CN206359357U - 一种催化剂污水零排放处理系统 - Google Patents

一种催化剂污水零排放处理系统 Download PDF

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王彩芹
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Abstract

本实用新型公开了一种催化剂污水零排放处理系统,包括依次连接的高密度澄清池、高密池产水箱、多介质过滤器、弱酸阳床、弱酸阳床产水箱、脱碳塔、脱碳塔产水箱、电渗析装置组件,电渗析装置组件包括电渗析装置,电渗析装置连接有淡水箱、电极液箱、浓水箱、电渗析产水箱,脱碳塔水箱通过提升泵与淡水箱连接,电渗析产水箱通过高压泵与反渗透装置连接,所述反渗透装置浓水回流口和回用水出口。该系统预处理工艺选择合理,盐浓缩效率高,产水水质良好,可以大大节省后端浓盐水蒸发浓缩的投资和运行成本,是石化催化剂污水零排放的较佳处理系统。

Description

一种催化剂污水零排放处理系统
技术领域
本实用新型涉及一种污水处理系统,尤其涉及一种催化剂污水零排放处理系统。
背景技术
国内工业领域存在用水效率低、需求增长快、水污染严重等问题,随着国家对环境保护的要求日趋严格,工业领域推行污水零排放是国家可持续发展的必然趋势。在石油化工催化剂生产过程中产生的废水已经成为制约催化剂发展的重要瓶颈之一,由于此类废水成分特殊,处理难度大,往往需要开发特殊的处理方法实现零排放的目的。
石油化工催化剂污水在其组成上的特殊性表现在:污水氨氮含量高,盐分含量高,COD较低,含有一定量的硅类物质。一般情况下,高氨氮污水经过吹脱处理后与低氨氮污水混合进入一级预处理,包括pH调节和混凝沉淀,经过混凝沉淀的污水进入二级生化处理,去除剩余的氨氮和COD,二级生化处理在效果理想的情况下可以实现COD、氨氮和悬浮物等指标的达标,但整个处理工艺对盐分基本没有去除,因此石化催化剂污水零排放的主要目标就是脱盐。
针对石化催化剂污水,零排放技术是综合利用污水软化预处理、膜分离、蒸发结晶或干燥等物理、化学过程,将污水中的盐分及固体杂质浓缩至极高浓度(90%以上),大部分水循环回用,剩余少量水封存在固体废料中。目前大部分含盐污水零排放工艺实行两步走的方式进行,首先对低含盐量的污水进行低能耗的高倍浓缩,再对浓缩后的高含盐量的污水进行高能耗的蒸发结晶处理,从而可以在很大程度上降低总体零排放的处理费用。
低盐水处理段常用的处理技术为机械过滤+脱钙镁技术+膜浓缩,其中机械过滤的目的是进一步去除废水中悬浮物和胶体;脱钙、镁技术,主要目的是实现钙、镁的去除,防止后续处理段结垢问题,针对石化催化剂污水还需要增加除硅的过程;膜浓缩是将盐水浓缩进一步提高水的回用率。高含盐量的污水进入下一阶段,该段常用处理技术为机械蒸发或蒸发塘,其中机械蒸发是利用蒸汽实现盐的结晶,蒸发塘是利用太阳能,在自然条件下将高浓盐水逐渐蒸发,实现盐的结晶。目前,浓盐水固化多采用蒸发结晶,主要包括多效蒸发技术和机械蒸汽再压缩技术,这两类技术工艺成熟,可根据实际情况,选择合适的蒸发技术。
目前,低盐水的除盐方法有离子交换法、膜分离法(主要指超滤-反渗透的双膜法)、电渗析法等。同时,为实现以上脱盐设备的有效稳定运行,还需要对来水进行一定的预处理,例如采用混凝沉淀、多介质过滤、活性炭吸附等工艺,目的是去除来水中的悬浮物、胶体物质,当采用膜法作为脱盐工艺时,还需要对来水进行软化处理,去除污水中的钙、镁、硅等物质,抑制此类物质对膜的污染。
