐废水通入到所述第一反应池，并通过所述钙剂投药设备和絮凝剂投药设备向所述第一反应池中投加钙剂和絮凝剂，之后通过所述第一氢氧化物投药设备向所述第一反应池中投加第一氢氧化物，在所述第一反应池的出水口处得到第一产水物流；
S2.将所述第一产水物流通入到所述第一沉淀池中，在所述第一沉淀池的出水口处得到第二产水物流；
S3.将所述第二产水物流通入所述第二反应池，并通过所述碳酸钠投药设备向所述第二反应池中投加碳酸钠，之后通过所述第二氢氧化物投药设备向所述第二反应池中投加第二氢氧化物，在所述第二反应池的出水口处得到第三产水物流；
S4.将所述第三产水物流通入到所述第二沉淀池中，在所述第二沉淀池的出水口处得到第四产水物流；以及
任选地，S5.通过所述酸液投药设备向所述第四产水物流中投加酸液，得到第五产水物流。
根据本发明的一些实施方式，所述方法不包括向高盐废水中投加镁剂的步骤。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述高盐废水的水质特征包括：氟离子浓度为50mg/L～300mg/L；和/或钙离子浓度为10mg/L～1000mg/L；和/或镁离子浓度为10mg/L～1000mg/L；和/或溶硅浓度为30mg/L～400mg/L。
在本发明的一些优选的实施方式中，步骤S1中，所述钙剂的投药量为使所述第一产水物流中的钙离子和镁离子的质量比在1:1至5:1的范围内。
在本发明的一些优选的实施方式中，步骤S1中，所述絮凝剂的投药量为使所述第一产水物流中的铝离子和氟离子的质量比在0.1:1至5:1的范围内。
在本发明的一些优选的实施方式中，步骤S1中，所述第一氢氧化物的投药量为使所述第一产水物流的pH值在8～10之间。
在本发明的一些优选的实施方式中，步骤S3中，所述碳酸钠的投药量为使所述第三产水物流中的碳酸根和钙离子的质量比为在1:1至1.5:1的范围内。
在本发明的一些优选的实施方式中，步骤S3中，所述第二氢氧化物的投药量为使所述第三产水物流的pH值在10.5～12之间。
在本发明的一些优选的实施方式中，步骤S1中，在完成所述投加第一氢氧化物的步骤后，使所述高盐废水在所述第一反应池中静置10min～60min，优选30min～60min。
在本发明的一些优选的实施方式中，步骤S3中，在完成所述投加第二氢氧化物的步骤后，使所述第二产水物流在所述第二反应池中静置10min～60min，优选30min～60min。
在本发明的一些优选的实施方式中，步骤S2中，所述第一产水物流在所述第一沉淀池中的停留时间为30min～120min。
在本发明的一些优选的实施方式中，步骤S4中，所述第三产水物流在所述第二沉淀池中的停留时间为30min～120min。
在本发明的一些优选的实施方式中，步骤S5中，所述酸液的投加量为使所述第五产水物流的pH值为7～8。
在本发明的一些优选的实施方式中，步骤S5中，所述酸液为盐酸。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述处理系统处理高盐废水的方法还包括S6.使所述第二反应池中的污泥回流至所述第一反应池。
在本发明的一些优选的实施方式中，步骤S6中，使所述第二反应池底部含污泥的废水以1％～20％，优选5％～10％的回流率回流至所述第一反应池。
根据本发明，所述回流率是指回流的物料相对于进水水量所占的百分比。
在本发明的一些优选的实施方式中，所述第四产水物流或所述第五产水物流的水质特征包括：氟离子浓度在15mg/L以下，优选5mg/L～15mg/L；和/或钙离子浓度在10mg/L以下，优选5mg/L～10mg/L；和/或镁离子浓度在10mg/L以下，优选5mg/L～10mg/L；和/或溶硅浓度在20mg/L以下，优选10mg/L～20mg/L。
本发明的有益效果至少在于以下几个方面：
1、将除氟除硅工艺协同组合，减少常规除硅过程中镁剂加药量，同时溶硅沉淀过程中又会促进氟离子的吸附沉降；
2、通过在沉淀池的底部设置污泥回流管，实现硬度污泥回流，增加氟硅协同去除反应池内的悬浮物含量，为氟硅沉淀提供更多载体，加速氟和硅附着和沉淀；另一方面，提高钙剂利用率，减少钙剂投加量；
