CN212924710U

CN212924710U - 一种工业废水零排放处理系统

Info

Publication number: CN212924710U
Application number: CN202021596094.0U
Authority: CN
Inventors: 陈明; 王怀林; 武克亮; 关晓琳
Original assignee: Jiangsu Kaimi Membrane Technology Co ltd
Current assignee: Jiangsu Kaimi Membrane Technology Co ltd
Priority date: 2020-08-04
Filing date: 2020-08-04
Publication date: 2021-04-09
Anticipated expiration: 2030-08-04

Abstract

本实用新型公开了一种工业废水零排放处理系统，包括调节池、高密度软化沉淀单元、浸没式超滤膜单元、第一级苦咸水反渗透膜处理单元、第二级海水淡化反渗透膜处理单元、第三级碟管式反渗透膜处理单元、蒸发器单元、清液收集单元及污泥处理单元；该系统适用于硬度大于50mg/L，可溶性有机物小于60mg/L，矿化度在2000mg/L以下的工业废水处理，处理后水质可达到《城市污水再生利用工业用水水质》(GB/T 19923‑2005)中表1敞开式循环冷却水水质标准，从而实现废水的零排放。

Description

一种工业废水零排放处理系统

技术领域

本实用新型涉及工业废水处理技术领域，具体涉及一种工业废水零排放处理系统。

背景技术

随着工业的迅速发展，废水的种类和数量迅猛增加，废水对水体的污染也日趋广泛，严重威胁人类的健康和安全。对于保护环境来说，工业废水的处理比城市污水的处理更为重要。工业废水的处理虽然早在19世纪末就已经开始，并且在随后的半个世纪进行了大量的试验研究和生产实践，但是由于许多工业废水成分复杂，性质多变，仍有一些技术问题没有完全解决，这点和城市污水处理是不同的。我国于2005年颁布的《中国节水技术政策大纲》指出了发展外排废水回用和“零排放”技术。水资源日益短缺制约了我国经济和社会的发展，实现工业废水零排放势在必行。

目前，工业废水零排放系统多单独采用蒸发结晶工艺或单独采用膜渗透处理、电解除盐；蒸发工艺运行费用较高且装置投资大，单独采用膜渗透处理容易发生膜污堵，系统无法稳定运行；电解除盐只能处理小流量废水，且只能处理废水中的盐类，其他物质无法去除。

实用新型内容

为解决现有上述技术问题，本实用新型提供一种工业废水零排放处理系统。该系统适用于硬度大于50mg/L，可溶性有机物小于60mg/L，矿化度在2000mg/L以下的工业废水处理，处理后水质可达到《城市污水再生利用工业用水水质》(GB/T 19923-2005)中表1敞开式循环冷却水水质标准，从而实现废水的零排放。

本实用新型采用的技术方案是：

一种工业废水零排放处理系统，包括调节池、高密度软化沉淀单元、浸没式超滤膜单元、第一级苦咸水反渗透膜处理单元、第二级海水淡化反渗透膜处理单元、第三级碟管式反渗透膜处理单元、蒸发器单元、清液收集单元及污泥处理单元；

工业废水依次流经调节池、高密度软化沉淀单元、浸没式超滤膜单元、第一级苦咸水反渗透膜处理单元、第二级海水淡化反渗透膜处理单元、第三级碟管式反渗透膜处理单元、蒸发器单元，系统产生的清液进入清液收集单元存储利用，系统产生的泥水混合液进入污泥处理单元进行脱水处理，脱水污泥外运。

进一步地，高密度软化沉淀单元与浸没式超滤膜单元之间设有网式过滤器，浸没式超滤膜单元与第一级苦咸水反渗透膜处理单元之间设有第一中间缓冲罐，第一级苦咸水反渗透膜处理单元与第二级海水淡化反渗透膜处理单元之间设有第二中间缓冲罐，第二级海水淡化反渗透膜处理单元与第三级碟管式反渗透膜处理单元之间设有第三中间缓冲罐，第三级碟管式反渗透膜处理单元与蒸发器单元之间设有第四中间缓冲罐。