上述现有技术的缺点;
离子交换法存在着设备占地面积大、系统操作维护频繁复杂的问题。并且,离子交换树脂一旦吸附饱和,就需要再生,产生大量的再生废液,出水水质也因此呈周期性波动,再生时需要投加絮凝剂和耗费大量的酸碱,不利于环境保护;同时,离子交换器多为直径较大的罐体,体积大、重量大,不便于运输及安装调试,施工周期长。
膜分离法对膜的质量和来水的要求很高,首先需要将有机物含量降到很低,否则有机物会在膜浓缩中形成污堵,使膜寿命缩短、产水量下降,废水的硬度会在膜浓缩中升高,易结晶,并在膜上结垢,使膜失去浓缩能力。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种流程合理、处理效果稳定、成本低廉、操作简便、易于管理的催化剂污水零排放处理系统。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的:
本实用新型的催化剂污水零排放处理系统,包括依次连接的高密度澄清池、高密池产水箱、多介质过滤器、弱酸阳床、弱酸阳床产水箱、脱碳塔、脱碳塔产水箱、电渗析装置组件,所述电渗析装置组件包括电渗析装置,所述电渗析装置连接有淡水箱、电极液箱、浓水箱、电渗析产水箱,所述脱碳塔水箱通过提升泵与所述淡水箱连接,所述电渗析产水箱通过高压泵与所述反渗透装置连接。
由上述本实用新型提供的技术方案可以看出,本实用新型实施例提供的催化剂污水零排放处理系统,流程合理、处理效果稳定、成本低廉、操作简便、易于管理。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的催化剂污水零排放处理系统的结构示意图。
图中:
1-高密度澄清池,2-搅拌,3-高密池产水箱,4-多介质过滤器,5-弱酸阳床,6-弱酸阳床产水箱,7-脱碳塔,8-脱碳塔水箱,9-提升泵,10-电渗析装置,11-淡水箱,12-电极液箱,13-浓水箱,14-电渗析产水箱,15-高压泵,16-反渗透装置。
具体实施方式
下面结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型的保护范围。
本实用新型的催化剂污水零排放处理系统,其较佳的具体实施方式是:
包括依次连接的高密度澄清池、高密池产水箱、多介质过滤器、弱酸阳床、弱酸阳床产水箱、脱碳塔、脱碳塔产水箱、电渗析装置组件,所述电渗析装置组件包括电渗析装置,所述电渗析装置连接有淡水箱、电极液箱、浓水箱、电渗析产水箱,所述脱碳塔水箱通过提升泵与所述淡水箱连接,所述电渗析产水箱通过高压泵与所述反渗透装置连接。
所述高密度澄清池前端的混合区和反应区分别设置搅拌装置,沉淀分离区设置斜管沉淀装置,集泥斗的出泥管与所述反应区相连,高密池出水由出水堰收集后通过出水口与所述高密池产水箱相连;
所述高密池产水箱与所述多介质过滤器之间连接有提升泵;
所述多介质过滤器内部填装包括鹅卵石、石英砂、锰砂的多介质滤料;
所述弱酸阳床内部填充弱酸性阳离子交换树脂;
所述弱酸阳床产水箱与所述脱碳塔之间连接有提升泵;
所述脱碳塔内部填充填料,底部设有风机,顶部设有尾气排出口。
