CN217148897U - 一种能源化工水系统集成厂区 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种能源化工水系统集成厂区，其特征在于：包括第一厂区、第二厂区、第三厂区；所述第一厂区包括通过管道依次相连的介质过滤装置区、膜过滤装置区、膜浓缩装置区，所述膜浓缩装置上设置有产水出口和浓水出口，所述产水出口上连接有离子交换装置区；所述第二厂区包括通过管道依次相连的混凝沉淀装置区、生化装置区，还包括与膜浓缩装置区的浓水出口相连的深度处理装置区；所述混凝沉淀装置区还与介质过滤装置区相连；所述第三厂区为与膜浓缩装置区的浓水出口相连的蒸发结晶装置区。本实用新型以功能块进行装置区集中布置，充分发挥工艺块的集中规模效应，方便生产管理；有利于推广反洗水、离子交换再生液等集中处理，降低维护成本。

Description

一种能源化工水系统集成厂区

技术领域

本实用新型属于水处理技术领域，具体涉及一种能源化工水系统集成厂区。

背景技术

随着“双碳”政策的发布，化石能源工业优化降低单位产品能耗、水耗等节能降耗技术再次成为政策以及企业自身发展的刚性需求，围绕水系统优化集成成为行业热点。尽管热泵、双极膜制酸碱、高压反渗透等一批先进技术在工业水处理领域得以应用，但末端治理的整体格局未变，水系统节能降耗效果有限。

现有水系统按工艺装置的前后关系划分为：净水、脱盐水、污水、回用水和零排放装置区，过滤工艺单元在以上各装置区均有设置，混凝沉淀和污泥脱水在净水、污水、回用水和零排放装置区均有设置；离子交换在脱盐水和零排放装置区分别设置。综上，在不同的装置区，存在功能相似的工艺单元重复备用，且不同装置区工艺单元组成冗杂，造成设备维护成本高，运营人员众多，设备的反洗水分布分散，给再回收处理增加了成本。

现今在单体技术的节能降耗进步有限的情况下，我们的着眼点应从单元优化转移到水系统最优，甚至是工厂最优，末端治理凸显的重复备用、资源分散等问题极为明显，如何实现水系统最优亟待解决。

实用新型内容

针对现有技术的缺陷，本实用新型提供一种能源化工水系统集成厂区，以功能块进行装置区集中布置，充分发挥工艺块的集中规模效应，方便生产管理、弱化操作人员对子系统综合能力需求；同时有利于推广反洗水、离子交换再生液等集中处理，降低维护成本。

一种能源化工水系统集成厂区，包括第一厂区、第二厂区、第三厂区；

所述第一厂区包括通过管道依次相连的介质过滤装置区、膜过滤装置区、膜浓缩装置区，所述膜浓缩装置上设置有产水出口和浓水出口，所述产水出口上连接有离子交换装置区；

所述第二厂区包括通过管道依次相连的混凝沉淀装置区、生化装置区，还包括与膜浓缩装置区的浓水出口相连的深度处理装置区；所述混凝沉淀装置区还与介质过滤装置区相连；

所述混凝沉淀装置区上设置有混凝沉淀污泥排出口，所述混凝沉淀污泥排出口连接有污泥脱水装置区；所述污泥脱水装置区上还设置有混凝沉淀滤液排出口和生化滤液排出口，所述混凝沉淀滤液排出口和生化滤液排出口通过回水管分别与所述混凝沉淀装置区和生化装置区相连；

所述生化装置上设置有生化污泥排出口，所述生化污泥排出口通过污泥管与所述污泥脱水装置区相连；

所述深度处理装置区上设置有第一回水口，所述第一回水口通过回水管与离子交换装置区相连，所述离子交换装置区上设置有第二回水口，所述第二回水口通过回水管与所述膜浓缩装置区相连；

