CN117945578A - 含盐废水处理回用方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种含盐废水处理回用方法及系统，通过逐量添加石灰，减少含盐废水中20%~30%的硅，降低废水中硅含量的同时调整废水PH值至9.5左右，再投加氢氧化钠进一步调整废水PH值，当废水PH值＞10.5时，向废水中添加镁剂进行除硅反应形成的氢氧化镁絮体并去除。该方法在药剂软化法的基础上投加镁剂，避免了药剂软化法除硅效率低的问题，同时可以达到软化和除硅的双重效果。使用石灰调整废水PH值后在使用氢氧化钠进一步调整，可以大大减少石灰的投加量和污泥生产量。由于废水的PH较高，相比传统反渗透（RO）工艺，采用高效反渗透（HERO）工艺，增大了SiO2溶解度，使得回收率达到90%~95%。
Description
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种含盐废水处理回用方法及系统。
背景技术
随着社会经济的高速发展，我国工业规模的不断增大，水环境问题日益严峻，例如火电厂脱硫废水、煤矿矿井水、煤化工废水及石油、天然气开采加工废水等含盐度废水排放量激增，高效治理回收含盐废水是对当前的废水处理与回收利用技术的巨大挑战。
循环水排污水与循环水补充水相比，循环水在系统中不断蒸发浓缩，不仅含盐量成倍增加，而且由于温度升高、水流速度变化、风吹、阳光照射以及灰尘、水处理药剂加入等因素的存在，循环水中的悬浮物、有机物以及菌藻等的含量都较高，水质较为复杂，处理难度较大。根据含盐废水水质特点，需要依次进行“除硅、除硬、除浊”预处理和膜浓缩预处理。所需处理工艺包括：“除硅、除硬、除浊”预处理工艺，主要功能是降低待处理污水中硅酸盐、总硬度、总碱度、胶体和悬浮物，使出水水质满足后续脱盐设备的进水要求。现有的除硅工艺如下：
离子交换法除硅：采用强碱阴离子交换树脂去除水中的硅。在废水中有机物含量较高时，离子交换树脂的交换容量下降，除硅效率较低。
活性铝吸附法除硅：活性铝（是γ-Al2O3 的统称）可以吸附水中的二氧化硅，但存在硅吸附后难以解吸的问题，目前工程上应用案例较少。
混凝沉淀法除硅：通过投加混凝剂（通常是铝盐）在水中发生絮凝反应，形成絮体，吸附水中的二氧化硅；再通过助凝剂（聚丙稀酰胺）的架桥作用使吸附了二氧化硅的絮体进一步凝聚形成沉淀，从而使二氧化硅得到去除。由于胶体硅的粒径较小，形成的混凝沉淀沉降速度缓慢，导致除硅效率比较低。
药剂软化法除硅：通过在水中投加石灰和苏打除去水中硅含量的20%～30%，当水中硅含量低时，可使处理出水中硅含量达到反渗透进水标准。
综上所述，由于离子交换法除硅存在有机污染的缺陷，活性铝吸附法除硅存在硅解困难的问题，混凝吸附澄清法除硅和药剂软化法除硅效率都比较低，且由于循环水排污水中含有一定量的有机物，硅和硬度均较高，为确保反渗透系统稳定运行，需要除硬和除硅。
发明内容
本发明提供了一种含盐废水处理回用方法及系统用以解决背景技术中提出的技术问题。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：
含盐废水处理回用方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.含盐废水预处理：
S11.一级除硅：在未处理的高含盐废水中逐量添加石灰，降低废水中硅含量的同时调整废水PH值；此时，废水PH值为9.5；
S12.二级除硅及软化：通过投加氢氧化钠进一步调整废水PH值，当废水PH＞10.5时，向废水中添加镁剂进行除硅反应，并去除反应后产生的氢氧化镁絮体，形成一级盐水；
S13.除浊：将一级盐水通过泵提升进入管式微滤装置，通过管式微滤膜以错流过滤的方式，使一级盐水中的其他悬浮固体物质与液体分离，形成二级盐水和固废；
S2.反渗透除盐：将二级盐水通过泵打入反渗透装置中，采用高效反渗透HERO工艺进行脱盐处理，出水回用；