所述淡水箱的出水口通过泵与所述电渗析装置的各淡水室连接,所述淡水室的出水口与所述淡水箱和电渗析产水箱分别连接,所述浓水箱的出水口通过泵与所述电渗析装置的各浓水室连接,所述浓水室的出水口与所述浓水箱和浓缩水排水口分别连接,所述电极液箱的硫酸钠电极液出口通过泵与所述电渗析装置的阴极室和阳极室连接,所述阴极室和阳极室的电极液回流口与所述电极液箱连接。
所述反渗透装置设置浓水回流口和回用水出口。
本实用新型的催化剂污水零排放处理系统,着重在低盐水处理阶段。此阶段的主要目的是尽可能的将废水的盐分提高,减小后续蒸发器的规模,降低投资和运行成本。
本实用新型针对石化催化剂污水的特点,及对石化催化剂污水零排放盐浓缩的要求,采用“软化澄清-多介质过滤-弱酸阳床-脱碳塔”的预处理系统,可以最大限度的将污水中的有机物、悬浮物、结垢物质等杂质去除,采用“电渗析-反渗透”的主体脱盐系统可以将进水中的盐分浓缩到较高浓度,并且保证产水水质良好。该污水零排放处理系统预处理工艺选择合理,盐浓缩效率高,产水水质良好,可以大大节省后端浓盐水蒸发浓缩的投资和运行成本,是石化催化剂污水零排放的较佳处理系统。流程合理、处理效果稳定、成本低廉、操作简便、易于管理。
本实用新型是通过以下处理系统实现对石化催化剂污水进行盐浓缩的:
该系统包括高密度澄清池、多介质过滤器、弱酸阳床、脱碳塔、电渗析和反渗透装置。石化催化剂污水经过一级预处理和二级生化处理后出水进入本实用新型涉及的高密度澄清池内,高密度澄清池由混合区、反应区和沉淀/浓缩区组成,在混合区和反应区设置机械搅拌,在混合区投加絮凝剂、助凝剂、碳酸钠、除硅镁剂等药剂,完成悬浮物、钙镁硅等物质的同步去除,污水与药剂混合进入反应区,在一定频率的搅拌作用下完成混凝反应,悬浮物和胶体絮凝,钙镁硅等离子形成沉淀析出,形成矾花;矾花进入沉淀区,沉淀区采用逆流式斜管沉淀方式,在此完成泥水分离,污泥一部分回流到反应区内维持反应区的污泥浓度,一部分外排。
高密度澄清池的出水与高密池水箱相连,由提升泵将污水泵入多介质过滤器,过滤器内填充滤料,污水中残留的悬浮物和浊度进一步降低;多介质过滤器出水与弱酸阳床相连,弱酸阳床内填装弱酸性阳离子交换树脂,进一步去除污水中剩余的钙镁等阳离子。多介质过滤器设置气水反冲洗系统;弱酸阳床设置离子交换树脂再生系统。
弱酸阳床出水进入弱酸阳床产水罐,由提升泵将污水泵入脱碳塔,在脱碳塔内用盐酸将污水pH降低后,采用空气吹脱的方式将污水中的二氧化碳、碳酸根的浓度降低,减缓后续装置结垢。脱碳塔出水进入脱碳塔产水罐。
脱碳塔产水由提升泵泵入电渗析装置的淡水箱中,淡水箱出水由高压泵泵入电渗析的淡水室,淡水室出水一部分回流到淡水箱中,一部分作为电渗析产水进入电渗析产水罐。浓水箱的浓缩水由高压泵泵入电渗析的浓水室,浓水室出水一部分回流到浓水箱,一部分作为浓盐水进入蒸发结晶工序。电极液箱的电极液由泵打入阳极室和阴极室,再从阳极室和阴极室循环回流至电极液箱中。电渗析各室之间由阴、阳离子透过膜相隔。阳极室和阴极室分别设置电极材料。在电极上加直流电场,使淡水室的阴阳离子实现定向迁移,完成盐水的高倍浓缩和分离。
电渗析产水进入产水罐后通过高压泵加压泵入反渗透装置。在高压泵提供的满足反渗透运行的压力作用下,大部分水分子和微量其它离子透过反渗透膜,经收集后成为产品水,通过产水管道进入产水箱;水中的大部分盐分和胶体、有机物等不能透过反渗透膜,残留在少量浓水中,由浓水管排出回到前端生化系统内。在反渗透装置停运时,由程序控制自动冲洗3~5分钟,以免浓水侧污染物、盐分等沉积在膜表面,使反渗透膜在停机时能够得到有效的保养。反渗透膜经过长期运行后,会积累某些难以冲洗的污垢,如有机物、无机盐结垢等,造成反渗透膜性能下降。这类污垢必须使用化学药品进行清洗才能去除,以恢复反渗透膜的性能。
