CN202729937U - 高盐度反渗透工艺浓水处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型为高盐度反渗透工艺浓水处理装置，包括进水口（1）、调节水池（2）、一段催化氧化单元、二段催化氧化单元以及出水口（4）；一段催化氧化单元为催化氧化器（5）、气液混合泵（6）、臭氧发生器（7）以及工艺衔接水箱（3）构成的水循环回路，工艺衔接水箱（3）与臭氧发生器（7）分别连接至气液混合泵（6）的泵腔，气液混合泵（6）出口连接至催化氧化器（5）；二段催化氧化单元为氧化沉淀池（8）与催化反应塔（9）构成的后续处理单元；本实用新型采用超级化学氧化工艺处理浓水，能去除其中大部分的有机污染物，具有处理效率高、适应性强、能耗低、便于运行维护以及环保效果更好等特点。

Description

高盐度反渗透工艺浓水处理装置

技术领域

本实用新型涉及污水处理领域，尤其涉及石油化工类的高盐度反渗透工艺浓水处理装置。

背景技术

随着工业的不断发展，环境污染日益严重，高浓剧毒有机污染物成为水处理过程中的难点，传统水处理工艺中的物理方法、生物方法往往不能得到满意的结果，近年来，随着人们环保意识的逐渐增强，水处理技术的发展已逐渐由物理过程转向化学过程，即通过化学反应使污染物破坏而实现无害化。

反渗透工艺制备纯水的过程中会产生浓水，其中含有各种有机和无机污染物，若直接排放可能会对土壤、地表水、海洋等产生污染；若排入市政污水处理系统，过高的总溶解性固体对活性污泥的生长也非常不利。将海水淡化厂中被高度浓缩的反渗透浓水以及由清洗剂、阻垢剂引入的化学物质直接排入环境，也必然会产生不利影响。因此寻找经济高效的反渗透工艺浓水的处理方式，对保护环境的意义重大。

目前，国内常见的对反渗透浓水的处理方式及其相应特点如表1所示：

表1

此外，美国饮用水工业调查分析了产水量>95m³/d的137个膜装置的类型和浓水处理方式，其浓水的处理程度很低，以以下处理方式为主：

1）回流法

浓水回流试验表明，当回流率为80％时，膜装置运行正常。反渗透的回流率最高可达90％，但易导致结垢现象。试验表明当浓水回流比为60％、体积浓缩因子为2.5时，能维持稳定的出水量。苦咸水淡化厂通过增设浓水回收膜系统，可使淡水总回收率从75％上升至87％～90％。

2）直接或间接排放

其处理方式和特点如表2所示：

表2

3）综合利用

其处理方式和特点如表3所示：

表3

4）蒸发浓缩

浓水的蒸发塘法适用于气候炎热、蒸发率高、年降雨量低、土地广袤、地价低廉的地区，且要做好防渗工作，保护地下含水层。

5）污染物的去除

其处理方式和特点如表4所示：

表4

通过以上比较可以看出，回流法，直接或间接排放，蒸发浓缩以及回收利用都有其特定的适用条件，有一定的局限性。如果处理条件控制不当，容易引起二次环境污染。要彻底净化反渗透浓水带来的污染，须通过对反渗透浓水中污染物的去除,才能达到完全净的目的。

超级化学氧化是在对传统水处理技术中经典化学氧化法改革的基础上应运而生的一种新技术。超级化学氧化，英文全称是Super OxidationProcesses---SOPs或者Super Oxidation Technology---SOT，其以优异的特点已成为目前国际上水处理领域的热点课题。超级化学氧化技术就其关键问题，产生活性羟基自由基的方式可分为：均相、多相和有无照射作用等多种。目前被公认为比较突出的超级化学氧化技术有：H₂O₂/Fe²⁺Fenton试剂法；UV/TiO₂/O₂多相光催化氧化；UV/H₂O₂过氧化氢加紫外光；UV/TiO₂/H₂O₂过氧化氢与多相光催化结合；UV/O₃/H₂O₂/TiO₂专用于复杂水质的环流反应式多相催化氧化法。

