CN214611998U - 一种废水处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的实施例提供一种废水处理装置，该废水处理装置包括：微滤单元，配置为接收废水并将所述废水进行过滤以得到溶液；膜分盐单元，配置为接收所述溶液并将所述溶液中的一价离子和二价以上的离子进行分离以得到包含所述一价离子的第一溶液和包含所述二价以上的离子的第二溶液；第一蒸发结晶单元，配置为对所述第一溶液进行结晶处理以形成一价盐；第二蒸发结晶单元，配置为对所述第二溶液进行结晶处理以形成杂盐；其中，所述微滤单元与所述膜分盐单元连接，所述第一蒸发结晶单元和所述第二蒸发结晶单元均与所述膜分盐单元直接连接，该废水处理装置可以实现废水达标外排。

Description

一种废水处理装置

技术领域

本实用新型的实施例涉及一种废水处理装置。

背景技术

目前，在开采油田的过程中产生的油田废水都是以回注为最终去处。随着采出液的含水率越来越高，特别是在一些老油田，越来越多的油田废水无法处理。一些低渗透油田或者超低渗透油田又面临着废水注不进去的难题。一些新开发的油田在开采过程中会产生大量的压裂返排液和钻井废水，因为开采油田的设施还不完善，产生的压裂返排液和钻井废水通常通过管道或罐车拉运到其它联合站进行处理后才能回注，这打破了原有油田的水量平衡，加重了油田废水回注的负担。

油田废水的组成复杂，其中含有多种添加剂以及多种无机离子。油田废水的水质不稳定，处理难度极大。随着人们环保意识的增强，如何处置多余的油田废水又不污染环境成为研究者们越来越关注的问题。国家对废水处理的排放标准愈发严格，而且从国家到地方层层加码。例如，一些地方政府将国家污水综合排放标准一级A的要求提标成准Ⅳ类水，这预示着油田废水的排放标准也会提高，因此，迫切需要一种装置或方法能妥善解决油田废水外排或或者回用的问题。

实用新型内容

本实用新型至少一实施例提供一种废水处理装置，该废水处理装置包括：微滤单元，配置为接收废水并将所述废水进行过滤以得到溶液；膜分盐单元，配置为接收所述溶液并将所述溶液中的一价离子和二价以上的离子进行分离以得到包含所述一价离子的第一溶液和包含所述二价以上的离子的第二溶液；第一蒸发结晶单元，配置为对所述第一溶液进行结晶处理以形成一价盐；第二蒸发结晶单元，配置为对所述第二溶液进行结晶处理以形成杂盐；其中，所述微滤单元与所述膜分盐单元连接，所述第一蒸发结晶单元和所述第二蒸发结晶单元均与所述膜分盐单元直接连接。

例如，在本实用新型至少一实施例提供的废水处理装置中，所述膜分盐单元中分离孔的孔径为1nm～2nm。

例如，本实用新型至少一实施例提供的废水处理装置，还包括：位于所述微滤单元和所述膜分盐单元之间的膜浓缩单元，其中，所述膜浓缩单元包括反渗透膜，且所述膜浓缩单元配置为增大所述溶液中所述一价离子和所述二价以上的离子的浓度。

例如，在本实用新型至少一实施例提供的废水处理装置中，所述微滤单元的材质包括烧结聚偏氟乙烯，且所述微滤单元中分离孔的孔径为0.02μm～0.5μm。

例如，本实用新型至少一实施例提供的废水处理装置，还包括：中间水池以及依次连接的进水管、反应器、沉降罐和中继水池，其中，所述中继水池和所述微滤单元直接连接；所述中间水池位于所述微滤单元和所述膜浓缩单元之间。

例如，在本实用新型至少一实施例提供的废水处理装置中，所述反应器包括管式反应器，沿着所述管式反应器中所述废水流动的方向，所述管式反应器包括依次设置的多个进料口。

例如，在本实用新型至少一实施例提供的废水处理装置中，所述多个进料口包括第一进料口、第二进料口、第三进料口、第四进料口、第五进料口、第六进料口和第七进料口，所述第一进料口、所述第二进料口、所述第三进料口、所述第四进料口、所述第五进料口、所述第六进料口和所述第七进料口分别配置为施加破乳剂、破胶剂、NaOH、混凝剂、Na₂CO₃、除硅剂和絮凝剂。

例如，在本实用新型至少一实施例提供的废水处理装置中，所述第一蒸发结晶单元和所述第二蒸发结晶单元均为多效蒸发器、机械蒸汽压缩蒸发器和机械蒸汽再压缩蒸发器中的一种。

例如，在本实用新型至少一实施例提供的废水处理装置中，所述膜浓缩单元与所述膜分盐单元之间设置有压力泵。

例如，本实用新型至少一实施例提供的废水处理装置，还包括清水罐，其中，所述第一蒸发结晶单元、所述第二蒸发结晶单元和所述膜浓缩单元的清水管均与所述清水罐连接。

例如，在本实用新型至少一实施例提供的废水处理装置中，所述废水处理装置为油田废水处理装置。

例如，在本实用新型至少一实施例提供的废水处理装置中，所述沉降罐的顶部设置有水引入管、出水管以及收油管，所述沉降罐的中心设置有导流筒，所述沉降罐的底部设置有交叉排泥管，所述收油管的位置高于所述出水管一米以上。

例如，在本实用新型至少一实施例提供的废水处理装置中，所述中继水池内设有液体药剂投加口以及具有远传功能的在线pH仪表。

例如，本实用新型至少一实施例提供的废水处理装置，还包括污泥脱水装置，其中，所述沉降罐和所述中继水池通过螺杆泵与所述污泥脱水装置相连。

例如，在本实用新型至少一实施例提供的废水处理装置中，所述污泥脱水装置包括板框压滤机或叠螺污泥脱水机。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本实用新型的一些实施例，而非对本实用新型的限制。