所述第三厂区为与膜浓缩装置区的浓水出口相连的蒸发结晶装置区。

优选地，所述介质过滤装置区内设置有纤维束过滤器、多介质过滤器和V型滤池。

优选地，所述膜过滤装置区内设置有超滤装置和微滤装置；所述超滤装置、微滤装置为管式膜装置或膜池；所述超滤装置或者微滤装置与纤维束过滤器、多介质过滤器、V型滤池中的任意一种相连。

优选地，所述膜浓缩装置区内设置有反渗透装置和电渗析装置；所述反渗透装置或电渗析装置与超滤装置或微滤装置相连。

优选地，所述离子交换装置区上的第二回水口与反渗透装置或者电渗析装置相连。

优选地，所述离子交换装置区内设置有阳离子交换器、阴离子交换器和混合离子交换器。

优选地，所述蒸发结晶装置区内设置有依次相连的蒸发器和结晶器，所述蒸发器为多效蒸发器或MVR蒸发器；所述蒸发器与膜浓缩装置区的浓水出口相连。

优选地，所述混凝沉淀装置区内设置有污水混凝沉淀池、回用水混凝沉淀池和零排放混凝沉淀池；

所述生化装置区内设置有水解酸化池、SBR生化反应装置和MBBR生物膜反应器；

所述回用水混凝沉淀池或零排放混凝沉淀池与纤维束过滤器、多介质过滤器、V型滤池中的任意一种相连；

所述污水混凝沉淀池与水解酸化池、SBR生化反应装置和MBBR生物膜反应器相连。

优选地，所述污泥脱水装置区内设置有离心机和压滤机；所述离心机或压滤机与混凝沉淀区的混凝沉淀污泥排出口相连；

所述生化装置区的生化污泥排出口通过污泥管与所述离心机或者压滤机相连；

所述污泥脱水装置区的混凝沉淀滤液排出口通过回水管与污水混凝沉淀池、回用水混凝沉淀池或零排放混凝沉淀池相连；

所述污泥脱水装置区的生化滤液排出口通过回水管与水解酸化池、SBR生化反应装置或MBBR生物膜反应器相连。

优选地，所述深度处理装置区内设置有活性炭吸附装置、催化氧化装置和生物滤池。

优选地，所述离心机为卧螺离心机。

所述产水出口与离子交换装置区内的阳离子交换器、阴离子交换器的连接、

以及所述浓水出口与深度处理装置区内的活性炭吸附装置、催化氧化装置、生物滤池的连接、以及所述第一回水口与离子交换装置区内的阳离子交换器、阴离子交换器和混合离子交换器的连接根据实际工艺需求相连。

本实用新型中，管路以及管路的分叉口上设置有阀门，通过阀门控制管路或者分叉口的开关。

因脱盐水、污水、回用水、零排放系统中部分或全部具有混凝沉淀、介质过滤、膜过滤、膜浓缩、离子交换、污泥脱水、深度处理等工艺功能块，本实用新型提出以水处理工艺功能块进行集中布置，形成以介质过滤装置区、膜过滤装置区、膜浓缩装置区、离子交换装置区组成的第一厂区，混凝沉淀装置区、污泥脱水装置区、生化装置区、深度处理装置区组成的第二厂区，以及蒸发结晶装置区组成的第三厂区。在处理脱盐水来水、污水来水、回用水来水、零排放来水时，根据来水性质的不同以及实际工艺需求，选择对应装置区内的装置连接进行处理。各装置区内设置有与该装置区功能对应的装置，各个装置区内的装置之间根据实际需求通过管道连接，实现水处理工艺目标。

本实用新型的优点：

（1）本实用新型针对脱盐水来水、污水来水、回用水来水、零排放来水，通过将原来分散在各个单元内具有相似功能的装置，重新划分水系统构成，以水处理工艺功能块进行集中布置，能充分发挥工艺块的集中规模效应，方便生产管理、使工艺得到优化、同时弱化操作人员对子系统综合能力需求；