3、通过上述步骤，一方面可以有效实现对于高盐废水中钙镁硅氟等污染物的协同去除，同时减少药剂加入量，减少污泥产生，有效节约了处理成本。
附图说明
图1是本发明实施例1的工艺流程图。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明进行详细说明，但本发明的保护范围并不限于下述说明。
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，均为可以通过市购途径获得的常规产品。
在下述实施方式中，若无特殊说明，所处理的废水为某煤化工企业的高盐水。煤气化废水经生化、高级氧化、两级超滤、反渗透浓缩等处理后，反渗透产水回用，反渗透浓水继续处理，这部分浓水中氟离子浓度为75-105mg/L，钙离子浓度为50-180mg/L，镁离子浓度为20-95mg/L，溶硅浓度为60-135mg/L。
实施例1
本实施例中采用的处理系统包括依次连接的第一反应池、第一沉淀池、第二反应池和第二沉淀池，第一反应池设置有钙剂投药设备、絮凝剂投药设备和第一氢氧化物投药设备，所述第二反应池设置有碳酸钠投药设备和第二氢氧化物投药设备，第二沉淀池的出水管道上设置有酸液投药设备，第二沉淀池的池底排泥口通过污泥回流管与第一反应池的进水口相连接。
利用上述处理系统处理废水的步骤包括：
第一步，废水进入第一反应池后，向水体中加入氢氧化钙、硫酸铝，加入氢氧化钙后，钙离子和镁离子的质量比控制在2:1，硫酸铝的加入量为使铝离子和氟离子质量比为1:1，随后加入氢氧化钠，直至所述废水中pH在8.5-9之间，废水静置30分钟后，使废水中硅和氟形成沉淀物沉降，使用第一沉淀池去除硅氟沉淀物。
第二步，经第一步处理后的废水进行第二反应池内，加入碳酸钠，碳酸钠的加入量为使废水中的碳酸根和钙离子质量比为1.5:1，随后加入氢氧化钠调节水体pH值至11.2-11.5之间，静置60分钟，采用第二沉淀池去除钙镁沉淀物。
第三步，将第二沉淀池上层清液出水加入酸调节pH至7.5。同时，在第二沉淀池池底设污泥回流管，将10％污泥回流至第一反应池。
采用上述方法，在高盐废水进水氟离子浓度82mg/L，钙离子浓度120mg/L，镁离子浓度90mg/L，溶硅浓度76mg/L条件下，产水氟离子浓度12mg/L，钙离子浓度6mg/L，镁离子浓度6mg/L，溶硅浓度12mg/L。
实施例2
本实施例中采用的处理系统与实施例1相同，处理步骤包括：
第一步，高盐废水进入第一级反应池后，向水体中加入氯化钙、聚合氯化铝，加入氯化钙后，钙离子和镁离子的质量比控制在5:1，硫酸铝的加入量为使铝离子和氟离子质量比为2:1，随后加入氢氧化钠，直至所述废水中pH在9.4左右，废水静置60分钟后，使废水中硅和氟形成沉淀物沉降，使用一级高效沉淀池去除硅氟沉淀物。
第二步，经第一步处理后的废水进行第二反应池内，加入碳酸钠，碳酸根和钙离子质量比为1.2:1，随后加入氢氧化钠调节水体pH值至11.4左右，静置60分钟，采用第二沉淀池去除钙镁沉淀物。
第三步，将第二沉淀池上层清液出水加入酸调节pH至7.5。同时，在第二沉淀池池底设污泥回流管，将8％污泥回流至一级反应池。
采用上述方法，在高盐废水进水氟离子浓度97mg/L，钙离子浓度89mg/L，镁离子浓度57mg/L，溶硅浓度98mg/L条件下，产水氟离子浓度14mg/L，钙离子浓度5mg/L，镁离子浓度4mg/L，溶硅浓度11mg/L。
实施例3
第一步，高盐废水进入第一反应池后，向水体中加入氢氧化钙、聚合氯化铝，加入氯化钙后，钙离子和镁离子的质量比控制在1.5:1，硫酸铝的加入量为使铝离子和氟离子质量比为1:1，随后加入氢氧化钠，直至所述废水中pH在8.5-9.0之间，废水静置30分钟后，使废水中硅和氟形成沉淀物沉降，使用第一沉淀池去除所述沉淀物。
第二步，经第一步处理后的废水进行第二反应池内，加入碳酸钠，碳酸根和钙离子质量比为1.2：1，随后加入氢氧化钠调节水体pH值至11..0-11.3之间，静置60分钟，采用第二沉淀池去除钙镁沉淀物。
第三步，将第二沉淀池上层清液出水加入酸调节pH至7.5。同时，在第二沉淀池池底设污泥回流管，将5％污泥回流至第一反应池。
采用上述方法，在高盐废水进水氟离子浓度82mg/L，钙离子浓度106mg/L，镁离子浓度92mg/L，溶硅浓度68mg/L条件下，产水氟离子浓度15mg/L，钙离子浓度6mg/L，镁离子浓度8mg/L，溶硅浓度16mg/L。