图1为本实用新型一实施例提供的一种废水处理装置的结构框图；

图2为本实用新型一实施例提供的另一种废水处理装置的结构框图；

图3为本实用新型一实施例提供的一种废水处理装置的结构示意图；

图4为本实用新型一实施例提供的一种废水处理装置中沉降罐的结构示意图；

图5为本实用新型一实施例提供的一种废水的处理方法的工艺流程示意图；

图6为本实用新型再一实施例提供的一种废水的处理方法的工艺流程示意图；

图7为本实用新型又一实施例提供的一种废水的处理方法的工艺流程示意图；以及

图8为本实用新型又一实施例提供的一种废水的处理方法的工艺流程示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

除非另外定义，本实用新型使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

目前，对废水进行处理以达到外排标准的技术主要包括预处理、多级氧化、电渗析以及电絮凝等工艺，上述工艺对化学需氧量(COD)等有机污染物有较好的去除效果，可以使得废水达到外排标准，但是采用上述技术会存在流程复杂、设备故障率高、加药量大、不能脱盐或者只能部分脱盐排放部分回注的问题，如果废水不经过脱盐处理直接排放到地表或者水体会导致土壤或者水体盐碱化，从而会破坏地表或者水体的生态平衡。

例如，在目前的一些废水处理装置和废水的处理方法中，有的未考虑对废水进行粗过滤以除硬和除硅，而废水的硬度和废水中硅的存在是导致陶瓷膜、反渗透膜、微滤膜或者纳滤膜污堵的主要原因。如果对陶瓷膜进行频繁的酸洗和碱洗，会导致整个废水处理装置长时间停机，从而会浪费药剂，尽管陶瓷膜有较好的截留能力，但其脆性大、韧性小，在生产、运输和安装的过程中极易损坏。反渗透膜、微滤膜或者纳滤膜通常采用有机材质形成，如果对反渗透膜、微滤膜或者纳滤膜进行频繁的冲洗会极大地影响反渗透膜、微滤膜或者纳滤膜的使用寿命。而且，高硬度的油田废水浓缩后进入蒸发结晶单元容易导致蒸发结晶单元结垢、传热效率下降以及换热不均匀的问题，严重时还会产生安全隐患。此外，上述蒸发结晶单元只能产出杂盐，而杂盐的处置成本高达5000元/吨，从而使得经济效益低下，因此，亟需一种易于实现且能连续平稳运行又能实现经济效益最大化的装置和方法来实现废水的达标外排处理。

本实用新型至少一实施例提供一种废水处理装置，例如，图1为本实用新型一实施例提供的一种废水处理装置的结构框图，图3为本实用新型一实施例提供的一种废水处理装置的结构示意图，如图1和图3所示，该废水处理装置10包括：微滤单元11，配置为接收废水并将废水进行过滤以得到溶液；膜分盐单元12，配置为接收溶液并将溶液中的一价离子和二价以上的离子进行分离以得到包含一价离子的第一溶液和包含二价以上的离子的第二溶液；第一蒸发结晶单元13，配置为对第一溶液进行结晶处理以形成一价盐；第二蒸发结晶单元14，配置为对第二溶液进行结晶处理以形成杂盐，其中，微滤单元11与膜分盐单元12连接，第一蒸发结晶单元13和第二蒸发结晶单元14均与膜分盐单元12直接连接。本实用新型至少一实施例提供的废水处理装置，可以实现废水达标外排并精细分盐，且装置结构得以简化，减少了运行成本，降低了投资成本。

例如，微滤单元11的材料为聚偏氟乙烯(PVDF)烧结材质，采用烧结PVDF材质制备的微滤单元具有超强的酸碱耐受能力和较强的耐摩擦能力，其出水淤泥密度指数(SiltDensity Index，SDI)值小于0.5NTU。烧结PVDF材质制备的微滤单元具有过滤精度高的特点，且过滤形式为错流过滤，可以去除废水中肉眼可见的杂质以澄清水质，以减小废水的硬度，同时还可以起到浓缩废水中污泥的作用。

例如，采用烧结PVDF材质制备的微滤单元弥补了常规的陶瓷膜韧性小的缺点。

例如，烧结PVDF材质制备的微滤单元中滤膜的孔径为0.02μm～0.5μm。例如，微滤单元中滤膜的孔径为0.02μm、0.04μm、0.05μm、0.1μm、0.15μm、0.2μm、0.25μm、0.3μm、0.35μm、0.4μm、0.45μm或者0.5μm。

例如，在一个示例中，微滤单元11中滤膜的孔径为0.1μm，微滤通量为300L/m²·h～500L/m²·h。

例如，在另一个示例中，微滤单元11中滤膜的孔径为0.3μm，微滤通量为450L/m²·h～600L/m²·h。

例如，在一个恒定的微滤通量下，随着微滤过程的逐步进行，微滤单元11的操作压力逐渐增大，微滤单元11中滤膜两侧的运行压差为0.5bar～1.5bar。

例如，微滤单元11允许大分子有机物和可溶解的无机盐通过，但是能够阻挡悬浮物、细菌、部分病毒以及大尺寸的胶体通过，通过微滤单元11过滤后得到的溶液中仅含有肉眼不可见的物质，经过微滤单元11处理后，废水的出水硬度低于90mg/L。

例如，微滤单元11经过长时间的运行后，会有一些胶体等附着在微滤单元11上，从而导致微滤单元11的通量下降。可以采用粉末活性炭对微滤单元11中的滤膜进行擦洗，起到清洁、延缓微滤单元11污堵的作用，以减少微滤单元11运行过程中清洗药剂和清水的用量。

例如，该粉末活性炭的粒度为100目～200目，该粉末活性炭可以直接加入到微滤单元所在的容器中。

需要说明的是，在采用微滤单元对废水进行过滤之前，可以在废水中加入适当的化学药剂以产生沉淀，以对废水进行除硅和除硬处理。然后通过沉降的方式先去除一部分沉淀，以减轻微滤单元的处理负荷。

例如，微滤单元11与膜分盐单元12连接是指该膜分盐单元12可以直接接收通过微滤单元11过滤后的溶液，或者，在微滤单元11与膜分盐单元12之间还可以设置有其他的部件，例如，后续提及的膜浓缩单元15。