（2）过滤装置区、膜过滤装置区、膜浓缩装置区等反洗水统一收集处理，可降低水系统10~15%的规模；

（3）离子交换装置区，离子交换再生液集中处理，确保后工艺装置不受酸碱冲击；

（4）从生产功能角度讲：统一药剂，特别是酸碱的管理；

（5）简化设备维护成本、减小备品备件种类，压缩库存。

附图说明

图1 本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

一种能源化工水系统集成厂区，包括第一厂区、第二厂区、第三厂区；

所述第一厂区包括通过管道依次相连的介质过滤装置区、膜过滤装置区、膜浓缩装置区，所述膜浓缩装置上设置有产水出口和浓水出口，所述产水出口上连接有离子交换装置区；

所述第二厂区包括通过管道依次相连的混凝沉淀装置区、生化装置区，还包括与膜浓缩装置区的浓水出口相连的深度处理装置区；所述混凝沉淀装置区还与介质过滤装置区相连；

所述混凝沉淀装置区上设置有混凝沉淀污泥排出口，所述混凝沉淀污泥排出口连接有污泥脱水装置区；所述污泥脱水装置区上还设置有混凝沉淀滤液排出口和生化滤液排出口，所述混凝沉淀滤液排出口和生化滤液排出口通过回水管分别与所述混凝沉淀装置区和生化装置区相连；

所述生化装置上设置有生化污泥排出口，所述生化污泥排出口通过污泥管与所述污泥脱水装置区相连；

所述深度处理装置区上设置有第一回水口，所述第一回水口通过回水管与离子交换装置区相连，所述离子交换装置区上设置有第二回水口，所述第二回水口通过回水管与所述膜浓缩装置区相连；

所述第三厂区为与膜浓缩装置区的浓水出口相连的蒸发结晶装置区。

实施例2

在实施例1的基础上，所述介质过滤装置区内设置有纤维束过滤器、多介质过滤器和V型滤池。

所述膜过滤装置区内设置有超滤装置和微滤装置；所述超滤装置、微滤装置为管式膜装置或膜池；所述超滤装置或者微滤装置与纤维束过滤器、多介质过滤器、V型滤池中的任意一种相连。

所述膜浓缩装置区内设置有反渗透装置和电渗析装置；所述反渗透装置或电渗析装置与超滤装置或微滤装置相连。

实施例3

在上述实施例2的基础上，所述离子交换装置区上的第二回水口与反渗透装置或者电渗析装置相连。

所述离子交换装置区内设置有阳离子交换器、阴离子交换器和混合离子交换器。

所述蒸发结晶装置区内设置有依次相连的蒸发器和结晶器，所述蒸发器为多效蒸发器或MVR蒸发器；所述蒸发器与膜浓缩装置区的浓水出口相连。

所述产水出口与离子交换装置区内的阳离子交换器、阴离子交换器的连接、以及所述第一回水口与离子交换装置区内的阳离子交换器、阴离子交换器和混合离子交换器的连接根据实际工艺需求相连根据实际工艺需求相连。

