CN216129452U

CN216129452U - 一种高含盐脱酸废水资源化利用系统

Info

Publication number: CN216129452U
Application number: CN202121629273.4U
Authority: CN
Inventors: 杨虎林; 吴雯; 李磊; 邓强; 李超锋; 潘栋; 厉兴平
Original assignee: Zhejiang Environmental Protection Group Co ltd
Current assignee: Zhejiang Environmental Protection Group Co ltd
Priority date: 2021-07-16
Filing date: 2021-07-16
Publication date: 2022-03-25
Anticipated expiration: 2031-07-16

Abstract

本实用新型公开了一种高含盐脱酸废水资源化利用系统，包括依次连接的均质池、第一反应池、第二反应池、沉淀池、浓缩池、超滤装置、超滤产水池、纳滤装置、纳滤产水池、反渗透装置、三效蒸发单元以及依次与纳滤装置连接的纳滤浓液池和冷冻结晶装置；第一反应池上方设有CaCl₂加药装置，第二反应池上方设有Na₂CO₃加药装置，超滤产水池上方设有HCl加药装置。本实用新型通过药剂反应和各级精度不同的膜处理装置的配合，可以将脱酸废水中的SO₄ ^2‑和Cl^‑进行有效分离，最终得到纯度较高的Na₂SO₄和NaCl，从而可以实现脱酸废水中盐类的有效回收和资源化利用，减少了固废产生量，提高了节能减排程度。

Description

一种高含盐脱酸废水资源化利用系统

技术领域

本实用新型涉及脱酸废水资源化利用技术领域，尤其是涉及一种高含盐脱酸废水资源化利用系统。

背景技术

焚烧技术是城市生活垃圾及危废的有效处理技术之一，随着烟气排放指标的日益严苛，湿法脱酸工艺是目前焚烧烟气达标排放的有效保障手段，但湿法工艺会产生组成复杂、含盐量高的酸性废水，脱酸废水的有效处置成为垃圾焚烧厂废水零排放的重点和难点之一。

目前，脱酸废水的处理方法主要是采用物化处理工艺对其中的杂质及盐进行去除，使处理后的出水满足排放标准。例如，一种在中国专利文献上公开的“湿法脱酸废水的处理方法及处理系统”，其公开号CN108439651A，处理方法包括：S1、将湿法脱酸废水进行预处理，氧化湿法脱酸废水中的还原性物质；S2、将预处理后的湿法脱酸废水进行一级絮凝沉淀处理，去除其中的钙、镁、硅酸盐；S3、将一级絮凝沉淀处理获得的上清液进行二级絮凝沉淀处理，去除其中的重金属离子；S4、将二级絮凝沉淀处理获得的上清液进行pH值调节；S5、将pH值调节过的上清液进行一级过滤，以进行截留分离；S6、将一级过滤后得到的滤液进行二级过滤。

但使用现有技术中的方法对脱酸废水进行处理后，从脱酸废水中回收的盐为各种组分的混合盐，无法进行资源化回用处理，只能作为固废外运处置，废盐的综合处置成本很高，不满足节能减排要求。

发明内容

本实用新型是为了克服采用现有技术中的方法对脱酸废水进行处理后，从脱酸废水中回收的盐为各种组分的混合盐，无法进行资源化回用处理，只能作为固废外运处置，废盐的综合处置成本很高的问题，提供一种高含盐脱酸废水资源化利用系统，通过药剂反应和各级精度不同的膜处理装置的配合，可以将脱酸废水中的SO₄ ^2-和Cl^-进行有效分离，最终得到纯度较高、可以直接进行资源化利用的Na₂SO₄和NaCl，从而可以实现脱酸废水中盐类的有效回收和资源化利用，减少了固废产生量，提高了节能减排程度。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种高含盐脱酸废水资源化利用系统，包括依次连接的均质池、第一反应池、第二反应池、沉淀池、浓缩池、超滤装置、超滤产水池、纳滤装置、纳滤产水池、反渗透装置、三效蒸发单元以及依次与纳滤装置连接的纳滤浓液池和冷冻结晶装置；所述第一反应池上方设有CaCl₂加药装置，第二反应池上方设有Na₂CO₃加药装置，超滤产水池上方设有HCl加药装置。