例如，该膜分盐单元12为碟管式纳滤膜(Disk Tube Nanofiltration membrane，DTNF)，该碟管式纳滤膜的运行压力为90bar～120bar，例如，为90bar、100bar、110bar或者120bar。

例如，该膜分盐单元12中分离孔的孔径为1nm～2nm，例如，为1.1nm、1.2nm、1.4nm、1.5nm、1.6nm、1.8nm、1.9nm或者2nm。

例如，该膜分盐单元12配置为接收经过微滤单元11过滤后的溶液并将该溶液中的一价离子和二价以上的离子进行分离以得到包含一价离子的第一溶液和包含二价以上的离子的第二溶液。由于一价离子的粒径小于二价以上的离子的粒径，且一价离子的粒径小于1nm，二价以上的离子的粒径大于2nm，这样采用膜分盐单元12对上述溶液进行处理时，一价离子和二价以上的离子分置在膜分盐单元12的两侧，从而被膜分盐单元12分离。

例如，该一价离子可以包括钠离子(Na⁺)、氯离子(Cl^-)或者钾离子(K⁺)等。

例如，该二价以上的离子可以包括硫酸根离子(SO₄ ^2-)、碳酸根粒子(CO₃ ^2-)、镁离子(Mg²⁺)、钙离子(Ca²⁺)或者磷酸根离子(PO₄ ^3-)等。

例如，该废水处理装置10还包括第一蒸发结晶单元13和第二蒸发结晶单元14，且第一蒸发结晶单元13和第二蒸发结晶单元14均与膜分盐单元12直接连接，该第一蒸发结晶单元13配置为对第一溶液进行结晶处理以形成一价盐，该第二蒸发结晶单元14配置为对第二溶液进行结晶处理以形成杂盐。此外，第一蒸发结晶单元13和第二蒸发结晶单元14与同一个膜分盐单元12直接连接，可以在保证精细分盐、使排出的废水满足排放标准的前提下简化废水处理装置的结构，从而大大减少了运行成本，降低了投资成本。

需要说明的是，第一蒸发结晶单元13和第二蒸发结晶单元14均与膜分盐单元12直接连接是指：从膜分盐单元12得到的第一溶液直接进入第一蒸发结晶单元13，膜分盐单元12和第一蒸发结晶单元13之间不设置其他的处理单元，第一溶液在进入第一蒸发结晶单元13之前不进入其他的处理单元；从膜分盐单元12得到的第二溶液直接进入第二蒸发结晶单元14，膜分盐单元12和第二蒸发结晶单元14之间不设置其他的处理单元，第二溶液在进入第二蒸发结晶单元14之前不进入其他的处理单元。例如，上述其他的处理单元包括过滤单元、稀释单元、浓缩单元等处理单元。

例如，第一蒸发结晶单元13与膜分盐单元12直接连接不排除在第一蒸发结晶单元1与膜分盐单元12之间设置必要的管路、阀门、容器和检测单元等部件，第二蒸发结晶单元14与膜分盐单元12直接连接不排除在第二蒸发结晶单元14与膜分盐单元12之间设置必要的管路、阀门、容器和检测单元等部件。

例如，在第一蒸发结晶单元13和第二蒸发结晶单元14中采用蒸发热源分别对第一溶液和第二溶液加热，使第一溶液和第二溶液由不饱和变为饱和，继续蒸发，过剩的溶质呈晶体析出以形成一价盐和杂盐。例如，该蒸发热源可以为废蒸汽。

例如，在一些实施例中，该废水处理装置10为油田废水处理装置，通常在油田废水中，一价离子为钠离子(Na⁺)、氯离子(Cl^-)、钾离子(K⁺)，钠离子(Na⁺)和钾离子(K⁺)的摩尔比为5.5:1～7.5:1。根据氯化钠和氯化钾在水中的溶解度不同，当温度变化时，氯化钠的变化很小，而氯化钾的变化却相当显著。可以先将含有氯化钠和氯化钾的溶液加热浓缩到饱和状态以形成饱和溶液，然后降温冷却析出氯化钾，此时，氯化钠还未饱和析出，将母液进行离心处理，然后将形成的溶液返回到第一蒸发结晶单元，当母液中氯化钠达到一定的浓度时氯化钠在蒸发工段析出。这样通过蒸发结晶处理后形成氯化钠(NaCl)可以作为工业用盐回收利用，氯化钾可用于配制油田钻井液，以实现资源化。

例如，通常在油田废水中，磷酸根离子(PO₄ ^3-)和碳酸根离子(CO₃ ^2-)的量很少，因此，经过后续的蒸发结晶处理后形成的杂盐中主要包括硫酸钙(CaSO₄)和硫酸镁(MgSO₄)。

例如，通过第一蒸发结晶单元13和第二蒸发结晶单元14蒸发出的水冷凝后进入清水罐，从而使得最终排放的废水达到了排放标准。

例如，该第一蒸发结晶单元13和第二蒸发结晶单元14均为多效蒸发器、机械蒸汽压缩蒸发器和机械蒸汽再压缩蒸发器中的一种。

本实用新型的实施例提供的废水处理装置适合于处理油田废水，但不限于此，也可以采用该废水处理装置处理除了油田废水之外的其他废水。

例如，图2为本实用新型一实施例提供的另一种废水处理装置的结构框图，如图2和图3所示，该废水处理装置10还包括：位于微滤单元11和膜分盐单元12之间的膜浓缩单元15，该膜浓缩单元15为反渗透膜，且该膜浓缩单元15配置为增大溶液中一价离子和二价以上的离子的浓度。因此，先采用膜浓缩单元15对溶液进行浓缩，浓缩出水进入膜分盐单元，然后膜分盐单元将一价离子和二价以上的离子分离，从而极大地降低了后续进入第一蒸发结晶单元13中的第一溶液的量和进入第二蒸发结晶单元14中第二溶液的量，进而减少了对第一蒸发结晶单元13和第二蒸发结晶单元14进行清理、维修和更换的投资，由于第一蒸发结晶单元13和第二蒸发结晶单元14占整个废水处理装置10总成本的60％以上，因此，最终显著降低了整套废水处理装置10的投资。