实施例4

在上述实施例3的基础上，所述混凝沉淀装置区内设置有污水混凝沉淀池、回用水混凝沉淀池和零排放混凝沉淀池；

所述生化装置区内设置有水解酸化池、SBR生化反应装置和MBBR生物膜反应器；

所述回用水混凝沉淀池或零排放混凝沉淀池与纤维束过滤器、多介质过滤器、V型滤池中的任意一种相连；

所述污水混凝沉淀池与水解酸化池、SBR生化反应装置和MBBR生物膜反应器相连。

所述污泥脱水装置区内设置有离心机和压滤机；所述离心机或压滤机与混凝沉淀区的混凝沉淀污泥排出口相连；

所述生化装置区的生化污泥排出口通过污泥管与所述离心机或者压滤机相连；

所述污泥脱水装置区的混凝沉淀滤液排出口通过回水管与污水混凝沉淀池、回用水混凝沉淀池或零排放混凝沉淀池相连；

所述污泥脱水装置区的生化滤液排出口通过回水管与水解酸化池、SBR生化反应装置或MBBR生物膜反应器相连。

所述深度处理装置区内设置有活性炭吸附装置、催化氧化装置和生物滤池。

所述离心机为卧螺离心机。

所述浓水出口与深度处理装置区内的活性炭吸附装置、催化氧化装置、生物滤池的连接根据实际工艺需求相连。

实施例5

以处理脱盐水来水为例对本实用新型进行详细说明，具体处理如下：

脱盐水来水进入介质过滤装置区中的纤维束过滤器或多介质过滤器，过滤掉其中的大部分悬浮颗粒物，然后进入膜过滤装置区中的超滤或微滤装置，进一步过滤其中的悬浮物，出水进入膜浓缩装置区的反渗透装置进行浓缩，反渗透的产水从产水出口排出入离子交换装置区，经过串联的阳离子交换器、阴离子交换器和混合离子交换器处理，得到脱盐水产水；反渗透浓水从浓水出口排出，收集备用，作为回用水来水；离子交换产生的废液收集备用，作为零排放来水。

实施例6

以污水来水为例对本实用新型进行详细说明，污水中CODcr、BOD₅、NH₃-N 均较高，具体处理流程如下：

污水来水进入混凝沉淀装置区内的污水混凝沉淀池，脱除悬浮颗粒物后，污水混凝沉淀池产生的沉淀从混凝沉淀污泥排出口排出进入污泥脱水装置区，通过离心机或者压滤机进行泥水分离，产生的脱水污泥外填埋或综合利用，产生的滤液从混凝沉淀滤液排出口排出通过回水管返回至污水混凝沉淀池；污水混凝沉淀池的产水进入生化装置区内的水解酸化池或SBR生化反应装置或MBBR生物膜反应器来去除碳源和氮源污染物，因为产水对总氮及氨氮均有严格要求，因此也可根据实际需求采用多级生化处理，生化装置区产水即污水达标水根据实际要求进行达标排放或者收集进入回用水处理工艺；生化装置区产生的污泥从生化污泥排出口排出通过污泥管也进入污泥脱水装置区，通过离心机或者压滤机进行泥水分离，产生的脱水污泥外填埋或综合利用，产生的滤液从生化滤液排出口通过回水管返回至水解酸化池或SBR生化反应装置或MBBR生物膜反应器。

实施例7

以处理回用水来水为例对本实用新型进行详细说明，具体如下：

回用水工艺主要目标是对污水达标出水、脱盐水反渗透浓水以及大化工过程循环水排水进行回用处理，回收率常规在70~80%之间，因水质差异，污水达标出水与脱盐水反渗透浓水、循环水排水或混合或单独进行处理。

回用水来水进入混凝沉淀装置区内的回用水混凝沉淀池，脱除悬浮颗粒物和部分硬度、碱度，混凝沉淀池的产水进入介质过滤装置区中的多介质过滤器或V型滤池，过滤掉其中的大部分悬浮颗粒物，然后进入膜过滤装置区中的超滤或微滤装置，进一步过滤其中的悬浮物，出水进入膜浓缩装置区的反渗透装置进行浓缩，反渗透产水为回用水产水，作为循环水补充水或脱盐水给水综合回用；

反渗透浓水中含有结垢性离子、CODcr、NH3-N等，需进行再处理，反渗透浓水进入深度处理装置区中的活性炭吸附装置或生物滤池或催化氧化装置或组合工艺“催化氧化装置+生物滤池”处理后，产水即回用水达标水根据实际需要达标排放或者收集备用进入零排放工艺处理；

回用水混凝沉淀池产生的沉淀污泥从混凝沉淀污泥排出口排出进入污泥脱水装置区，通过离心机或者压滤机进行泥水分离，脱水污泥外填埋或综合利用，离心机或压滤机的滤液从混凝沉淀滤液排出口排出返回至回用水混凝沉淀池。