进一步地，高密度软化沉淀单元包括池体，池体内由隔墙分隔为依次连接的pH调整池、反应池、絮凝池、高密度沉淀池、pH反调池及清水池，还包括向pH调整池投加药剂的氢氧化钠加药装置，向反应池投加药剂的碳酸钠加药装置，向絮凝池投加药剂的高分子絮凝剂加药装置，以及向pH反调池投加药剂的盐酸加药装置。

进一步地，浸没式超滤膜单元包括池体，池体内设有浸没式超滤膜组件，池体外设有产水泵、反洗泵、气擦洗风机、柠檬酸加药装置及次氯酸钠加药装置；产水泵及反洗泵用于向膜组件供水，气擦洗风机用于池体内废水曝气，柠檬酸加药装置及次氯酸钠加药装置用于向膜组件进水中添加药剂。

进一步地，第一级苦咸水反渗透膜处理单元包括依次连接的供水泵、进水过滤器、高压泵及苦咸水反渗透膜机组；以及化学清洗装置、还原剂加药装置和阻垢剂加药装置，化学清洗装置用于向膜组件通入化学药剂清洗膜组件；还原剂加药装置和阻垢剂加药装置用于向膜组件进水中添加药剂。

进一步地，第二级海水淡化反渗透膜处理单元包括供水泵、海水淡化反渗透膜机组、化学清洗装置及阻垢剂加药装置，供水泵用于向膜机组供水，化学清洗装置用于向膜组件通入化学清洗剂清洗膜组件，阻垢剂加药装置用于向膜组件进水中添加阻垢剂。

进一步地，海水淡化反渗透膜机组选择有机物耐受可达200ppm、单支膜壳的循环流量6～15m³/h、流道宽度34mil、标况下单支膜元件的脱盐率≥98％的膜元件。

进一步地，第三级碟管式反渗透膜浓缩处理单元包括供水泵、碟管式反渗透膜机组、化学清洗装置及阻垢剂加药装置，供水泵用于向膜机组供水，化学清洗装置用于向膜组件通入化学清洗剂清洗膜组件；阻垢剂加药装置用于向膜进水中添加阻垢剂。

进一步地，碟管式反渗透膜机组选择有机物耐受可达20000ppm、单支膜组件的循环流量在0.6～1.5m³/h、膜片之间通道6mm、标况下单支膜元件的脱盐率≥98％的膜元件。

进一步地，第一级苦咸水反渗透膜处理单元、第二级海水淡化反渗透膜处理单元及第三级碟管式反渗透膜处理单元中的膜机组，可采用原水一次通过二段式设计、原水一次通过多段式设计、浓水循环二段式设计或浓水循环多段式设计。

进一步地，第三级碟管式反渗透膜浓缩处理单元包括两套碟管式反渗透膜浓缩处理装置，两套碟管式反渗透膜浓缩处理装置采用串联连接，第一套碟管式反渗透膜组件分离清液进入第二套碟管式反渗透膜组件再次过滤。

本实用新型的有益效果：

1、本申请采用浸没式超滤单元、三级膜浓缩单元联合处理的方案，经过本系统处理的工业废水，出水水质可达到《城市污水再生利用工业用水水质》(GB/T 19923-2005)中表1敞开式循环冷却水水质标准，综合回收率可达95％～97％，大大降低了系统的运行成本。

2、本申请采用高密度软化沉淀单元，大幅降低水中的污染物，可有效将水中污染物控制到钙离子含量≤10mg/L、镁离子含量≤10mg/L，SS≤40mg/L，COD≤60mg/L，TP≤0.5mg/L的标准，解决了现有膜组件运行过程中，浓缩液被不断浓缩，浓缩液中碳酸盐的含量越来越高，高含量的碳酸盐会在膜浓缩侧析出，从而产生碳酸盐结垢，使膜系统运行不稳定的问题。