例如，该膜浓缩单元12的运行压力为40bar～60bar，例如，40bar、50bar或者60bar。

例如，膜浓缩单元15与膜分盐单元12之间设置有压力泵21，以使得膜浓缩单元15产生的浓水通过压力泵21与膜分盐单元12相连。

例如，该膜浓缩单元15可以为碟管式反渗透膜(Dish Tube Reverse Osmosis，DTRO膜)，碟管式反渗透膜是反渗透膜的一种形式，可以用来处理高浓度废水，其核心技术是碟管式膜片膜柱。将反渗透膜片和水力导流盘叠放在一起，用中心拉杆和端板进行固定，然后置入耐压套管中以形成一个膜柱。相对于常规的反渗透膜，碟管式反渗透膜具有以下特点：碟管式反渗透膜组件采用开放式的流道设计，废水的有效流道变宽，从而减轻了物理堵塞；碟管式反渗透膜组件采用带凸点支撑的导流盘，废水在过滤过程中形成湍流状态，最大程度上减少了膜表面结垢、污染及浓差极化现象的产生；采用碟管式反渗透膜组件可以有效减少膜结垢，减轻膜污染，延长清洗周期，且碟管式反渗透膜组件易于清洗，清洗后的通量恢复性好，从而延长了碟管式反渗透膜的寿命。

例如，如图2和图3所示，该废水处理装置10还包括清水罐22，该第一蒸发结晶单元13、第二蒸发结晶单元14和膜浓缩单元15的清水管均与清水罐22连接，以将结晶处理后的产水或者浓缩后的产水排入清水罐22。

例如，第一蒸发结晶单元13对第一溶液进行处理后冷凝的水的回收率高于65％；第二蒸发结晶单元14对第二溶液进行处理后冷凝的水的回收率高于65％。

例如，如图2和图3所示，该废水处理装置还包括：位于微滤单元11和膜浓缩单元15之间的中间水池16，以及依次连接的进水管17、反应器18、沉降罐19和中继水池20，该中继水池20和微滤单元11直接连接。例如，该废水处理装置为油田废水处理装置。

例如，该中继水池20和微滤单元11直接连接不排除在中继水池20和微滤单元11之间设置必要的管路、阀门、容器和检测单元等部件。

例如，如图3所示，该进水管17用于将废水原液输入至废水处理装置。

例如，如图3所示，该反应器18为管式反应器。例如，该管式反应器是一种呈管状、长径比很大的连续操作反应器，属于平推流反应器。管式反应器的返混小。

例如，沿着管式反应器18中废水流动的方向，管式反应器18包括依次设置的多个进料口181。

例如，该多个进料口181包括第一进料口181a、第二进料口181b、第三进料口181c、第四进料口181d、第五进料口181e、第六进料口181f和第七进料口181g。例如，在一个实施例中，可以在第一进料口181a中施加破乳剂，在第二进料口181b中施加破胶剂，在第三进料口181c中施加NaOH，在第四进料口181d中施加混凝剂，在第五进料口181e中施加Na₂CO₃，在第六进料口181f中施加除硅剂，以及在第七进料口181g中施加絮凝剂。

例如，随着废水原液在管式反应器中的进行，在管式反应器的上述进料口中加入对应的试剂，可以使得该管式反应器18内依次发生pH调整、混凝、软化、脱硅和絮凝反应。油田废水中携带了大量的溶解盐类、石油烃、泥沙、机械杂质、各种采油助剂等污染物，具有盐含量高、化学需氧量有机物(COD)含量高和硬度高等特征，通常需要进行适当预处理后才能使用膜分离技术等进行深度处理。

例如，在废水原液中加入破乳剂可以使得废水原液中的乳化油、部分溶解油集聚成浮油，经过沉降后污水中的COD值能显著降低。例如，破乳剂的投加量为20mg/L～200mg/L，破胶剂投加量为200mg/L～400mg/L。例如，破胶剂也可以只在处理含压裂返排液油田废水时投加。

例如，加入NaOH以将废水原液的pH调节到8.5～9.0，以使得后续处理过程在碱性环境中进行。

例如，混凝剂的投加量为60mg/L～300mg/L。混凝剂可以起到吸附架桥的作用以使废水原液中的胶体微粒相互黏结和聚结成较大颗粒以最终形成沉淀。常用的混凝剂包括聚氯化铝(PAC)。

例如，向反应器中加入Na₂CO₃可以将废水原液的pH调节到10.0～10.5，同时去除废水原液中的大部分铁离子和镁离子、钙离子、钡离子、锶离子等硬度离子，由于微滤单元无法过滤硬度离子，因此，采用上述除硬处理后可以防止上述离子结垢导致微滤单元11的通量下降。例如，废水原液软化后还可以使得膜浓缩单元15和膜分盐单元12在物料浓缩过程中避免结垢以及反复清洗带来的膜损伤。

例如，向反应器中加入氧化镁以进行除硅处理。

例如，向反应器中加入絮凝剂可以破坏胶体的稳定性，使得废水原液中的胶体和细小的悬浮物聚集成具有可分离特性的絮凝体，再对絮凝体进行分离并去除。常用的絮凝剂包括硫酸铝、氯化铝、硫酸铁、氯化铁等无机盐，或者聚丙烯酰胺(PAM)等有机物。

例如，该多个进料口181也可以是4个进料口，破乳剂和破胶剂共用一个进料口，NaOH和混凝剂共用一个进料口，除硅剂和Na₂CO₃共用一个进料口，絮凝剂单独使用一个进料口，从而可以减少反应器的进料口的个数，从而减少反应器的成本。

例如，在管式反应器内完成化学反应，减少了复杂的反应步骤，降低了能耗，缩减了设备占地面积，且性质相同的药剂可以从管式反应器的同一个进料口加入，减少了管式反应器进料口的数量。

例如，图4为本实用新型一实施例提供的一种废水处理装置中沉降罐的结构示意图，如图4所示，沉降罐19包括设置在其顶部的水引入管191、出水管192、收油管193，沉降罐19的中心设置有导流筒194，沉降罐19的底部设置有交叉排泥管195。由于油的密度小于水的密度，因此，需要将收油管193设置在出水管的上方。例如，在一个示例中，收油管193的位置高于出水管192一米以上。