超级氧化的主要特点有：

（1）羟基自由基一般具有极强的氧化性，是氧化能力仅次于氟的氧化剂。可作用于水中大多数污染物。

（2）羟基自由基氧化属于游离基反应，所以反应速度快。

（3）可操作性强，设备相对比较简单。

（4）对污染物的破坏程度能达到完全或接近完全。

（5）对水中绝大部分有机物可完全或分解、碳化。

（6）改变水中活泼金属离子的存在形态，利于后续处理单元的净化脱除。

在污染物去除的主要处理方式中，超级氧化较其他方法在技术和经济的综合比较下更有优势。由于该技术采用了全新的水处理概念，在处理效率、适应性、能耗、运行维护以及环境友好等方面有着独特的优势，具有良好的应用和发展前景。

实用新型内容

为了改变现有技术中的反渗透工艺浓水处理方式对环境造成的不利影响，本实用新型提供了高盐度反渗透工艺浓水处理装置。

本实用新型的设计思路如下：

高盐度反渗透工艺浓水处理装置，包括进水口1、调节水池2以及出水口4；进水口1与调节水池2相连接。

本装置还包括两段催化氧化单元，其分别为一段催化氧化单元以及二段催化氧化单元。

一段催化氧化单元包括工艺衔接水箱3、催化氧化器5、气液混合泵6以及臭氧发生器7；

工艺衔接水箱3、催化氧化器5、气液混合泵6以及臭氧发生器7之间通过管路连接构成循环回路；工艺衔接水箱3入口与调节水池2出口相连接，工艺衔接水箱3与臭氧发生器7分别与气液混合泵6的泵腔相连接，气液混合泵6的出口与催化氧化器5相连接，催化氧化器5中设置有回流至工艺衔接水箱3的回流管路。

反渗透污水在催化氧化器5与工艺衔接水箱3之间循环，在催化氧化器5中完成紫外催化反应，并在工艺衔接水箱3中进行延迟氧化。

催化氧化器5为密闭式光催化反应器，其内部设有紫外线光源。

二段催化氧化单元包括依次连接的氧化沉淀池8以及催化反应塔9。二段催化氧化单元可根据水质变化情况作进一步调节，提高反应效率，使出水完全达到预期水质要求。

氧化沉淀池8入口与工艺衔接水箱3相连接，催化反应塔9出口与出水口4相连接。

本装置还包括清水池10以及反洗泵11。

清水池10入口与催化反应塔9出口相连接，清水池10出口与出水口4相连接。

反洗泵11入口与清水池10，反洗泵11出口与催化反应塔9相连接。反洗泵11用于清洗催化反应塔9中的填料，避免使用时间久后填料发生堵塞现象，反洗水为清水池中10的清水。

为了实现更好的氧化效果，提高设备的使用寿命，催化氧化器5内部的紫外线光源包括无极微波紫外线灯以及氙气紫外线灯。

当前国内外的同类超级氧化应用中，普通紫外线受污水较高色度浊度的影响，穿透性较差，同时在设备选型上，普通紫外光源的寿命较短，通常为9000小时左右；臭氧发生器的臭氧产生浓度较低，陶瓷和搪瓷放电管的使用寿命较短。这些缺陷导致了臭氧光催化氧化成本升高、氧化效果下降。本产品中选用无极微波紫外光源，照射功率高，辅助氙气紫外光源，穿透性强，设备连续使用寿命至少在20000小时以上。

在具体实施中：

气液混合泵6上设置有第一入口6-1和第二入口6-2；工艺衔接水箱3通过第一入口6-1与气液混合泵6的泵腔相连接，臭氧发生器7通过第二入口6-2与气液混合泵6的泵腔相连接。工艺衔接水箱3中的废水与臭氧在泵腔中混合并搅拌，使臭氧更好的溶解在水中。

本装置中各部件之间的连接管路上均设有阀门，起到对管路的通断控制作用。

为了实现对废水的过滤、吸附功能，进一步降低废水的化学需氧量，并通过填料催化作用，去除与废水中剩余的·OH，催化反应塔9内部设有填料，填料为烧结材质。

臭氧发生器7为极板放电式臭氧发生器，其内部设有极板放电设备。极板放电式臭氧发生器提升了臭氧设备的产气浓度，并降低了能耗，该设备产气浓度可稳定在150mg/l以上，且给气量少，因而延长了制氧分子筛的更换周期。