3、本申请采用浸没式超滤膜组件进行预处理，预处理后浊度≤1NTU，确保浊度达到反渗透进水要求，为后道三级膜连续处理打下基础；三级膜处理：第一级选用苦咸水反渗透膜，系统清液得率≥70％，系统脱盐率≥95％，NH₃-N去除率≥90％，TP去除率≥95％；第二级选用宽流道海水淡化反渗透膜，系统清液得率≥60％，系统脱盐率≥95％，NH3-N去除率≥90％，TP去除率≥95％；第三级选用抗污染高、耐压高、抗冲击负荷高的宽流道特种碟管式反渗透膜，系统回收率≥80％，系统脱盐率≥95％，NH₃-N去除率≥90％，TP去除率≥95％；逐级提高盐分的浓缩量，使膜系统运行稳定、产水率高，各级膜分离的清液水质在清液收集单元进行混合后，清液收集单元最终出水可达到《城市污水再生利用工业用水水质》(GB/T 19923-2005)中表1敞开式循环冷却水水质标准。

4、第三级碟管式反渗透膜浓缩系统，可进一步优化设计，即第三级碟管式反渗透装置清液再经过一级碟管式反渗透浓缩或海水淡化膜浓缩，该级设计回收率≥95％，系统脱盐率≥95％，NH3-N去除率≥90％，TP去除率≥95％，可实现第三级碟管式反渗透浓缩液处理装置，系统综合回收率≥76％，系统脱盐率≥99.75％，NH3-N去除率≥99％，TP去除率≥99.75％，第三级清液可实现达标排放，三级膜浓缩各级清液不需混合，均可达到《城市污水再生利用工业用水水质》(GB/T 19923-2005)中表1敞开式循环冷却水水质标准。

附图说明

图1是本实用新型第一实施方案的工业废水零排放处理系统的结构示意图。

图2是本实用新型第一实施方案的工业废水零排放系统的调节池的示意图。

图3是本实用新型第一实施方案的工业废水零排放系统的高密度软化沉淀单元的示意图。

图4是本实用新型第一实施方案的工业废水零排放系统的浸没式超滤单元的示意图。

图5是本实用新型第一实施方案的工业废水零排放系统的第一级苦咸水反渗透膜浓缩单元的示意图。

图6是本实用新型第一实施方案的工业废水零排放系统的第二级海水淡化反渗透膜浓缩单元的示意图。

图7是本实用新型第一实施方案的工业废水零排放系统的第三级碟管式反渗透膜浓缩单元的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及一种优选的实施方式对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施方式1

参阅图1，本实施例提供一种工业废水零排放处理系统，包括调节池1、高密度软化沉淀单元2、网式过滤器3、浸没式超滤膜单元4、中间缓冲罐5、第一级苦咸水反渗透膜处理单元6、中间缓冲罐7、第二级海水淡化反渗透膜处理单元8、中间缓冲罐9、第三级碟管式反渗透膜处理单元10、中间缓冲罐11、蒸发器单元12、清液收集单元13及污泥处理处理单元14；

工业废水依次流经调节池1、高密度软化沉淀单元2、网式过滤器3、浸没式超滤膜单元4、第一中间缓冲罐5、第一级苦咸水反渗透膜处理单元6、第二中间缓冲罐7、第二级海水淡化反渗透膜处理单元8、第三中间缓冲罐9、第三级碟管式反渗透膜处理单元10、第四中间缓冲罐11及蒸发器单元12，系统产水的清液进入清液收集单元13存储利用，系统产生的泥水混合液进入污泥处理处理单元14进行脱水处理，产生的固体废弃物外运。

下面对本系统各处理单元的结构及功能做详细说明。

参阅图2，调节池1设有池体101，池体101内设有搅拌装置102及提升泵103，调节池1用于收集工业废水，并通过搅拌装置102均匀废水水质，提升泵103用于将池体内工业废水提升到下一单元。

参阅图3，高密度软化沉淀单元2包括池体，池体内由隔墙分隔为依次连接的pH调整池21、反应池22、絮凝池23、高密度沉淀池24、pH反调池25及清水池26，还包括向pH调整池21投加药剂的氢氧化钠加药装置27，向反应池22投加药剂的碳酸钠加药装置28，向絮凝池23投加药剂的高分子絮凝剂加药装置29，以及向pH反调池25投加药剂的盐酸加药装置30。pH调整池21、反应池22、絮凝池23及pH反调池25中均设有搅拌器，用于投加药剂与废水的均匀混合。pH调整池21用于将调节池1进水pH值控制到10.5～11.5；反应池22主要用于除去工业废水中的钙镁离子及其他可通过碱、碳酸钠反应形成可沉降分离的固体物质；絮凝池23用于形成污泥絮体，以利于泥水分离；高密度沉淀池24用于泥水沉降分离，分离后上清液进入pH反调池25，固体物质沉入底部进入污泥处理单元14进行脱水处理；脱水污泥外运。pH反调池25用于将高密度软化沉淀单元2出水的pH控制在6.0～8.0，以降低后续膜处理系统的无机结垢风险和满足膜元件的pH耐受；清水池26主要为缓存功能，为向后续处理单元供水提供0.5～1.0h的暂存空间。