垃圾焚烧所产生的脱酸废水中，主要成分以氯化钠为主，并混有氟离子、硫酸根、碳酸根、碳酸氢根等离子，本实用新型先通过均质池去除脱酸废水中的硫酸钙等悬浮物，避免悬浮物对后续装置产生不必要的影响；然后经过第一反应池，通过CaCl₂加药装置向废水中投加CaCl₂，使水中大部分F^-和CO₃ ^2-与Ca²⁺反应生成氟化钙和碳酸钙沉淀，达到初步去除F^-和CO₃ ^2-的目的；出水再进入第二反应池，通过Na₂CO₃加药装置向废水中投加Na₂CO₃，使废水中的大部分金属离子（如钙、镁、钡、锶、铁、锰等）和CO₃ ^2-反应生成碳酸盐沉淀，达到初步去除金属离子的目的；由于第一和第二反应池内形成了大量悬浮物，因此第二反应池的出水先进入沉淀池，通过重力沉淀方式对水中的大颗粒悬浮物进行去除，上清液再进入浓缩池，进一步对废水中的悬浮物进行去除；浓缩池的上清液进入超滤装置中，通过超滤膜对废水中无法沉淀的悬浮物进行最终去除；超滤后的透过液进入超滤产水池中，通过HCl加药装置向超滤产水中投加盐酸，对废水的pH进行回调，并去除废水中的HCO₃ ^-；pH回调后的废水进入纳滤装置中，在纳滤膜的作用下将SO₄ ^2-与Cl^-分离，富含SO₄ ^2-的纳滤浓缩液进入纳滤浓液池中，然后经冷冻结晶装置冷冻结晶后可以回收得到Na₂SO₄；富含Cl^-的纳滤透过液进入纳滤产水池，然后继续进入反渗透装置中进行反渗透处理，将NaCl与水分离，分离后的出水可进行回用或直接外排，分离后得到的富含NaCl的浓缩液进入三效蒸发单元，蒸发后可回收得到纯度较高的NaCl。

因此，本实用新型通过药剂反应和各级精度不同的膜处理装置的配合，可以将脱酸废水中的SO₄ ^2-和Cl^-进行有效分离，最终回收得到的NaCl纯度可达96.9~98.2%，达到工业盐标准的理化指标要求，Na₂SO₄纯度可达92.8~94.6%，达到无水硫酸钠标准的理化指标要求；从而可以实现脱酸废水中盐类的有效回收和资源化利用，减少了固废产生量，提高了节能减排程度。

作为优选，系统内还设有相连接的污泥池和压滤机；所述污泥池上设有污泥进口、污泥出口以及废水出口；所述沉淀池和浓缩池底部设有污泥斗；污泥池的污泥进口分别与沉淀池和浓缩池的污泥斗连接，污泥池的污泥出口与压滤机连接，污泥池废水出口与第一反应池的进水口连接。本实用新型在系统内设置污泥池和压滤机，可以对沉淀池和浓缩池中产生的污泥进行回收和脱水处理，便于污泥的后续运输和处置；污泥池的上清液可以回流至第一反应池进重新进行处理。

作为优选，所述超滤装置中设有管式超滤膜组件；超滤装置上设有超滤装置进水口、超滤装置透过液出口及超滤装置浓缩液出口，所述超滤装置进水口与浓缩池的出水口连接，超滤装置透过液出口与超滤产水池连接，超滤装置浓缩液出口与浓缩池的进水口连接。废水经超滤装置后的透过液进入后续处理装置进行后续处理，浓缩液则回流至浓缩池，重新进行沉淀处理。