实施例4
实施例4设置为基本上与实施例1相同，不同之处仅在于实施例4中的第二反应池中的污泥没有回流至第一反应池，且增大氢氧化钙的用量，在第一反应池内加入的氢氧化钙后，使钙离子和镁离子的质量比控制在3:1后。
采用上述方法，在高盐废水进水氟离子浓度76mg/L，钙离子浓度96mg/L，镁离子浓度63mg/L，溶硅浓度75mg/L条件下，产水氟离子浓度17mg/L，钙离子浓度5mg/L，镁离子浓度4mg/L，溶硅浓度14mg/L。
实施例5
实施例5设置为基本上与实施例1相同，不同之处仅在于实施例5中将20％污泥回流至第一反应池。
采用上述方法，在高盐废水进水氟离子浓度106mg/L，钙离子浓度98mg/L，镁离子浓度64mg/L，溶硅浓度67mg/L条件下，产水氟离子浓度11mg/L，钙离子浓度10mg/L，镁离子浓度5mg/L，溶硅浓度13mg/L。
实施例6
实施例6设置为基本上与实施例1相同，不同之处仅在于实施例6中将30％污泥回流至第一反应池。
采用上述方法，在高盐废水进水氟离子浓度86mg/L，钙离子浓度76mg/L，镁离子浓度56mg/L，溶硅浓度54mg/L条件下，产水氟离子浓度18mg/L，钙离子浓度34mg/L，镁离子浓度12mg/L，溶硅浓度18mg/L。
实施例7
实施例7设置为基本上与实施例1相同，不同之处仅在于实施例7中将3％污泥回流至第一反应池。
采用上述方法，在高盐废水进水氟离子浓度79mg/L，钙离子浓度73mg/L，镁离子浓度46mg/L，溶硅浓度54mg/L条件下，产水氟离子浓度28mg/L，钙离子浓度6mg/L，镁离子浓度4mg/L，溶硅浓度14mg/L。
对比例1
对比例1设置为基本上与实施例1相同，不同之处仅在于步骤一中没有投加硫酸铝。
采用上述方法，在高盐废水进水氟离子浓度89mg/L，钙离子浓度85mg/L，镁离子浓度70mg/L，溶硅浓度68mg/L条件下，产水氟离子浓度56mg/L，钙离子浓度8mg/L，镁离子浓度6mg/L，溶硅浓度42mg/L。
对比例2
对比例2与实施例1中的不同之处仅在于对比例2中没有设置第一沉淀池，第一反应池中的物流以溢流的方式进入到第二反应池。
采用上述方法，在高盐废水进水氟离子浓度86mg/L，钙离子浓度97mg/L，镁离子浓度53mg/L，溶硅浓度65mg/L条件下，产水氟离子浓度52mg/L，钙离子浓度6mg/L，镁离子浓度小于2mg/L，溶硅浓度25mg/L。
对比例3
第一步，废水进入第一反应池后，向水体中加入氢氧化钙、硫酸铝、碳酸钠和氢氧化钠(加入氢氧化钙后，钙离子和镁离子的质量比控制在2:1，硫酸铝的加入量为使铝离子和氟离子质量比为1:1，碳酸钠的加入量为使废水中的碳酸根和钙离子质量比为1.5:1，氢氧化钠调节水体pH值至8.5-9之间)，废水静置60分钟后，溢流至第二反应池。
第二步，在第二反应池中加入氢氧化钠(氢氧化钠调节水体pH值至11.2-11.5之间)。
第三步，将第二反应池上层清液出水加入酸调节pH至7.5。同时，在第二沉反应池底设污泥回流管，将10％污泥回流至第一反应池。
在高盐废水进水氟离子浓度79mg/L，钙离子浓度82mg/L，镁离子浓度75mg/L，溶硅浓度45mg/L条件下，产水氟离子浓度62mg/L，钙离子浓度12mg/L，镁离子浓度8mg/L，溶硅浓度22mg/L。
应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。

Claims (10)

1.一种高盐废水的处理系统，包括：依次连接的第一反应池、第一沉淀池、第二反应池和第二沉淀池；其中，所述第一反应池设置有钙剂投药设备、絮凝剂投药设备和第一氢氧化物投药设备，所述第二反应池设置有碳酸钠投药设备和第二氢氧化物投药设备，
优选地，所述第二沉淀池的出水管道上设置有酸液投药设备，更优选地，所述第二沉淀池通过污泥回流管与所述第一反应池相连接。
2.根据权利要求1所述的处理系统，其特征在于，
所述钙剂投药设备用于向所述第一反应池中投加钙剂，优选地，所述钙剂选自氯化钙和氢氧化钙中的一种或多种；和/或