污泥处理处理单元14包括污泥脱水机，污泥脱水机为现有技术，可选用板框压滤脱水机、螺杆脱水机或带式脱水机等。

调节池1出水进入高密度软化沉淀单元2，经高密度软化沉淀单元2处理后废水的钙离子含量≤10mg/L、镁离子含量≤10mg/L，SS≤40mg/L，BOD≤10mg/L，COD≤60mg/L，TP≤0.5mg/L。

参阅图4，浸没式超滤单元4包括池体，池体可用于膜组件的正常产水，也可用于浸没式超滤膜组件的化学清洗。池体内设有浸没式超滤膜组件41。池体外设有产水泵42、反洗泵43、气擦洗风机44、柠檬酸加药装置45及次氯酸钠加药装置46。产水泵42用于为浸没式超滤膜组件提供足够的负压或跨膜压差，从而实现膜产水功能；反洗泵43主要用于浸没式超滤膜运行一段时间后跨膜压差上升时的膜反洗，气擦洗风机44用于池体内废水曝气，柠檬酸加药装置45及次氯酸钠加药装置46分别用于向膜组件供应药剂，有效保障浸没式超滤膜的稳定运行。

清水池26出水进入浸没式超滤单元4，膜分离的清液进入清液收集单元13，膜分离的浓液经第一中间缓冲罐5进入第一级苦咸水反渗透膜浓缩处理单元6处理，经浸没式超滤膜组件41处理后废水中浊度≤1NTU。浸没式超滤膜组件41的清液得率≥90％。

参阅图5，第一级苦咸水反渗透膜浓缩处理单元6包括依次连接的供水泵61、进水过滤器62、高压泵63及苦咸水反渗透膜机组64；以及化学清洗装置65、还原剂加药装置66和阻垢剂加药装置67。供水泵61用于向苦咸水反渗透膜机组64供水，进水过滤器62过滤掉水中杂质保障苦咸水反渗透膜机组64的安全使用；高压泵63是为苦咸水反渗透膜机组64提供足够的渗透压；化学清洗装置65在苦咸水反渗透膜机组64跨膜压差超过设定值，并通过原水冲洗和产水冲洗无法降低时，向膜组件通入化学药剂化学清洗膜组件以恢复其过滤性能；还原剂加药装置66和阻垢剂加药装置67向进水过滤器62供应药剂，控制工业废水及浸没式超滤清洗的氧化物，防止膜元件的氧化及结垢。

第一中间缓冲罐5出水进入第一级苦咸水反渗透膜浓缩处理单元，膜分离的清液进入清液收集单元13，膜分离的浓液经第二中间缓冲罐7进入第二级海水淡化反渗透膜浓缩处理单元8，第一级苦咸水反渗透膜浓缩处理单元的清液得率≥70％，系统脱盐率≥95％，NH₃-N去除率≥90％，TP去除率≥95％。

参阅图6，第二级海水淡化反渗透膜浓缩处理单元8包括供水泵81、海水淡化反渗透膜机组82、化学清洗装置83及阻垢剂加药装置84。供水泵81用于向海水淡化反渗透膜机组供水，化学清洗装置83在海水淡化反渗透膜机组跨膜压差超过设定值，并通过原水冲洗和产水冲洗无法降低时，向膜组件通入化学清洗剂，化学清洗膜组件恢复膜组件的性能；阻垢剂加药装置84向供水泵81出水添加阻垢剂防止膜元件的结垢。海水淡化反渗透膜机组选择高抗污染(有机物耐受可达200ppm)、宽流道(流道宽度34mil)、高脱盐率(标况下单支膜元件的脱盐率≥98％)的膜元件。