例如，从反应器输出的废水原液通过引水管191进入沉降罐19的导流筒194。废水原液中存在大量的沉淀，沉淀携裹部分老化油沉降到沉降罐底部的交叉排泥管195。在沉降罐中加入适当的药剂，且在重力作用下可以使得废水原液中的石油浮于液面的最上方。悬浮的石油集聚到一定程度后通过控制出水管192的阀门，可以提高废水原液的液位以对石油进行排出，然后从收油管193将石油收集，从而可以创造额外的经济效益。

例如，沉降罐19是对废水进行浓缩、破乳、除硬、除硅、絮凝除悬浮物后除去沉淀物的主要场所。废水原液在沉降罐中进行固液分离，停留时间为4h～6h，根据废水原液的情况定期收油，且废水原液在沉降罐中净化后，可以减少后续微滤单元、膜浓缩单元和膜分盐单元的负荷，有效减少硅垢、硬度物质等对后续微滤单元、膜浓缩单元、膜分盐单元、第一蒸发结晶单元和第二蒸发结晶单元的危害，使微滤单元、膜浓缩单元和膜分盐单元可以在较高的膜通量下运行，减少反洗过程中的酸、碱和清水的用量，并延长微滤单元、膜浓缩单元、膜分盐单元、第一蒸发结晶单元和第二蒸发结晶单元的维保周期和使用寿命。

例如，通过沉降罐19沉降后的废水原液从出水管192溢流进入中继水池20，中继水池20中的废水原液通过加压泵加压的方式输入到微滤单元11，微滤单元11将废水原液过滤后产生的浓水返回到中继水池20，微滤单元11将废水原液过滤后产生的清水流入中间水池16。

例如，可以将粉末活性炭加到中继水池20中，然后粉末活性炭会随着废水原液进入微滤单元11，然后活性炭再随着浓水返回到中继水池20，粉末活性炭一直在微滤单元11和中继水池20之间循环，以反复对微滤单元11进行清洗，以保持微滤单元11的通量。

例如，该中继水池20内设有液体药剂投加口以及具有远传功能的在线pH仪表，通过在中继水池20中加入液体药剂可以对中继水池20中的废水原液的酸碱性进行调节，具有远传功能的在线pH仪表可以实时反馈中继水池20中的废水原液的pH。

例如，该废水处理装置10还包括污泥脱水装置23。沉降罐19和中继水池20需要定期排泥，该沉降罐19和中继水池20通过螺杆泵24与污泥脱水装置23相连，以实现定期排泥。脱水后的废水中含水率达到65％～85％，然后将污泥外运到指定地点。

例如，该污泥脱水装置23为板框压滤机或叠螺污泥脱水机。

例如，该废水处理装置可以实现废水达标外排，解决目前不能实现废水脱盐、废水排放受限制、杂盐产量大、工艺流程长以及废水处理装置运行不稳定的问题。

本实用新型至少一实施例还提供一种废水的处理方法，例如，图5为本实用新型一实施例提供的一种废水的处理方法的工艺流程示意图，如图5所示，该废水的处理方法包括：

S11：对废水进行过滤以得到溶液。

例如，可以采用微滤单元接收废水并将废水进行过滤以得到溶液。该微滤单元的材料为聚偏氟乙烯(PVDF)烧结材质，采用烧结PVDF材质制备的微滤单元具有超强的酸碱耐受能力，较强的耐摩擦能力，其出水淤泥密度指数(Silt Density Index，SDI)值小于0.5NTU。烧结PVDF材质制备的微滤单元具有大通道允高固体负荷，且过滤形式为错流过滤，可以去除废水中肉眼可见的杂质以澄清水质，以减小废水的硬度，同时还可以起到浓缩废水中污泥的作用。

例如，烧结PVDF材质制备的微滤单元中滤膜的孔径为0.02μm～0.5μm。例如，微滤单元中滤膜的孔径为0.02μm、0.04μm、0.05μm、0.1μm、0.15μm、0.2μm、0.25μm、0.3μm、0.35μm、0.4μm、0.45μm或者0.5μm。

例如，微滤单元中滤膜的孔径为0.1μm，微滤通量为300L/m²·h～500L/m²·h。

例如，微滤单元中滤膜的孔径为0.3μm，微滤通量为450L/m²·h～600L/m²·h。

例如，在一个恒定的微滤通量下，随着微滤过程的逐步进行，微滤单元的操作压力逐渐增大，微滤单元中滤膜两侧的运行压差为0.5bar～1.5bar。

例如，微滤单元允许大分子有机物和可溶解的无机盐通过，但是能够阻挡悬浮物、细菌、部分病毒以及大尺寸的胶体通过，通过微滤单元过滤后得到的溶液中仅含有肉眼不可见的物质，经过微滤单元处理后，废水的出水硬度低于90mg/L。

例如，微滤单元经过长时间的运行后，会有一些胶体等附着在微滤单元上，从而导致微滤单元的通量下降。可以采用粉末活性炭对微滤单元中的滤膜进行擦洗，起到清洁、延缓微滤单元污堵的作用，以减少微滤单元运行过程中清洗药剂和清水的用量。例如，该粉末活性炭的粒度为100目～200目，该粉末活性炭可以直接加入到微滤单元所在的容器中。

需要说明的是，在采用微滤单元对废水进行过滤之前，可以在废水中加入适当的化学药剂以产生沉淀，然后通过沉降的方式去除沉淀，以对废水进行除硅和除硬处理。

S12：将溶液中的一价离子和二价以上的离子进行分离以得到包含一价离子的第一溶液和包含二价以上的离子的第二溶液。

例如，采用膜分盐单元接收通过微滤单元过滤后的溶液，并将溶液中的一价离子和二价以上的离子进行分离以得到包含一价离子的第一溶液和包含二价以上的离子的第二溶液。

例如，该膜分盐单元与步骤S11中用到的微滤单元连接，该膜分盐单元可以直接接收通过微滤单元过滤后的溶液，或者，在微滤单元与膜分盐单元之间还可以具有其他的部件，例如膜浓缩单元等。