本实用新型带来的有益效果如下：

本实用新型采用超级化学氧化为主的工艺处理浓水，能去除其中大部分的有机污染物；实践证明，对于石化废水回用于循环冷却水的反渗透浓水，经本装置处理后，出水化学需氧量达到50mg/L以下，NH3-N小于1mg/L。

与现有技术相比，本实用新型具有处理效率高、适应性强、能耗低、便于运行维护以及环保效果更好等特点。

附图说明

图为本实用新型高盐度反渗透工艺浓水处理装置的结构示意图；

附图编号说明：

1-进水口；2-调节水池；3-工艺衔接水箱；4-出水口；5-催化氧化器；6-气液混合泵；6-1第一入口；6-2第二入口；7-臭氧发生器；8-氧化沉淀池；9-催化反应塔；10-清水池；11-反洗泵；

A1-第一阀门；A2-第二阀门；A3-第三阀门；A4-第四阀门；

A5-第五阀门；A6-第六阀门；A7-第七阀门；A8-第八阀门；

A9-第九阀门；A10-第十阀门；A11-第十一阀门；

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细地说明，本实用新型的保护范围不局限于下述的具体实施方式。

具体实施方式

如图所示，高盐度反渗透工艺浓水处理装置，包括进水口1、调节水池2、工艺衔接水箱3、氧化沉淀池8、催化反应塔9、清水池10、反洗泵11以及出水口4；进水口1与调节水池2相连接。

本装置还包括两段催化氧化单元，其中：

工艺衔接水箱3、催化氧化器5、气液混合泵6以及臭氧发生器7构成一段催化氧化单元；工艺衔接水箱3入口与调节水池2出口相连接，工艺衔接水箱3通过第一入口6-1与气液混合泵6的泵腔相连接，臭氧发生器7通过第二入口与气液混合泵6的泵腔相连接，气液混合泵6的出口与催化氧化器5下部相连接，催化氧化器5上部设置有回流至工艺衔接水箱3的回流管路，从而使工艺衔接水箱3与催化氧化器5之间形成水循环回路。

催化氧化器5为密闭式光催化反应器，其内部设有紫外线光源，包括无极微波紫外线灯以及氙气紫外线灯。

依次连接的氧化沉淀池8以及催化反应塔9构成二段催化氧化单元；氧化沉淀池8入口与工艺衔接水箱3出口相连接，催化反应塔9出口与清水池10入口相连接，清水池10出口与出水口4相连接。

本装置中各部件之间的连接管路上均设有阀门，并通过可编程逻辑控制器PLC实现对阀门的开关控制。

反洗泵11入口与清水池10，反洗泵11出口与催化反应塔9相连接。

催化反应塔9内部设有填料，该填料为烧结材质。

本装置的工作流程如下：

在本装置处于非工作状态时，各阀门均处于关闭状态。

当本装置工作时，打开第一阀门A1和第二阀门A2，反渗透工艺浓水经提升进入调节水池2，再溢流进入工艺衔接水箱3；

打开第三阀门A3和第四阀门A4，由气液混合泵6抽取工艺衔接水箱3中的污水通过第一入口6-1进入气液混合泵6的泵腔，同时臭氧在气液混合泵6第二入口6-2的负压作用下进入泵腔。

泵腔中设有导流板和水泵叶轮，臭氧在0.4MPa的压力作用下撞击导流板形成旋流，并在水泵叶轮剪切作用以及高压作用下，以≤20um的微小气泡溶于水中；溶合了臭氧的废水通过第四阀门A4进入密闭式光催化反应器。

在进入光催化反应器之后，通过无极微波紫外光源的照射产生·OH。

打开第五阀门A5，使光催化反应器的出水循环进入工艺衔接水箱3，在工艺衔接水箱3内完成延迟氧化。

打开第六阀门A6、第七阀门A7、第八阀门A8以及第十一阀门，使经过一段催化氧化单元处理后的废水由工艺衔接水箱3出口流入氧化沉淀池8，进一步去除废水中的悬浮物，降低化学需氧量。之后再经过第七阀门A7进入催化反应塔9，利用催化反应塔9中的填料对废水进行过滤、吸附，进一步降低废水的化学需氧量，并通过填料催化作用，去除废水中剩余的·OH。