第二中间缓冲罐7出水进入第二级海水淡化反渗透膜浓缩处理单元8处理，膜分离的清液进入清液收集单元13，膜分离的浓液经第三中间缓冲罐9进入第三级碟管式反渗透膜浓缩处理单元10处理，第二级海水淡化反渗透膜浓缩处理单元8的清液得率≥60％，系统脱盐率≥95％，NH₃-N去除率≥90％，TP去除率≥95％。

参阅图7，第三级碟管式反渗透膜浓缩处理单元10包括供水泵101、碟管式反渗透膜机组102、化学清洗装置103及阻垢剂加药装置104。供水泵101用于向碟管式反渗透膜机组102供水，化学清洗装置103在碟管式反渗透膜机组102跨膜压差超过设定值，并通过原水冲洗和产水冲洗无法降低时，向膜组件通入化学清洗剂，化学清洗膜组件恢复其过滤性能；阻垢剂加药装置104向供水泵101出水添加阻垢剂防止膜元件的结垢。碟管式反渗透膜机组102选择高抗污染(有机物耐受可达20000ppm)、膜片之间通道6mm、高脱盐率(标况下单支膜元件的脱盐率≥98％)的膜元件。

第三中间缓冲罐9出水进入第三级碟管式反渗透膜浓缩处理单元处理，膜分离的清液进入清液收集单元13，膜分离的浓液经第四中间缓冲罐11进入蒸发器单元12进行蒸发，第三级碟管式反渗透膜浓缩处理单元的清液得率≥80％，系统脱盐率≥95％，NH₃-N去除率≥90％，TP去除率≥95％。

三级膜处理的清液得率可达95％～97％，三级膜分离的最终清液水质可达到《城市污水再生利用工业用水水质》(GB/T 19923-2005)中表1敞开式循环冷却水水质标准。

第一级苦咸水反渗透膜处理单元6、第二级海水淡化反渗透膜处理单元8及第三级碟管式反渗透膜处理单元10中的膜机组，可采用原水一次通过二段式设计、原水一次通过多段式设计、浓水循环二段式设计或浓水循环多段式设计；主要目的是为了提高单元回收率和节约后续单元的投资。原水一次通过是指在原水只流过膜单元一次，原水中的一部分透过膜面成为产品水，余下的进水不断被浓缩，以较高的浓度离开单元。浓水循环多段式是指原水通过每段时可以设置单独的浓水再循环泵，通过浓水循环泵不断浓缩，并为膜组件提供足够的膜流速，提高抗污染性和清液得率。第三级碟管式反渗透膜浓缩系统，可进一步优化设计，例如：第三级碟管式反渗透膜浓缩处理单元包括两套碟管式反渗透膜浓缩处理装置，两套碟管式反渗透膜浓缩处理装置采用串联连接，第一套碟管式反渗透膜组件分离清液进入第二套碟管式反渗透膜组件再次过滤。每套碟管式反渗透膜浓缩处理装置的设计回收率≥95％，系统脱盐率≥95％，NH₃-N去除率≥90％，TP去除率≥95％。通过两套膜组件处理，可实现第三级碟管式反渗透浓缩液处理装置，系统综合回收率≥76％，系统脱盐率≥99.75％，NH₃-N去除率≥99％，TP去除率≥99.75％，第三级清液也可实现达标排放，三级膜浓缩各级清液不需混合，均可达到《城市污水再生利用工业用水水质》(GB/T 19923-2005)中表1敞开式循环冷却水水质标准。

第四中间缓冲罐11出水进入蒸发器单元12进一步蒸发浓缩，浓缩液回流至调节池1循环处理，蒸发冷凝水进入清液收集单元13。蒸发器单元12包括蒸发器，蒸发器为现有技术，可以选择蒸汽蒸发器或电蒸发器；可以是连续蒸发或间断蒸发；可以是一效蒸发器或多效蒸发器。