S3.蒸发结晶：将步骤S2产生的结晶送入负压喷雾蒸汽装置中进行蒸发结晶处理，废盐外送，冷凝水回用。
作为本发明的进一步优选，通过添加石灰去除含盐废水中20%~30%的硅，当含盐废水中硅含量大于92mg/L时，通过投加镁剂进一步除硅和软化。
作为本发明的进一步优选，镁剂采用氯化镁或菱苦土。
作为本发明的进一步优选，S12的具体步骤为：在含盐废水中投加石灰乳溶液，使石灰与废水中的碳酸氢根、碳酸根反应，生成碳酸钙沉淀；再投加氢氧化钠，将废水PH值调整到＞10.5；最后向废水中投加镁剂，生成氢氧化镁絮体并通过网捕去除，形成一级盐水。
作为本发明的进一步优选，S13中管式微滤膜的孔径为为0.05µm 和0.1µm，在错流模式下进行固液分离，错流流速不小于3.5 m/s。
作为本发明的进一步优选，S13中一级盐水通过提升泵提升至叠片式过滤器，将一级盐水中的大颗粒悬浮物去除后，再送入至管式微滤装置中。
作为本发明的进一步优选，S2中反渗透装置采用的反渗透膜为聚酰胺类纳米过滤膜。
含盐废水处理回用系统，该系统由调节池、高密度沉淀池、清水池、过滤装置、中间水池、管式微滤装置、微滤水池、反渗透装置、淡水池和负压喷雾蒸汽装置组成；调节池的进水端与含盐废水连通，出水端与高密度沉淀池的进水端连接，高密度沉淀池的出水端与过滤装置的进水口连接，高密度沉淀池底部的污泥送入至污泥池中并进行脱水处理，滤液通过回流管回流至调节池中，中间水池的进水端与过滤装置的出水口连接，出水端与管式微滤装置的进水口连接，微滤水池的进水端与管式微滤装置的出水口连接，出水端与反渗透装置的进水口连接，且出水端设置有回流管与管式微滤装置的进水口连接进行反冲洗，反渗透装置的出水口连接淡水池，排污口连接负压喷雾蒸汽装置进行结晶蒸发处理。
作为本发明的进一步优选，污泥池内设有污泥脱水机，对污泥进行脱水处理，污泥外运，滤液回流至调节池中。
作为本发明的进一步优选，清水池的一侧设置有加药软化装置，加药软化装置内盛装石灰乳溶液和氢氧化钠溶液。
与现有技术相比，本发明具有如下优点或技术效果：
通过逐量添加石灰，减少含盐废水中20%~30%的硅，降低废水中硅含量的同时调整废水PH值至9.5左右，再投加氢氧化钠进一步调整废水PH值，当废水PH值＞10.5时，向废水中添加镁剂进行除硅反应，形成的氢氧化镁絮体小、松散、轻，可以通过网捕去除。该方法在药剂软化法的基础上投加镁剂，避免了药剂软化法除硅效率低的问题，同时可以达到软化和除硅的双重效果。使用石灰调整废水PH值后在使用氢氧化钠进一步调整，可以大大减少石灰的投加量和污泥生产量。管式微滤膜装置对进水水质要求宽松，不需要进行过滤处理，工艺流程相对较短，占地面积小，含盐废水量较大时采用管式微滤膜装置，投资运行成本更低，更具稳定性和可靠性。由于废水的PH较高，相比传统反渗透（RO）工艺，采用高效反渗透（HERO）工艺，增大了SiO2溶解度，使得回收率达到90%~95%。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。
图1为含盐废水处理回用系统流程图；
图中，1、调节池，2、高密度沉淀池，3、清水池，4、过滤装置，5、中间水池，6、管式微滤装置，7、微滤水池，8、反渗透装置，9、淡水池，10、负压喷雾蒸汽装置，11、污泥池。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行说明，显然所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对附图中提供的本发明实施例中的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例：
本发明提供了一种含盐废水处理回用方法，包括如下步骤：
S1.含盐废水预处理：
S11.一级除硅：在未处理的高含盐废水中逐量添加石灰，降低废水中硅含量的同时调整废水PH值；此时，废水PH值为9.5。