例如，该膜分盐单元为碟管式纳滤膜，该碟管式纳滤膜的运行压力90bar～120bar，例如为90bar、100bar、110bar或者120bar。

例如，该膜分盐单元中分离孔的孔径为1nm～2nm。例如，为为1.1nm、1.2nm、1.4nm、1.5nm、1.6nm、1.8nm、1.9nm或者2nm。

例如，由于一价离子的粒径小于二价以上的离子的粒径，且一价离子的粒径小于1nm，二价以上的离子的粒径大于2nm，这样采用膜分盐单元对上述溶液进行处理时，一价离子和二价以上的离子分置在膜分盐单元的两侧，从而被膜分盐单元分离。

例如，该一价离子可以包括钠离子(Na⁺)、氯离子(Cl^-)或者钾离子(K⁺)等。

例如，该二价以上的离子可以包括硫酸根离子(SO₄ ^2-)、碳酸根粒子(CO₃ ^2-)、镁离子(Mg²⁺)、钙离子(Ca²⁺)或者磷酸根离子(PO₄ ^3-)等。

S13：对第一溶液进行结晶处理以形成一价盐。

例如，可以采用第一蒸发结晶单元对第一溶液进行结晶处理以形成一价盐，且第一蒸发结晶单元和上述膜分盐单元直接连接。

S14：对第二溶液进行结晶处理以形成杂盐。

例如，可以采用第二蒸发结晶单元对第二溶液进行结晶处理以形成杂盐，且第二蒸发结晶单元和上述膜分盐单元直接连接。

例如，通过膜分盐单元处理后的第一溶液直接进入第一蒸发结晶单元，且通过膜分盐单元处理后的第二溶液直接进入第二蒸发结晶单元，可以在保证精细分盐、使排出的废水满足排放标准的前提下大大减少了运行成本，降低了投资成本。

本实用新型的实施例提供的废水处理方法适合于处理油田废水，但不限于此，也可以处理除了油田废水之外的其他废水。

例如，在本实用新型的实施例中，在对废水进行过滤之后并在将溶液中的一价离子和二价以上的离子进行分离之前，还包括：对溶液进行浓缩处理以增大一价离子和二价以上的离子的浓度。例如，图6为本实用新型再一实施例提供的一种废水的处理方法的工艺流程示意图，如图6所示，该废水的处理方法包括：

S21：对废水进行过滤以得到溶液。

S22：对溶液进行浓缩处理以增大一价离子和二价以上的离子的浓度。

例如，可以采用膜浓缩单元对上述溶液进行处理以增大溶液中一价离子和二价以上的离子的浓度，且膜浓缩单元位于微滤单元和膜分盐单元之间，该膜浓缩单元为反渗透膜。因此，先采用膜浓缩单元对溶液进行浓缩，浓缩出水进入膜分盐单元以将一价离子和二价以上的离子分离，从而极大地降低了后续进入第一蒸发结晶单元和第二蒸发结晶单元的产量，进而减少了对第一蒸发结晶单元和第二蒸发结晶单元进行清理、维修和更换的投资。即采用膜浓缩单元先对溶液进行浓缩，浓缩出水进入膜分盐单元进行分盐，可以极大地降低浓水产量，减少后续第一蒸发结晶单元和第二蒸发结晶单元的投资。

例如，该膜浓缩单元的运行压力为40bar～60bar，例如，40bar、50bar或者60bar。

例如，可以通过压力泵将溶从膜浓缩单元输入到膜分盐单元。

例如，该膜浓缩单元可以为碟管式反渗透膜(Dish Tube Reverse Osmosis，DTRO膜)，碟管式反渗透膜是反渗透膜的一种形式，可以用来处理高浓度废水，其核心技术是碟管式膜片膜柱。将反渗透膜片和水力导流盘叠放在一起，用中心拉杆和端板进行固定，然后置入耐压套管中以形成一个膜柱。相对于常规的反渗透膜，碟管式反渗透膜的优势在于：碟管式反渗透膜组件采用开放式的流道设计，废水的有效流道变宽，从而避免了物理堵塞；碟管式反渗透膜组件采用带凸点支撑的导流盘，废水在过滤过程中形成湍流状态，最大程度上减少了膜表面结垢、污染及浓差极化现象的产生；采用碟管式反渗透膜组件可以有效减少膜结垢，减轻膜污染，延长清洗周期，且碟管式反渗透膜组件易于清洗，清洗后的通量恢复性好，从而延长了碟管式反渗透膜的寿命。

S23：将溶液中的一价离子和二价以上的离子进行分离以得到包含一价离子的第一溶液和包含二价以上的离子的第二溶液。

S24：对第一溶液进行结晶处理以形成一价盐。

S25：对第二溶液进行结晶处理以形成杂盐。

例如，上述步骤S21、S23、S24和S25中的的处理方式可以参见上述步骤S11～S14中的相关描述，在此不再赘述。

例如，在本实用新型的实施例中，在对废水进行过滤之前，还包括预处理步骤，该预处理步骤包括：向废水原液中依次加入破乳剂、破胶剂、NaOH、混凝剂、Na₂CO₃、除硅剂和絮凝剂，以对废水原液依次进行破乳、破胶、pH调整、混凝、软化、脱硅以及絮凝反应，并进行沉降、浓缩。例如，图7为本实用新型又一实施例提供的一种废水的处理方法的工艺流程示意图，如图7所示，该废水的处理方法包括：

S31：向废水原液中依次加入破乳剂、破胶剂、NaOH、混凝剂、Na₂CO₃、除硅剂和絮凝剂，以对废水原液依次进行破乳、破胶、pH调整、混凝、软化、脱硅以及絮凝反应。

例如，废水原液通过进水管进入反应器，该反应器例如为管式反应器，管式反应器是连续操作反应器，属于平推流反应器，管式反应器的返混小。沿着管式反应器中废水流动的方向，管式反应器包括依次设置的多个进料口。