与现有技术相比,本系统具有以下有益的技术效果:
以“高密度澄清池-多介质过滤器-弱酸阳床-脱碳塔”为主体的预处理系统,可以有效的去除包含有机物、悬浮物、胶体、钙、镁、硅等各类杂质,可以有效的减缓后端电渗析膜和反渗透膜的污堵。
以“电渗析-反渗透”为主体的盐浓缩和分离系统,可以最大限度的将原水盐分浓缩到较高程度,与传统电渗析过程不同,本系统在正常运行生产过程中,原料水进入淡水槽,经泵输入电渗析膜堆,而后返回淡水槽,在溢流侧形成脱盐水产品;在电渗析膜堆中电场作用下,盐分离子和水分子迁移进入浓水室,随着循环浓缩水返回浓水槽,溢流形成浓缩水产品,而浓水槽则无需原料水补充。电渗析的浓水总悬浮固体可以达到20000mg/L以上,反渗透产水总悬浮固体可以达到300mg/L以下。
具体实施例:
以下将结合附图,对本实用新型较佳实施例进行较为详细的说明。
见图1,本实用新型的石化催化剂污水零排放脱盐系统主体设备,包括高密度澄清池1、高密池产水箱3、多介质过滤器4、弱酸阳床5、弱酸阳床产水箱6、脱碳塔7、脱碳塔产水箱8、电渗析装置10~14、反渗透装置16。高密度澄清池1前端的混合区和反应区分别设置搅拌装置2,沉淀分离区设置斜管沉淀,集泥斗的出泥管与反应区相连,可由泵将集泥斗污泥回流到反应区内,高密池出水由出水堰收集后从出水口流出,出水口与高密池产水箱3相连。高密池产水箱出水口连接提升泵9,提升泵出口与多介质过滤器4的进水口相连,多介质过滤器4内部填装鹅卵石、石英砂、锰砂作为多介质滤料,经过滤后的出水口与弱酸阳床5的进水口相连,弱酸阳床5内部填充弱酸性阳离子交换树脂,弱酸阳床5的出水口与弱酸阳床产水箱6相连。弱酸阳床产水箱6出水口连接提升泵9,提升泵9出水口与脱碳塔7顶部进水口相连,在脱碳塔7内部填充填料,由风机向脱碳塔7底部鼓风,吹脱后的尾气从脱碳塔7顶部排出,脱碳塔7底部出水管与脱碳塔产水罐8相连。脱碳塔产水箱8出水口与提升泵9相连,提升泵9的出水口与电渗析装置的淡水箱11相连,淡水箱11出水由泵打入电渗析装置10的各淡水室内,从淡水室出水管一部分回流到淡水箱11,一部分作为电渗析产水进入电渗析产水箱14,电渗析浓水箱13出水由泵打入到电渗析装置10的各浓水室内,从浓水室出水管一部分回流到浓水箱13,一部分作为浓缩水排水进入蒸发结晶工序;在电极液箱12中配置硫酸钠电极液,电极液由泵打入到阴极室和阳极室内,从阴极室和阳极室出来的电极液回流到电极液箱12中。电渗析产水箱14的出水口与高压泵15相连,高压泵15的出水进入反渗透装置16中,反渗透出水作为产水回用,反渗透的浓水通过管线回流到前端生化处理系统内。
经过本实用新型所提供的装置处理该实例中的污水,经过浓缩的电渗析浓水总悬浮固体浓度可达到20000mg/L以上,反渗透产水的总悬浮固体可达到300mg/L以下。
本实用新型的特点及优点是:
本实用新型采用“高密度澄清池-多介质过滤-弱酸阳床-脱碳塔”的预处理系统,可以为后面的电渗析-反渗透的主体脱盐系统创造良好的条件,减缓电渗析的阴阳离子膜和反渗透的反渗透膜的污染和堵塞,从而提高系统的稳定性。另外,电渗析作为该系统的膜浓缩单元,具有可以保持连续运行、投资费用省,运行能耗低,不需消耗蒸汽,低温低压条件下实现高倍浓缩,操作维护简单,占地面积小等特点。反渗透作为该系统最终的处理单元,其产水水质良好,可以直接回用于生产。
经试验证明,该系统用于石化催化剂污水的零排放脱盐处理,经过浓缩的电渗析浓水总悬浮固体浓度可达到20000mg/L以上,大大降低了后段蒸发浓缩工序的投资和运行费用,反渗透产水的总悬浮固体可达到300mg/L以下,达到回用的水质要求。是石化催化剂污水零排放盐浓缩过程的较佳技术方案。
本实用新型以“高密度澄清池-多介质过滤-弱酸阳床-脱碳塔”为主体的预处理+以“电渗析-反渗透”为主的盐浓缩和膜分离装置处理石化催化剂污水,实现此类污水的零排放。其特征在于采用高密度澄清池可集絮凝、沉淀,去除悬浮物、胶体和钙镁离子于一身,在经过过滤和弱酸阳床的离子交换及脱碳,可以将大部分对膜有污堵的物质去除。另外,电渗析装置的特征在于原料水进入淡水槽,经泵输入电渗析膜堆,而后返回淡水槽,在溢流侧形成脱盐水产品;在电渗析膜堆中电场作用下,盐分离子和水分子迁移进入浓水室,随着循环浓缩水返回浓水槽,溢流形成浓缩水产品,而浓水槽则无需原料水补充。电渗析+反渗透的组合一方面提高浓缩水的盐分,另一方面保证产水水质。
以上所述,仅为本实用新型较佳的具体实施方式,但本实用新型的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此,本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种催化剂污水零排放处理系统,其特征在于,包括依次连接的高密度澄清池、高密池产水箱、多介质过滤器、弱酸阳床、弱酸阳床产水箱、脱碳塔、脱碳塔产水箱、电渗析装置组件,所述电渗析装置组件包括电渗析装置,所述电渗析装置连接有淡水箱、电极液箱、浓水箱、电渗析产水箱,所述脱碳塔水箱通过提升泵与所述淡水箱连接,所述电渗析产水箱通过高压泵与反渗透装置连接。
2.根据权利要求1所述的催化剂污水零排放处理系统,其特征在于,所述高密度澄清池前端的混合区和反应区分别设置搅拌装置,沉淀分离区设置斜管沉淀装置,集泥斗的出泥管与所述反应区相连,高密池出水由出水堰收集后通过出水口与所述高密池产水箱相连;
所述高密池产水箱与所述多介质过滤器之间连接有提升泵;
所述多介质过滤器内部填装包括鹅卵石、石英砂、锰砂的多介质滤料;
所述弱酸阳床内部填充弱酸性阳离子交换树脂;
所述弱酸阳床产水箱与所述脱碳塔之间连接有提升泵;
所述脱碳塔内部填充填料,底部设有风机,顶部设有尾气排出口。
3.根据权利要求2所述的催化剂污水零排放处理系统,其特征在于,所述淡水箱的出水口通过泵与所述电渗析装置的各淡水室连接,所述淡水室的出水口与所述淡水箱和电渗析产水箱分别连接,所述浓水箱的出水口通过泵与所述电渗析装置的各浓水室连接,所述浓水室的出水口与所述浓水箱和浓缩水排水口分别连接,所述电极液箱的硫酸钠电极液出口通过泵与所述电渗析装置的阴极室和阳极室连接,所述阴极室和阳极室的电极液回流口与所述电极液箱连接。
4.根据权利要求3所述的催化剂污水零排放处理系统,其特征在于,所述反渗透装置设置浓水回流口和回用水出口。
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