作为优选，所述纳滤装置包括一级纳滤装置和二级纳滤装置，所述一级和二级纳滤装置内设有纳滤膜组件，一级和二级纳滤装置上分别设有进水口、透过液出口以及浓缩液出口；所述一级纳滤装置的进水口与除氟反应器连接，一级纳滤装置的透过液出口与二级纳滤装置的进水口连接，一级纳滤装置的浓缩液出口与纳滤浓液池连接；所述二级纳滤装置的透过液出口与纳滤产水池连接，二级纳滤装置的浓缩液出口与一级纳滤装置的进水口连接。本申请在系统中设置两级纳滤装置，充分保证SO₄ ^2-与Cl^-的分离效果，从而提高了三效蒸发后得到的NaCl结晶盐的纯度，便于NaCl的后续回收利用。

作为优选，所述反渗透装置内设有反渗透膜组件，反渗透装置上设有反渗透装置进水口、反渗透装置透过液出口及反渗透装置浓缩液出口；所述反渗透装置进水口与纳滤产水池连接，反渗透装置浓缩液出口与三效蒸发单元连接；系统内还设有与反渗透装置透过液出口连接的回用水池。

作为优选，所述三效蒸发单元包括依次连接的第一效蒸发器、第二效蒸发器及第三效蒸发器，所述第一、第二及第三效蒸发器的顶部分别设有蒸汽出口，中部分别设有进料口和蒸汽入口，底部分别设有冷凝水出口和出料口；所述第一效蒸发器的进料口与反渗透装置浓缩液出口连接，第一效蒸发器的出料口和蒸汽出口分别与第二效蒸发器的进料口和蒸汽入口连接；所述第二效蒸发器的出料口和蒸汽出口分别与第三效蒸发器的进料口和蒸汽入口连接。本实用新型通过三效蒸发单元对经反渗透处理后的富含NaCl的浓缩液进行蒸发处理，得到NaCl结晶盐以进行回收利用。在三效蒸发单元中，反渗透的浓缩液依次经过第一、第二及第三效蒸发器，通过蒸汽对浓缩液进行加热，浓缩液中的水分不断被蒸发，NaCl不断析出，实现盐水分离；第一效蒸发器中的浓缩液蒸发后的蒸汽可以进入第二效蒸发器作为加热热源，第二效蒸发器中的二次蒸汽又可以作为第三效蒸发器的加热热源，具有良好的节能效果。

作为优选，所述纳滤产水池和反渗透装置之间设有保安滤器，所述保安滤器内设有过滤精度为4~6μm的折叠式滤芯。本实用新型在反渗透装置前设置保安滤器，使废水在进入反渗透装置前先经过保安滤器对颗粒物进行进一步去除，避免由于颗粒物浓度过高造成反渗透膜堵塞；也避免了颗粒物粒径过大击穿反渗透膜组件，造成漏盐等现象，影响NaCl的回收效果。

作为优选，所述超滤装置、纳滤装置及反渗透装置进水口处分别设有高压泵。通过高压泵对超滤装置、纳滤装置及反渗透装置的进水加压，为各膜处理装置提供足够的进水量和进水压力，从而使膜处理装置进水具有一定的推动力去克服渗透压等阻力，以保证达到设计的产水量，有效实现盐水分离。

作为优选，超滤产水池和纳滤装置之间设有除氟反应器，所述除氟反应器内设有除氟树脂。在纳滤装置之前设置除氟反应器，可以通过除氟树脂对废水中的F^-进行进一步吸附去除，从而提高最终得到的Na₂SO₄和NaCl的浓度。

因此，本实用新型的有益效果为：通过药剂反应和各级精度不同的膜处理装置的配合，可以将脱酸废水中的SO₄ ^2-和Cl^-进行有效分离，最终得到纯度较高、可以直接进行资源化利用的Na₂SO₄和NaCl，从而可以实现脱酸废水中盐类的有效回收和资源化利用，减少了固废产生量，提高了节能减排程度。