S12.二级除硅及软化：通过投加氢氧化钠进一步调整废水PH值，当废水PH＞10.5时，向废水中添加镁剂进行除硅反应，并去除反应后产生的氢氧化镁絮体，形成一级盐水。
S13.除浊：将一级盐水通过泵提升进入管式微滤装置，通过管式微滤膜以错流过滤的方式，使一级盐水中的其他悬浮固体物质与液体分离，形成二级盐水和固废。
S2.反渗透除盐：将二级盐水通过泵打入反渗透装置中，采用高效反渗透HERO工艺进行脱盐处理，出水回用。
S3.蒸发结晶：将步骤S2产生的结晶送入负压喷雾蒸汽装置中进行蒸发结晶处理，废盐外送，冷凝水回用，最终达到零排放的目的。
进一步说明，通过添加石灰可以去除含盐废水中20%~30%的硅，降低废水中硅含量的同时调整废水PH值至9.5左右，当含盐废水中硅含量大于92mg/L时，投加氢氧化钠进一步调整废水PH值，当废水PH值＞10.5时。该方法在药剂软化法的基础上投加镁剂，避免了药剂软化法除硅效率低的问题，同时可以达到软化和除硅的双重效果。使用石灰调整废水PH值后在使用氢氧化钠进一步调整，可以大大减少石灰的投加量和污泥生产量。
进一步说明，镁剂采用氯化镁或菱苦土（主要成分为MgO）。水质pH值和沉淀产生的澄清方式对处理效果影响较大。无论投加MgCl2或MgO，形成的氢氧化镁絮体小、松散、轻，采用接触絮凝澄清工艺或斜板沉淀工艺，可以提高澄清效果。
进一步说明，S12的具体步骤为：在含盐废水中投加石灰乳溶液，使石灰与废水中的碳酸氢根、碳酸根反应，生成碳酸钙沉淀。再投加氢氧化钠或氢氧化钠溶液，将废水PH值调整到＞10.5。最后向废水中投加镁剂，生成氢氧化镁絮体并通过网捕去除，形成一级盐水。由于除硅反应时出水pH 一般控制在10.5~11之间，残留的镁硬通常＜0.5 mmol/L，除硅反应后残留的硬度主要为钙硬，可通过加入石灰乳溶液以碳酸钙形式沉淀。
进一步说明，一级盐水通过提升泵提升至叠片式过滤器，将一级盐水中的大颗粒悬浮物去除后，再通过泵提升进入管式微滤装置中，在压力和速度的驱使下，一级盐水通过管式微滤膜以错流过滤的方式，使悬浮固体物质与液体分离。在每一个膜组列中，一级盐水经泵抽送经过膜管的流速很高，在膜表面形成平行湍流，产生一个剪切作用，起到清洗膜的作用。管式微滤装置6主要由循环泵、管式微滤膜及膜架、清洗装置、相关控制阀门及匹配管道组成。常用管式微滤膜孔径为0.05µm 和0.1µm，在错流模式下进行固液分离，错流流速不小于3.5 m/s。
请参照附图1，含盐废水处理回用系统由调节池1、高密度沉淀池2、清水池3、过滤装置4、中间水池5、管式微滤装置6、微滤水池7、反渗透装置8、淡水池9和负压喷雾蒸汽装置10组成。具体的：调节池1的进水端与含盐废水连通，出水端与高密度沉淀池2的进水端连接，高密度沉淀池2的出水端与过滤装置4的进水口连接，高密度沉淀池2底部的污泥送入至污泥池11中并进行脱水处理，滤液通过回流管回流至调节池1中，中间水池5的进水端与过滤装置4的出水口连接，出水端与管式微滤装置6的进水口连接，微滤水池7的进水端与管式微滤装置6的出水口连接，出水端与反渗透装置8的进水口连接，且出水端设置有回流管与管式微滤装置6的进水口连接进行反冲洗，反渗透装置8的出水口连接淡水池9，排污口连接负压喷雾蒸汽装置10进行结晶蒸发处理。
进一步说明，污泥池11内设有污泥脱水机，对污泥进行脱水处理，污泥外运，滤液回流至调节池1中。清水池3的一侧设置有加药软化装置，加药软化装置内盛装石灰乳溶液和氢氧化钠溶液，方便实时加药。