经过二段催化氧化单元处理后的废水排入清水池10，然后经第十一阀门A11达标排放。

反洗泵11两端分别与清水池10底部与催化反应塔9底部相连接，反洗泵11吸入清水池10中的清水，用于清理催化反应塔9中的填料，防止填料在长时间使用后发生堵塞。

关闭第七阀门A7，并使其它全部阀门处于开启状态，使反洗泵11处于工作状态。由于反洗时间较短，因此不影响装置其它工艺运行。

经过测试，经过本装置处理的浓水，其中所含的污染物浓度大幅降低，表5和表6分别表示进水水质中的污染物浓度以及出水水质中的污染物浓度，单位为mg/l。

表5

表6

上述技术方案只是本实用新型的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本实用新型公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本实用新型上述具体实施方式所描述的结构，因此前面描述的方式只是优选方式，而并不具有限制性的意义。

Claims (7)

1.高盐度反渗透工艺浓水处理装置，包括进水口（1）、调节水池（2）以及出水口（4）；所述进水口（1）与所述调节水池（2）相连接，其特征在于：

所述装置还包括两段催化氧化单元，其分别为一段催化氧化单元以及二段催化氧化单元；

所述一段催化氧化单元包括工艺衔接水箱（3）、催化氧化器（5）、气液混合泵（6）以及臭氧发生器（7）；

所述工艺衔接水箱（3）、催化氧化器（5）、气液混合泵（6）以及臭氧发生器（7）之间通过管路连接构成循环回路；所述工艺衔接水箱（3）入口与所述调节水池（2）出口相连接，所述工艺衔接水箱（3）与臭氧发生器（7）分别与所述气液混合泵（6）的泵腔相连接，所述气液混合泵（6）的出口与所述催化氧化器（5）相连接，所述催化氧化器（5）中设置有回流至所述工艺衔接水箱（3）的回流管路；

所述催化氧化器（5）为密闭式光催化反应器，其内部设有紫外线光源；

所述二段催化氧化单元包括依次连接的氧化沉淀池（8）以及催化反应塔（9）；

所述氧化沉淀池（8）入口与所述工艺衔接水箱（3）相连接，所述催化反应塔（9）出口与所述出水口（4）相连接。

2.根据权利要求1所述的高盐度反渗透工艺浓水处理装置，其特征在于：

所述装置还包括清水池（10）以及反洗泵（11）；

所述清水池（10）入口与所述催化反应塔（9）出口相连接，所述清水池（10）出口与所述出水口（4）相连接；

所述反洗泵（11）入口与所述清水池（10）相连接，所述反洗泵（11）出口与所述催化反应塔（9）相连接。

3.根据权利要求1所述的高盐度反渗透工艺浓水处理装置，其特征在于：

所述催化氧化器（5）内部的紫外线光源包括无极微波紫外线灯以及氙气紫外线灯。

4.根据权利要求1所述的高盐度反渗透工艺浓水处理装置，其特征在于：

所述气液混合泵（6）上设置有第一入口（6-1）和第二入口（6-2）；

所述工艺衔接水箱（3）通过所述第一入口（6-1）与所述气液混合泵（6）的泵腔相连接，所述臭氧发生器（7）通过所述第二入口（6-2）与所述气液混合泵（6）的泵腔相连接。

5.根据权利要求1～4之一所述的高盐度反渗透工艺浓水处理装置，其特征在于：

所述装置中各部件之间的连接管路上均设有阀门。

6.根据权利要求1或2所述的高盐度反渗透工艺浓水处理装置，其特征在于：

所述催化反应塔（9）内部设有填料，所述填料为烧结材质。

7.根据权利要求1或4所述的高盐度反渗透工艺浓水处理装置，其特征在于：

所述臭氧发生器（7）为极板放电式臭氧发生器。

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