附图说明

图1是本实用新型的一种连接结构示意图。

图中：1均质池、 2第一反应池、 3第二反应池、 4沉淀池、 4-1污泥斗、 5浓缩池、6超滤装置、 6-1超滤装置进水口、 6-2超滤装置透过液出口、 6-3超滤装置浓缩液出口、 7超滤产水池、 8除氟反应器、 9纳滤装置、 9-1一级纳滤装置、 9-1-1一级纳滤装置的进水口、 9-1-2一级纳滤装置的透过液出口、 9-1-3一级纳滤装置的浓缩液出口、 9-2二级纳滤装置、 9-2-1二级纳滤装置的进水口、 9-2-2二级纳滤装置的透过液出口、 9-2-3二级纳滤装置的浓缩液出口、 10纳滤产水池、 11反渗透装置、 11-1反渗透装置进水口、 11-2反渗透装置透过液出口、 11-3反渗透装置浓缩液出口、 12三效蒸发单元、 12-1第一效蒸发器、12-1-1蒸汽出口、 12-1-2进料口、 12-1-3蒸汽入口、 12-1-4冷凝水出口、 12-1-5出料口、12-2第二效蒸发器、 12-3第三效蒸发器、 13纳滤浓液池、 14冷冻结晶装置、 15 CaCl₂加药装置、 16 Na₂CO₃加药装置、 17 HCl加药装置、 18污泥池、 18-1污泥进口、 18-2污泥出口、 18-3废水出口、 19压滤机、 20回用水池、 21保安滤器、 22高压泵。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型做进一步的描述。

实施例：

如图1所示，一种高含盐脱酸废水资源化利用系统，包括依次通过废水管路连接的均质池1、第一反应池2、第二反应池3、沉淀池4、浓缩池5、超滤装置6、超滤产水池7、除氟反应器8、纳滤装置9、纳滤产水池10、保安滤器21、反渗透装置11、三效蒸发单元12以及依次与纳滤装置连接的纳滤浓液池13和冷冻结晶装置14；第一反应池上方设有CaCl₂加药装置15，第二反应池上方设有Na₂CO₃加药装置16，超滤产水池上方设有HCl加药装置17。

系统内还设有污泥池18和压滤机19；污泥池上设有污泥进口18-1、污泥出口18-2以及废水出口18-3；沉淀池4和浓缩池5底部设有污泥斗4-1；污泥池的污泥进口分别与沉淀池和浓缩池的污泥斗通过污泥管路连接，污泥池的污泥出口与压滤机通过污泥管路连接，污泥池废水出口与第一反应池的进水口通过回流管路连接。

超滤装置上设有超滤装置进水口6-1、超滤装置透过液出口6-2及超滤装置浓缩液出口6-3；超滤装置进水口与浓缩池的出水口连接，超滤装置进水口处设有高压泵，超滤装置透过液出口与超滤产水池连接，超滤装置浓缩液出口与浓缩池的进水口连接。

纳滤装置包括一级纳滤装置9-1和二级纳滤装置9-2，一级和二级纳滤装置上分别设有进水口、透过液出口以及浓缩液出口；一级纳滤装置的进水口9-1-1与除氟反应器8通过废水管路连接，一级纳滤装置的透过液出口9-1-2与二级纳滤装置的进水口9-2-1通过废水管路连接，一级纳滤装置的浓缩液出口9-1-3与纳滤浓液池13通过废水管路连接；二级纳滤装置的透过液出口9-2-2与纳滤产水池10通过废水管路连接，二级纳滤装置的浓缩液出口9-2-3与一级纳滤装置的进水口通过回流管路连接；一级及二级纳滤装置进水口处设有高压泵。

反渗透装置上设有反渗透装置进水口11-1、反渗透装置透过液出口11-2及反渗透装置浓缩液出口11-3；反渗透装置进水口处设有高压泵22，反渗透装置进水口与纳滤产水池通过废水管路连接，反渗透装置浓缩液出口与三效蒸发单元通过废水管路连接；系统内还设有与反渗透装置透过液出口连接的回用水池20。

超滤装置中设有管式超滤膜组件，一级和二级纳滤装置内设有纳滤膜组件，反渗透装置内设有反渗透膜组件，除氟反应器内设有除氟树脂，保安滤器内设有过滤精度为5μm的折叠式滤芯。