所述絮凝剂投药设备用于向所述第一反应池中投加絮凝剂，优选地，所述絮凝剂选自硫酸铝和聚合氯化铝中的一种或多种；和/或
所述第一氢氧化物投药设备用于向所述第一反应池中投加第一氢氧化物，优选地，所述第一氢氧化物为氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或多种；和/或
所述碳酸钠投药设备用于向所述第二反应池中投加碳酸钠；和/或
所述第二氢氧化物投药设备用于向所述第二反应池中投加第二氢氧化物，优选地，所述第二氢氧化物为氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或多种。
3.一种利用权利要求1或2所述的处理系统处理高盐废水的方法，包括：
S1.将高盐废水通入到所述第一反应池，并通过所述钙剂投药设备、絮凝剂投药设备和所述第一氢氧化物投药设备向所述第一反应池中投加钙剂、絮凝剂和第一氢氧化物，在所述第一反应池的出水口处得到第一产水物流；
S2.将所述第一产水物流通入到所述第一沉淀池中，在所述第一沉淀池的出水口处得到第二产水物流；
S3.将所述第二产水物流通入所述第二反应池，并通过所述碳酸钠投药设备和所述第二氢氧化物投药设备向所述第二反应池中投加碳酸钠和第二氢氧化物，在所述第二反应池的出水口处得到第三产水物流；
S4.将所述第三产水物流通入到所述第二沉淀池中，在所述第二沉淀池的出水口处得到第四产水物流；以及
任选地，S5.通过所述酸液投药设备向所述第四产水物流中投加酸液，得到第五产水物流。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述高盐废水的水质特征包括：氟离子浓度为50mg/L～300mg/L；和/或钙离子浓度为10mg/L～1000mg/L；和/或镁离子浓度为10mg/L～1000mg/L；和/或溶硅浓度为30mg/L～400mg/L。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，
步骤S1中，所述钙剂的投药量为使所述第一产水物流中的钙离子和镁离子的质量比在1:1至5:1的范围内；和/或所述絮凝剂的投药量为使所述第一产水物流中的铝离子和氟离子的质量比在0.1:1至5:1的范围内；和/或所述第一氢氧化物的投药量为使所述第一产水物流的pH值在8～10之间；和/或
步骤S3中，所述碳酸钠的投药量为使所述第三产水物流中的碳酸根和钙离子的质量比为在1:1至1.5:1的范围内；和/或所述第二氢氧化物的投药量为使所述第三产水物流的pH值在10.5～12之间。
6.根据权利要求3-5中任一项所述的方法，其特征在于，步骤S1中，在完成所述投加第一氢氧化物的步骤后，使所述高盐废水在所述第一反应池中静置10min～60min，优选30min～60min；和/或步骤S3中，在完成所述投加第二氢氧化物的步骤后，使所述第二产水物流在所述第二反应池中静置10min～60min，优选30min～60min。
7.根据权利要求3-6中任一项所述的方法，其特征在于，步骤S2中，所述第一产水物流在所述第一沉淀池中的停留时间为30min～120min；和/或步骤S4中，所述第三产水物流在所述第二沉淀池中的停留时间为30min～120min。
8.根据权利要求3-7中任一项所述的方法，其特征在于，步骤S5中，所述酸液的投加量为使所述第五产水物流的pH值为7～8；优选地，所述酸液为盐酸。
9.根据权利要求3-8中任一项所述的方法，其特征在于，所述处理系统处理高盐废水的方法还包括：
S6.使所述第二反应池中的污泥回流至所述第一反应池，优选地，使所述第二反应池底部含污泥的废水以1％～20％，优选5％～10％的回流率回流至所述第一反应池。
10.根据权利要求3-9中任一项所述的方法，其特征在于，所述第四产水物流或所述第五产水物流的水质特征包括：氟离子浓度在15mg/L以下，优选5mg/L～15mg/L；和/或钙离子浓度在10mg/L以下，优选5mg/L～10mg/L；和/或镁离子浓度在10mg/L以下，优选5mg/L～10mg/L；和/或溶硅浓度在20mg/L以下，优选10mg/L～20mg/L。
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