实施例8

以处理零排放来水为例对本实用新型进行详细说明，

零排放工艺主要目标是对回用水达标水和脱盐水离子交换再生废液进行全部回用处理，回收率常规在95%以上，水质中TDS在3000~15000mg/L，主要污染因素包括悬浮物、硬度、碱度、COD等，含有的无机盐主要是氯化钠和硫酸钠，具体处理流程如下：

零排放来水进入混凝沉淀装置区内的零排放混凝沉淀池，脱除悬浮颗粒物和部分硬度、碱度，混凝沉淀池产水进入介质过滤装置区中的纤维束过滤器或多介质过滤器或V型滤池，过滤掉其中的大部分悬浮颗粒物，然后进入膜过滤装置区中的超滤或微滤装置，进一步过滤其中的悬浮物，出水进入膜浓缩装置区的反渗透装置进行浓缩，反渗透产水为零排放产水，作为循环水补充水或脱盐水给水综合回用；

反渗透浓水RO1中含有结垢性离子、CODcr等，需进行再处理，反渗透浓水进入深度处理装置区中的活性炭吸附装置或催化氧化装置或组合工艺“催化氧化装置+活性炭吸附装置”，出水达标后从第一回水口排出通过回水管进入离子交换装置区，经过阳离子交换器处理结垢性离子，出水从离子交换装置区的第二出水口排出通过回水管进入反渗透装置或电渗析装置进行浓缩，当浓缩至浓水中TDS达到50000~120000mg/L后，浓缩得到的产水作为零排放产水回收，产生的浓水进入第三厂区的多效蒸发器或MVR蒸发器进行再次浓缩，当TDS达到200000~250000mg/L时进入结晶器，进一步提升TDS至350000mg/L左右，蒸发产水全部回收，同时回收结晶盐，结晶盐中大部分为工业氯化钠和硫酸钠，少量混盐作危废处理，使全厂无外排工业废水，达到工业废水“零排放”；

零排放混凝沉淀池形成的沉淀污泥从混凝沉淀污泥排出口排出进入污泥脱水装置区，通过离心机或者压滤机进行泥水分离，脱水污泥外填埋或综合利用，离心机或压滤机的滤液通过混凝沉淀滤液排出口返回至零排放混凝沉淀池。

本实用新型提供的水处理集成厂区，具有以下的优点：

（1）本实用新型针对脱盐水来水、污水来水、回用水来水、零排放来水，通过将原来分散在各个工艺、各个单元内具有相似功能的装置，以其对应的工艺块进行集中控制，设置在同一装置区内，能实现反洗水收集并统一处理，因为过滤工艺的反洗水（含介质过滤和膜过滤反洗水、离子交换和膜浓缩冲洗水，以及地面冲洗水等），其污染因素主要是悬浮物，SS在5~50mg/L之间，在水处理系统中达到处理量的10~15%，传统工艺将该部分水回流至前工序，造成预处理设计规模是处理规模的110~115%，采用本实用新型的设计，有利于进行统一收集处理，减少了预处理系统的规模，相应水系统投资也可缩减10%左右；

（2）现有技术中，离子交换再生废液是水系统最不稳定因素，因重复中和、调质，贡献了水系统中含盐量的30%；经过本实用新型集中布置后，有利于减少重复的酸碱中和，因规模效应，酸碱药剂实现了统一管理，有利于缩减药剂管理成本。

（3）能缩减人员规模，节省人力成本：以某煤化工水系统为例，其净水和脱盐水定员32人、污水和回用水定员32人，零排放定员60人，共计124人；以本实用新型进行工艺功能块集中布置，介质过滤装置区和离子交换装置区定员12人，膜过滤装置区和膜浓缩装置区定员16人，混凝沉淀、污泥浓缩、生化、深度处理装置区20人，蒸发结晶12人，共计60人，缩减编制52%。

Claims (10)