本系统中提到的池体可以是钢砼结构、钢构结构或砖砌结构，以及其他形式的池体构筑物。

本系统中所用阀门均可选用自动阀，自动阀及泵可接入PLC控制系统，通过PLC全自动控制技术，可实现全过程的自动化操作。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种工业废水零排放处理系统，其特征在于，包括调节池、高密度软化沉淀单元、浸没式超滤膜单元、第一级苦咸水反渗透膜处理单元、第二级海水淡化反渗透膜处理单元、第三级碟管式反渗透膜处理单元、蒸发器单元、清水收集单元及污泥处理单元；

2.根据权利要求1所述的工业废水零排放处理系统，其特征在于，高密度软化沉淀单元与浸没式超滤膜单元之间设有网式过滤器，浸没式超滤膜单元与第一级苦咸水反渗透膜处理单元之间设有第一中间缓冲罐，第一级苦咸水反渗透膜处理单元与第二级海水淡化反渗透膜处理单元之间设有第二中间缓冲罐，第二级海水淡化反渗透膜处理单元与第三级碟管式反渗透膜处理单元之间设有第三中间缓冲罐，第三级碟管式反渗透膜处理单元与蒸发器单元之间设有第四中间缓冲罐。

3.根据权利要求1或2所述的工业废水零排放处理系统，其特征在于，高密度软化沉淀单元包括池体，池体内由隔墙分隔为依次连接的pH调整池、反应池、絮凝池、高密度沉淀池、pH反调池及清水池，还包括向pH调整池投加药剂的氢氧化钠加药装置，向反应池投加药剂的碳酸钠加药装置，向絮凝池投加药剂的高分子絮凝剂加药装置，以及向pH反调池投加药剂的盐酸加药装置。

4.根据权利要求1或2所述的工业废水零排放处理系统，其特征在于，浸没式超滤膜单元包括池体，池体内设有浸没式超滤膜组件，池体外设有产水泵、反洗泵、气擦洗风机、柠檬酸加药装置及次氯酸钠加药装置；产水泵及反洗泵用于向膜组件供水，气擦洗风机用于池体内废水曝气，柠檬酸加药装置及次氯酸钠加药装置用于向膜组件进水中添加药剂。

5.根据权利要求1或2所述的工业废水零排放处理系统，其特征在于，第一级苦咸水反渗透膜处理单元包括依次连接的供水泵、进水过滤器、高压泵及苦咸水反渗透膜机组；以及化学清洗装置、还原剂加药装置和阻垢剂加药装置，化学清洗装置用于向膜组件通入化学药剂清洗膜组件；还原剂加药装置和阻垢剂加药装置用于向膜组件进水中添加药剂。

6.根据权利要求1或2所述的工业废水零排放处理系统，其特征在于，第二级海水淡化反渗透膜处理单元包括供水泵、海水淡化反渗透膜机组、化学清洗装置及阻垢剂加药装置，供水泵用于向膜机组供水，化学清洗装置用于向膜组件通入化学清洗剂清洗膜组件，阻垢剂加药装置用于向膜组件进水中添加阻垢剂。

7.根据权利要求6所述的工业废水零排放处理系统，其特征在于，海水淡化反渗透膜机组选择有机物耐受可达200ppm、单支膜壳的循环流量6～15m³/h、流道宽度34mil、标况下单支膜元件的脱盐率≥98％的膜元件。

8.根据权利要求1或2所述的工业废水零排放处理系统，其特征在于，第三级碟管式反渗透膜浓缩处理单元包括供水泵、碟管式反渗透膜机组、化学清洗装置及阻垢剂加药装置，供水泵用于向膜机组供水，化学清洗装置用于向膜组件通入化学清洗剂清洗膜组件；阻垢剂加药装置用于向膜进水中添加阻垢剂。

9.根据权利要求8所述的工业废水零排放处理系统，其特征在于，碟管式反渗透膜机组选择有机物耐受可达20000ppm、单支膜组件的循环流量在0.6～1.5m³/h、膜片之间通道6mm、标况下单支膜元件的脱盐率≥98％的膜元件。

10.根据权利要求9所述的工业废水零排放处理系统，其特征在于，第三级碟管式反渗透膜浓缩处理单元包括两套碟管式反渗透膜浓缩处理装置，两套碟管式反渗透膜浓缩处理装置采用串联连接，第一套碟管式反渗透膜组件分离清液进入第二套碟管式反渗透膜组件再次过滤。