含盐废水经泵提升进入调节池1，通过提升泵将含盐废水提升至高密度沉淀池2中，在高密度沉淀池2中投加石灰，降低废水中硅含量的同时调整废水PH值至9.5左右，再投加氢氧化钠或氢氧化钠溶液进一步调整废水PH值，当废水PH值＞10.5时，向废水中添加镁剂进行除硅反应，降低废水的总硬度和二氧化硅，形成一级盐水。高密度沉淀池2的出水经管道投加浓硫酸调节PH值并自流进入清水池3，经清水池3提升泵提升至叠片式过滤器，将一级盐水中的悬浮物等大颗粒物质去除，出水进入中间水池5。中间水池5设置中间水泵，将一级盐水泵入管式微滤装置6，进一步去除一级盐水中的胶体、微生物、大分子有机物以及细菌等，出水流入微滤水池7后有泵打入反渗透装置8中进行浓缩处理，产生的淡水进入淡水池9并由泵补充进入循环水系统，产生的结晶水送入至负压喷雾蒸汽装置10进行结晶蒸发处理，废盐外送，冷凝水泵入调节池1中，实现零排放。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.含盐废水处理回用方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.含盐废水预处理：
S11.一级除硅：在未处理的高含盐废水中逐量添加石灰，降低废水中硅含量的同时调整废水PH值；此时，废水PH值为9.5；
S12.二级除硅及软化：通过投加氢氧化钠进一步调整废水PH值，当废水PH＞10.5时，向废水中添加镁剂进行除硅反应，并去除反应后产生的氢氧化镁絮体，形成一级盐水；
S13.除浊：将一级盐水通过泵提升进入管式微滤装置，通过管式微滤膜以错流过滤的方式，使一级盐水中的其他悬浮固体物质与液体分离，形成二级盐水和固废；
S2.反渗透除盐：将二级盐水通过泵打入反渗透装置中，采用高效反渗透HERO工艺进行脱盐处理，出水回用；
S3.蒸发结晶：将步骤S2产生的结晶送入负压喷雾蒸汽装置中进行蒸发结晶处理，废盐外送，冷凝水回用。
2.根据权利要求1所述的含盐废水处理回用方法，其特征在于，通过添加石灰去除含盐废水中20%~30%的硅，当含盐废水中硅含量大于92mg/L时，通过投加镁剂进一步除硅和软化。
3.根据权利要求2所述的含盐废水处理回用方法，其特征在于，镁剂采用氯化镁或菱苦土。
4.根据权利要求1所述的含盐废水处理回用方法，其特征在于，S12的具体步骤为：在含盐废水中投加石灰乳溶液，使石灰与废水中的碳酸氢根、碳酸根反应，生成碳酸钙沉淀；再投加氢氧化钠，将废水PH值调整到＞10.5；最后向废水中投加镁剂，生成氢氧化镁絮体并通过网捕去除，形成一级盐水。
5.根据权利要求1所述的含盐废水处理回用方法，其特征在于，S13中管式微滤膜的孔径为为0.05µm 和0.1µm，在错流模式下进行固液分离，错流流速不小于3.5 m/s。
6.根据权利要求1所述的含盐废水处理回用方法，其特征在于，S13中一级盐水通过提升泵提升至叠片式过滤器，将一级盐水中的大颗粒悬浮物去除后，再送入至管式微滤装置中。
7.根据权利要求1所述的含盐废水处理回用方法，其特征在于，S2中反渗透装置采用的反渗透膜为聚酰胺类纳米过滤膜。
8.含盐废水处理回用系统，其特征在于，该系统由调节池（1）、高密度沉淀池（2）、清水池（3）、过滤装置（4）、中间水池（5）、管式微滤装置（6）、微滤水池（7）、反渗透装置（8）、淡水池（9）和负压喷雾蒸汽装置（10）组成；调节池（1）的进水端与含盐废水连通，出水端与高密度沉淀池（2）的进水端连接，高密度沉淀池（2）的出水端与过滤装置（4）的进水口连接，高密度沉淀池（2）底部的污泥送入至污泥池（11）中并进行脱水处理，滤液通过回流管回流至调节池（1）中，中间水池（5）的进水端与过滤装置（4）的出水口连接，出水端与管式微滤装置（6）的进水口连接，微滤水池（7）的进水端与管式微滤装置（6）的出水口连接，出水端与反渗透装置（8）的进水口连接，且出水端设置有回流管与管式微滤装置（6）的进水口连接进行反冲洗，反渗透装置（8）的出水口连接淡水池（9），排污口连接负压喷雾蒸汽装置（10）进行结晶蒸发处理。
9.根据权利要求8所述的含盐废水处理回用系统，其特征在于，污泥池（11）内设有污泥脱水机，对污泥进行脱水处理，污泥外运，滤液回流至调节池（1）中。
10.根据权利要求8所述的含盐废水处理回用系统，其特征在于，清水池（3）的一侧设置有加药软化装置，加药软化装置内盛装石灰乳溶液和氢氧化钠溶液。
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