1.一种能源化工水系统集成厂区，其特征在于：包括第一厂区、第二厂区、第三厂区；

所述第一厂区包括通过管道依次相连的介质过滤装置区、膜过滤装置区、膜浓缩装置区，所述膜浓缩装置上设置有产水出口和浓水出口，所述产水出口上连接有离子交换装置区；

所述第二厂区包括通过管道依次相连的混凝沉淀装置区、生化装置区，还包括与膜浓缩装置区的浓水出口相连的深度处理装置区；所述混凝沉淀装置区还与介质过滤装置区相连；

所述混凝沉淀装置区上设置有混凝沉淀污泥排出口，所述混凝沉淀污泥排出口连接有污泥脱水装置区；所述污泥脱水装置区上还设置有混凝沉淀滤液排出口和生化滤液排出口，所述混凝沉淀滤液排出口和生化滤液排出口通过回水管分别与所述混凝沉淀装置区和生化装置区相连；

所述生化装置上设置有生化污泥排出口，所述生化污泥排出口通过污泥管与所述污泥脱水装置区相连；

所述深度处理装置区上设置有第一回水口，所述第一回水口通过回水管与离子交换装置区相连，所述离子交换装置区上设置有第二回水口，所述第二回水口通过回水管与所述膜浓缩装置区相连；

所述第三厂区为与膜浓缩装置区的浓水出口相连的蒸发结晶装置区。

2.根据权利要求1所述能源化工水系统集成厂区，其特征在于：所述介质过滤装置区内设置有纤维束过滤器、多介质过滤器和V型滤池。

3.根据权利要求2所述能源化工水系统集成厂区，其特征在于：所述膜过滤装置区内设置有超滤装置和微滤装置；所述超滤装置、微滤装置为管式膜装置或膜池；所述超滤装置或者微滤装置与纤维束过滤器、多介质过滤器、V型滤池中的任意一种相连。

4.根据权利要求3所述能源化工水系统集成厂区，其特征在于：所述膜浓缩装置区内设置有反渗透装置和电渗析装置；所述反渗透装置或电渗析装置与超滤装置或微滤装置相连。

5.根据权利要求4所述能源化工水系统集成厂区，其特征在于：所述离子交换装置区上的第二回水口与反渗透装置或者电渗析装置相连。

6.根据权利要求5所述能源化工水系统集成厂区，其特征在于：所述离子交换装置区内设置有阳离子交换器、阴离子交换器和混合离子交换器。

7.根据权利要求6所述能源化工水系统集成厂区，其特征在于：所述蒸发结晶装置区内设置有依次相连的蒸发器和结晶器，所述蒸发器为多效蒸发器或MVR蒸发器；所述蒸发器与膜浓缩装置区的浓水出口相连。

8.根据权利要求7所述能源化工水系统集成厂区，其特征在于：所述混凝沉淀装置区内设置有污水混凝沉淀池、回用水混凝沉淀池和零排放混凝沉淀池；

所述生化装置区内设置有水解酸化池、SBR生化反应装置和MBBR生物膜反应器；

所述回用水混凝沉淀池或零排放混凝沉淀池与纤维束过滤器、多介质过滤器、V型滤池中的任意一种相连；

所述污水混凝沉淀池与水解酸化池、SBR生化反应装置和MBBR生物膜反应器相连。

9.根据权利要求8所述能源化工水系统集成厂区，其特征在于：所述污泥脱水装置区内设置有离心机和压滤机；所述离心机或压滤机与混凝沉淀区的混凝沉淀污泥排出口相连；

所述生化装置区的生化污泥排出口通过污泥管与所述离心机或者压滤机相连；

所述污泥脱水装置区的混凝沉淀滤液排出口通过回水管与污水混凝沉淀池、回用水混凝沉淀池或零排放混凝沉淀池相连；

所述污泥脱水装置区的生化滤液排出口通过回水管与水解酸化池、SBR生化反应装置或MBBR生物膜反应器相连。

10.根据权利要求9所述能源化工水系统集成厂区，其特征在于：所述深度处理装置区内设置有活性炭吸附装置、催化氧化装置和生物滤池。

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