三效蒸发单元包括依次连接的第一效蒸发器12-1、第二效蒸发器12-2及第三效蒸发器12-3，第一、第二及第三效蒸发器的顶部分别设有蒸汽出口12-1-1，中部分别设有进料口12-1-2和蒸汽入口12-1-3，底部分别设有冷凝水出口12-1-4和出料口12-1-5；第一效蒸发器的进料口与反渗透装置浓缩液出口连接，第一效蒸发器的出料口和蒸汽出口分别与第二效蒸发器的进料口和蒸汽入口连接；所述第二效蒸发器的出料口和蒸汽出口分别与第三效蒸发器的进料口和蒸汽入口连接。

本实用新型中的系统运行过程中，脱酸废水先通过均质池去除脱酸废水中的硫酸钙等悬浮物，避免悬浮物对后续装置产生不必要的影响；然后经过第一反应池，通过CaCl₂加药装置向废水中投加CaCl₂，使水中大部分F^-和CO₃ ^2-与Ca²⁺反应生成氟化钙和碳酸钙沉淀，达到初步去除F^-和CO₃ ^2-的目的；出水再进入第二反应池，通过Na₂CO₃加药装置向废水中投加Na₂CO₃，使废水中的大部分金属离子（如钙、镁、钡、锶、铁、锰等）和CO₃ ^2-反应生成碳酸盐沉淀，达到初步去除金属离子的目的；由于第一和第二反应池内形成了大量悬浮物，因此第二反应池的出水先进入沉淀池，通过重力沉淀方式对水中的大颗粒悬浮物进行去除，上清液再进入浓缩池，进一步对废水中的悬浮物进行去除；浓缩池的上清液进入超滤装置中，通过超滤膜对废水中无法沉淀的悬浮物进行最终去除；超滤后的浓缩液回流至浓缩池，重新进行沉淀处理，超滤后的透过液进入超滤产水池中，通过HCl加药装置向超滤产水中投加盐酸，对废水的pH进行回调，并去除废水中的HCO₃ ^-；pH回调后的废水进入除氟反应器中，通过除氟树脂对废水中的F^-进行吸附去除；然后废水再依次经过两级纳滤装置，在纳滤膜的作用下将SO₄ ^2-与Cl^-分离，富含SO₄ ^2-的纳滤浓缩液进入纳滤浓液池中，然后经冷冻结晶装置冷冻结晶后可以回收得到Na₂SO₄；富含Cl^-的纳滤透过液进入纳滤产水池，经保安滤器对颗粒物进行进一步过滤去除后再进入反渗透装置中进行反渗透处理，将NaCl与水分离，分离后的出水可进行回用或直接外排，分离后得到的富含NaCl的浓缩液进入三效蒸发单元，依次经过第一、第二及第三效蒸发器，通过从蒸汽管路通入的蒸汽对浓缩液进行加热，浓缩液中的水分不断被蒸发，NaCl不断析出，最终得到高纯度的NaCl结晶盐。

本实用新型中，超滤装置的设计参数为：进水量为16m³/d，产水量16 m³/d，膜面流速4m/s，运行时间8h/d；纳滤装置的设计参数为：进水量为16m³/d，产水量12 m³/d，回收率80%，运行时间8h/d；反渗透装置的设计参数为：进水量为12.8m³/d，产水量8.96m³/d，回收率70%，运行时间8h/d；CaCl₂投药量12.5kg/m³，30wt% Na₂CO₃投药量7.67 L/m³，30wt% HCl投药量11.17 L/m³。按每m³废水核算，最终可得到0.34m³的回用水，回用水中TDS含量1765mg/L；回收得到的NaCl纯度96.9~98.2%，达到工业盐标准的理化指标要求，Na₂SO₄纯度92.8~94.6%，达到无水硫酸钠标准的理化指标要求；可以实现脱酸废水中盐类的有效回收和资源化利用，减少了固废产生量，提高了节能减排程度。