例如，可以在第一进料口中施加破乳剂，在第二进料口中施加破胶剂，在第三进料口中施加NaOH，在第四进料口中施加混凝剂，在第五进料口中施加Na₂CO₃，在第六进料口中施加除硅剂，以及在第七进料口中施加絮凝剂。

例如，随着废水原液在管式反应器中的进行，在管式反应器的上述进料口中加入对应的试剂，可以使得该管式反应器内依次发生pH调整、混凝、软化、脱硅和絮凝反应。油田废水中携带了大量的溶解盐类、石油烃、泥沙、机械杂质、各种采油助剂等污染物，具有盐含量高、化学需氧量有机物(COD)含量高、硬度高等特征，通常需要进行适当预处理后才能使用膜分离技术等进行深度处理。

例如，在废水原液中加入破乳剂可以使得废水原液中的乳化油、部分溶解油集聚成浮油，经过沉降后污水中的COD值能显著降低。例如，破乳剂的投加量为20mg/L～200mg/L，破胶剂的投加量为200mg/L～400mg/L，其中，破胶剂只在处理含压裂返排液油田废水时投加。

例如，加入NaOH以将废水原液的pH调节到8.5～9.0，以使得后续处理过程在碱性环境中进行。

例如，混凝剂的投加量为60mg/L～300mg/L。混凝剂可以起到吸附架桥的作用以使废水原液中的胶体微粒相互黏结和聚结成较大颗粒以最终形成沉淀。常用的混凝剂包括聚氯化铝(PAC)。

例如，向反应器中加入Na₂CO₃可以将废水原液的pH调节到10.0～10.5，同时去除废水原液中的大部分铁离子和镁离子、钙离子、钡离子、锶离子等硬度离子，由于微滤单元无法过滤硬度离子，因此，采用上述除硬处理后可以防止上述离子结垢导致微滤单元的通量下降。例如，废水原液软化后还可以使得膜浓缩单元和膜分盐单元在物料浓缩过程中避免结垢以及反复清洗带来的膜损伤。

例如，向反应器中加入氧化镁以进行除硅处理。

例如，向反应器中加入絮凝剂可以破坏胶体的稳定性，使得废水原液中的胶体和细小悬浮物聚集成具有可分离特性的絮凝体，再对絮凝体进行分离并去除。常用的絮凝剂包括硫酸铝、氯化铝、硫酸铁、氯化铁等无机盐，或者聚丙烯酰胺(PAM)等有机物。

例如，该多个进料口也可以减少，破乳剂和破胶剂共用一个进料口，NaOH和混凝剂共用一个进料口，除硅剂和Na₂CO₃共用一个进料口，絮凝剂单独使用一个进料口，从而可以减少反应器的进料口的个数，从而减少反应器的成本。

例如，在管式反应器内完成化学反应，减少了复杂的反应步骤，降低了能耗，缩减了设备占地面积，且性质相同的药剂可以从管式反应器的同一个进料口加入，减少了管式反应器进料口的数量。

S32：沉降。

例如，采用沉降罐对从管式反应器接收的废水原液进行沉降。该沉降罐包括位于其顶部的水引入管、出水管、收油管，位于沉降罐的中心的导流筒，位于沉降罐的底部的交叉排泥管。由于油的密度小于水的密度，因此，需要将收油管设置在出水管的上方。例如，在一个示例中，收油管的位置高于出水管一米以上。

例如，从反应器输出的废水原液通过引水管进入沉降罐的导流筒。废水原液中存在大量的沉淀，沉淀携裹部分老化油沉降到沉降罐底部的交叉排泥管。在沉降罐中加入适当的药剂可以使得废水原液中的石油浮于液面最上方。悬浮的石油集聚到一定程度后通过控制出水管的阀门，可以提高废水原液的液位以对石油进行，然后从收油管将石油收集，从而可以创造额外的经济效益。

例如，废水原液在沉降罐中进行固液分离，停留时间为4h～6h，根据废水原液的情况定期收油，废水原液在沉降罐中净化后，可以减少后续微滤单元、膜浓缩单元和膜分盐单元的负荷，有效减少硅垢、硬度等对后续微滤单元、膜浓缩单元、膜分盐单元、第一蒸发结晶单元和第二蒸发结晶单元的危害，使微滤单元、膜浓缩单元和膜分盐单元可以在较高的膜通量下运行，减少反洗过程中的酸、碱和清水的用量，并延长微滤单元、膜浓缩单元、膜分盐单元、第一蒸发结晶单元和第二蒸发结晶单元的维保周期和使用寿命。

S33：浓缩。

例如，可以在中继水池中对废水原液进行浓缩，然后中继水池将浓缩后的废水原液通过加压泵加压的方式输入到微滤单元，微滤单元将废水原液过滤后产生的浓水返回到中继水池。

例如，该中继水池内设有液体药剂投加口以及具有远传功能的在线pH仪表，通过在中继水池中加入液体药剂可以对中继水池中的废水的酸碱性进行调节，具有远传功能的在线pH仪表可以实时反馈中继水池中的废水的pH。

S34：对废水进行过滤以得到溶液。

S35：对溶液进行浓缩处理以增大一价离子和二价以上的离子的浓度。

S36：将溶液中的一价离子和二价以上的离子进行分离以得到包含一价离子的第一溶液和包含二价以上的离子的第二溶液。

S37：对第一溶液进行结晶处理以形成一价盐。

S38：对第二溶液进行结晶处理以形成杂盐。

例如，上述步骤S34-S38的相关描述可以参见上述步骤S21～S25中的相关描述，在此不再赘述。

例如，在本实用新型的实施例中，废水原液沉降和浓缩的步骤分别在沉降罐和中继水池中进行，该方法还包括：采用螺杆泵将中继水池和沉降罐中的污泥泵入污泥脱水装置，例如，图8为本实用新型又一实施例提供的一种废水的处理方法的工艺流程示意图，如图8所示，该废水的处理方法包括：

S41：向废水原液中依次加入破乳剂、破胶剂、NaOH、混凝剂、Na₂CO₃、除硅剂和絮凝剂，以对废水原液依次进行破乳、破胶、pH调整、混凝、软化、脱硅以及絮凝反应。

S42：在沉降罐中进行沉降。

S43：在中继水池中进行浓缩。

S44：对废水进行过滤以得到溶液。

S45：对溶液进行浓缩处理以增大一价离子和二价以上的离子的浓度。

S46：将溶液中的一价离子和二价以上的离子进行分离以得到包含一价离子的第一溶液和包含二价以上的离子的第二溶液。

S47：对第一溶液进行结晶处理以形成一价盐。

S48：对第二溶液进行结晶处理以形成杂盐。

S49：采用螺杆泵将中继水池和沉降罐中的污泥泵入污泥脱水装置。

例如，上述步骤中用到的沉降罐和中继水池需要定期排泥，该沉降罐和中继水池通过螺杆泵与污泥脱水装置相连，以实现定期排泥，脱水后的污泥中含水率达到65％～85％，然后将污泥外运到指定地点。

例如，上述对废水的处理方法还包括：采用粉末活性炭对微滤单元进行清洗。例如，可以将粉末活性炭加到中继水池中，然后粉末活性炭会随着废水原液进入微滤单元，然后活性炭再随着浓水返回到中继水池，粉末活性炭一直在微滤单元和中继水池之间循环，以反复对微滤单元进行清洗，以保持微滤单元的通量。

例如，该粉末活性炭的粒度为100目～200目。

本实用新型的实施例提供的一种废水处理装置以及废水的处理方法，具有以下至少一项有益效果：

(1)在本实用新型至少一实施例提供的废水处理装置中，第一蒸发结晶单元和第二蒸发结晶单元均与膜分盐单元直接连接，可以在保证精细分盐、使排出的废水满足排放标准的前提下简化废水处理装置的结构，从而大大减少了运行成本，降低了投资成本。

(2)本实用新型至少一实施例提供的废水处理装置，可以实现废水达标外排，解决目前不能实现废水脱盐、废水排放受限制、杂盐产量大、工艺流程长以及废水处理装置运行不稳定的问题。

有以下几点需要说明：

(1)本实用新型实施例附图只涉及到与本实用新型实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。

(2)为了清晰起见，在用于描述本实用新型的实施例的附图中，层或区域的厚度被放大或缩小，即这些附图并非按照实际的比例绘制。

(3)在不冲突的情况下，本实用新型的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种废水处理装置，其特征在于，包括：

微滤单元，配置为接收废水并将所述废水进行过滤以得到溶液；

膜分盐单元，配置为接收所述溶液并将所述溶液中的一价离子和二价以上的离子进行分离以得到包含所述一价离子的第一溶液和包含所述二价以上的离子的第二溶液；

第一蒸发结晶单元，配置为对所述第一溶液进行结晶处理以形成一价盐；

第二蒸发结晶单元，配置为对所述第二溶液进行结晶处理以形成杂盐；其中，

所述微滤单元与所述膜分盐单元连接，所述第一蒸发结晶单元和所述第二蒸发结晶单元均与所述膜分盐单元直接连接。

2.根据权利要求1所述的废水处理装置，其特征在于，所述膜分盐单元中分离孔的孔径为1nm～2nm。

3.根据权利要求2所述的废水处理装置，其特征在于，还包括：位于所述微滤单元和所述膜分盐单元之间的膜浓缩单元，其中，所述膜浓缩单元包括反渗透膜，且所述膜浓缩单元配置为增大所述溶液中所述一价离子和所述二价以上的离子的浓度。

4.根据权利要求3所述的废水处理装置，其特征在于，所述微滤单元的材质包括烧结聚偏氟乙烯，且所述微滤单元中分离孔的孔径为0.02μm～0.5μm。

5.根据权利要求3所述的废水处理装置，其特征在于，还包括：中间水池以及依次连接的进水管、反应器、沉降罐和中继水池，其中，所述中继水池和所述微滤单元直接连接；所述中间水池位于所述微滤单元和所述膜浓缩单元之间。

6.根据权利要求5所述的废水处理装置，其特征在于，所述反应器包括管式反应器，沿着所述管式反应器中所述废水流动的方向，所述管式反应器包括依次设置的多个进料口。

7.根据权利要求6所述的废水处理装置，其特征在于，所述多个进料口包括第一进料口、第二进料口、第三进料口、第四进料口、第五进料口、第六进料口和第七进料口，所述第一进料口、所述第二进料口、所述第三进料口、所述第四进料口、所述第五进料口、所述第六进料口和所述第七进料口分别配置为施加破乳剂、破胶剂、NaOH、混凝剂、Na₂CO₃、除硅剂和絮凝剂。

8.根据权利要求3所述的废水处理装置，其特征在于，所述第一蒸发结晶单元和所述第二蒸发结晶单元均为多效蒸发器、机械蒸汽压缩蒸发器和机械蒸汽再压缩蒸发器中的一种。

9.根据权利要求3所述的废水处理装置，其特征在于，所述膜浓缩单元与所述膜分盐单元之间设置有压力泵。

10.根据权利要求3-9任一项所述的废水处理装置，其特征在于，还包括清水罐，其中，所述第一蒸发结晶单元、所述第二蒸发结晶单元和所述膜浓缩单元的清水管均与所述清水罐连接。

11.根据权利要求5所述的废水处理装置，其特征在于，所述废水处理装置包括油田废水处理装置。

12.根据权利要求11所述的废水处理装置，其特征在于，所述沉降罐的顶部设置有水引入管、出水管、以及收油管，所述沉降罐的中心设置有导流筒，所述沉降罐的底部设置有交叉排泥管，所述收油管的位置高于所述出水管一米以上。

13.根据权利要求5所述的废水处理装置，其特征在于，所述中继水池内设有液体药剂投加口以及具有远传功能的在线pH仪表。

14.根据权利要求11-13任一项所述的废水处理装置，其特征在于，还包括污泥脱水装置，其中，所述沉降罐和所述中继水池通过螺杆泵与所述污泥脱水装置相连。

15.根据权利要求14所述的废水处理装置，其特征在于，所述污泥脱水装置包括板框压滤机或叠螺污泥脱水机。

Images