Claims

1.一种高含盐脱酸废水资源化利用系统，其特征是，包括依次连接的均质池（1）、第一反应池（2）、第二反应池（3）、沉淀池（4）、浓缩池（5）、超滤装置（6）、超滤产水池（7）、纳滤装置（9）、纳滤产水池（10）、反渗透装置（11）、三效蒸发单元（12）以及依次与纳滤装置连接的纳滤浓液池（13）和冷冻结晶装置（14）；所述第一反应池上方设有CaCl₂加药装置（15），第二反应池上方设有Na₂CO₃加药装置（16），超滤产水池上方设有HCl加药装置（17）。

2.根据权利要求1所述的一种高含盐脱酸废水资源化利用系统，其特征是，系统内还设有相连接的污泥池（18）和压滤机（19）；所述污泥池上设有污泥进口（18-1）、污泥出口（18-2）以及废水出口（18-3）；所述沉淀池和浓缩池底部设有污泥斗（4-1）；污泥池的污泥进口分别与沉淀池和浓缩池的污泥斗连接，污泥池的污泥出口与压滤机连接，污泥池废水出口与第一反应池的进水口连接。

3.根据权利要求1所述的一种高含盐脱酸废水资源化利用系统，其特征是，所述超滤装置中设有管式超滤膜组件；超滤装置上设有超滤装置进水口（6-1）、超滤装置透过液出口（6-2）及超滤装置浓缩液出口（6-3），所述超滤装置进水口与浓缩池的出水口连接，超滤装置透过液出口与超滤产水池连接，超滤装置浓缩液出口与浓缩池的进水口连接。

4.根据权利要求1所述的一种高含盐脱酸废水资源化利用系统，其特征是，所述纳滤装置包括一级纳滤装置（9-1）和二级纳滤装置（9-2），所述一级和二级纳滤装置内设有纳滤膜组件，一级和二级纳滤装置上分别设有进水口、透过液出口以及浓缩液出口；所述一级纳滤装置的进水口（9-1-1）与除氟反应器（8）连接，一级纳滤装置的透过液出口（9-1-2）与二级纳滤装置的进水口（9-2-1）连接，一级纳滤装置的浓缩液出口（9-1-3）与纳滤浓液池（13）连接；所述二级纳滤装置的透过液出口（9-2-2）与纳滤产水池（10）连接，二级纳滤装置的浓缩液出口（9-2-3）与一级纳滤装置的进水口连接。

5.根据权利要求1所述的一种高含盐脱酸废水资源化利用系统，其特征是，所述反渗透装置内设有反渗透膜组件，反渗透装置上设有反渗透装置进水口（11-1）、反渗透装置透过液出口（11-2）及反渗透装置浓缩液出口（11-3）；所述反渗透装置进水口与纳滤产水池连接，反渗透装置浓缩液出口与三效蒸发单元连接；系统内还设有与反渗透装置透过液出口连接的回用水池（20）。

6.根据权利要求5所述的一种高含盐脱酸废水资源化利用系统，其特征是，所述三效蒸发单元包括依次连接的第一效蒸发器（12-1）、第二效蒸发器（12-2）及第三效蒸发器（12-3），所述第一、第二及第三效蒸发器的顶部分别设有蒸汽出口（12-1-1），中部分别设有进料口（12-1-2）和蒸汽入口（12-1-3），底部分别设有冷凝水出口（12-1-4）和出料口（12-1-5）；所述第一效蒸发器的进料口与反渗透装置浓缩液出口连接，第一效蒸发器的出料口和蒸汽出口分别与第二效蒸发器的进料口和蒸汽入口连接；所述第二效蒸发器的出料口和蒸汽出口分别与第三效蒸发器的进料口和蒸汽入口连接。

7.根据权利要求1或5所述的一种高含盐脱酸废水资源化利用系统，其特征是，所述纳滤产水池和反渗透装置之间设有保安滤器（21），所述保安滤器内设有过滤精度为4~6μm的折叠式滤芯。

8.根据权利要求5所述的一种高含盐脱酸废水资源化利用系统，其特征是，所述超滤装置、纳滤装置及反渗透装置进水口处分别设有高压泵（22）。

9.根据权利要求1所述的一种高含盐脱酸废水资源化利用系统，其特征是，所述超滤产水池和纳滤装置之间设有除氟反应器，所述除氟反应器内设有除氟树脂。