本發(fā)明涉及一種水處理領(lǐng)域，更具體地說(shuō)是一種基于3R原則的企業(yè)生產(chǎn)廢水零排放工藝路線及其具體實(shí)施技術(shù)方案。

背景技術(shù)：

2010年，國(guó)家發(fā)改委頒布了水利部編撰的《全國(guó)水資源綜合規(guī)劃》。該規(guī)劃在系統(tǒng)調(diào)研了我國(guó)水資源現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對(duì)未來(lái)二十年內(nèi)水資源利用做出了總體規(guī)劃，成為我國(guó)水資源和水環(huán)境產(chǎn)業(yè)的總體指導(dǎo)綱領(lǐng)，對(duì)水污染控制和節(jié)水工作具有重要指導(dǎo)意義。規(guī)劃規(guī)定了2030年全國(guó)用水量紅線指標(biāo)，即到2030年全國(guó)水資源消耗總量低于7000億立方米。而數(shù)據(jù)顯示，目前全國(guó)年用水量約合6200～6500億立方米，與用水紅線之間差額很小，用水增量與GDP增長(zhǎng)之間的巨大反差形成了節(jié)水行業(yè)快速發(fā)展的巨大推力。在工業(yè)領(lǐng)域，規(guī)劃規(guī)定了萬(wàn)元GDP用水量指標(biāo)，目前萬(wàn)元GDP用水量為140立方米左右，而到2030年計(jì)劃降低至40立方米，節(jié)水比例高達(dá)70％以上，為工業(yè)節(jié)水確定了市場(chǎng)空間。

2012年，國(guó)家修訂并頒布了取水定額標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)高水耗行業(yè)：如火電、鋼鐵、石化、紡織染整、造紙、化肥、制藥等做出取水量約束，包括單位產(chǎn)能和單位產(chǎn)量取水定額。這是自2002年后國(guó)家再次修訂取水定額標(biāo)準(zhǔn)，以約束工業(yè)企業(yè)取水量和用水量。而根據(jù)《全國(guó)水資源綜合規(guī)劃》制定的工業(yè)節(jié)水目標(biāo)，國(guó)家會(huì)在未來(lái)幾年內(nèi)進(jìn)一步修訂取水定額標(biāo)準(zhǔn)，以約束企業(yè)用水量，推動(dòng)企業(yè)節(jié)水，以實(shí)現(xiàn)工業(yè)節(jié)水目標(biāo)。

2015年國(guó)務(wù)院頒布《水污染防治計(jì)劃》(即水十條)和“關(guān)于規(guī)范煤制燃料示范工作的指導(dǎo)意見”，提出焦化和煤化工行業(yè)需要實(shí)現(xiàn)廢水零排放。零排放政策要求企業(yè)實(shí)現(xiàn)無(wú)廢液排放，這一政策對(duì)于這兩個(gè)行業(yè)的節(jié)水工作是非常重要的倒逼改革動(dòng)力來(lái)源，極大推動(dòng)了行業(yè)節(jié)水工作?；凇度珖?guó)水資源綜合規(guī)劃》的工業(yè)節(jié)水目標(biāo)考慮，并結(jié)合水十條的污染防治計(jì)劃，未來(lái)會(huì)有越來(lái)越多的行業(yè)和企業(yè)推定和實(shí)施零排放政策要求。

大部分企業(yè)生產(chǎn)廢水主要來(lái)源于鍋爐、冷卻和生產(chǎn)工藝三個(gè)過程。鍋爐主要是純水制備過程中產(chǎn)生的反滲透濃水，冷卻過程主要產(chǎn)生循環(huán)水排污水，而生產(chǎn)工藝過程主要產(chǎn)生生產(chǎn)工藝廢水，如焦化蒸氨廢水、煤制氣的酚氨廢水等。其中反滲透濃水和循環(huán)水排污水水質(zhì)成份相對(duì)簡(jiǎn)單，有機(jī)物、氮磷含量很低，只是含鹽量較高，而生產(chǎn)工藝廢水成份較為復(fù)雜，含有較高有機(jī)物、色度、氨氮、鹽分等，處理工藝流程也較為復(fù)雜。

傳統(tǒng)的廢水零排放是采用所謂合流制工藝路線，即將企業(yè)產(chǎn)生的所有廢水，包括鍋爐反滲透濃水、冷卻循環(huán)水排污水、生產(chǎn)工藝廢水，統(tǒng)統(tǒng)排入企業(yè)建設(shè)的污水處理設(shè)施進(jìn)行處理，達(dá)到深度處理要求后再進(jìn)行深度處理，使廢水達(dá)到回收利用要求后回用，實(shí)現(xiàn)企業(yè)廢水零排放。合流制廢水零排放工藝路線基本原理如圖1所示。

合流制廢水零排放工藝路線具有如下不足：

第一、合流制廢水零排放工藝路線將不同的廢水混合在一起，使綜合廢水中同時(shí)含有較高鹽分、有機(jī)物、氨氮等多種污染因子，極大增加了廢水成分復(fù)雜程度和處理難度，并極大增加了零排放工藝階段膜法水處理技術(shù)的膜污染風(fēng)險(xiǎn)。

第二、由于綜合廢水成分復(fù)雜性的提高，合流制廢水零排放工藝路線的廢水處理工藝和零排放工藝流程變得異常復(fù)雜。同時(shí)，由于綜合廢水水量的增加，合流制廢水零排放工藝路線廢水處理設(shè)備規(guī)模大幅增加，這導(dǎo)致廢水處理及零排放系統(tǒng)投資極大提高。

第三、由于合流制綜合廢水成分復(fù)雜、水量較大，處理過程能耗、藥劑成本、設(shè)備折舊大幅增加。尤其是受零排放處理工藝膜法處理技術(shù)收率限制，致使?jié)馑舭l(fā)結(jié)晶規(guī)模大幅增加，極大增加了廢水零排放處理成本和廢水處理綜合成本。

綜上所述，合流制廢水零排放工藝路線風(fēng)險(xiǎn)較大、投資和成本高昂，難以適應(yīng)工業(yè)企業(yè)零排放政策需求，因此開發(fā)一種低投資、低成本、低風(fēng)險(xiǎn)的零排放工藝路線具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)合流制廢水零排放工藝路線風(fēng)險(xiǎn)較大、投資和成本高昂等問題，發(fā)明了一種基于3R原則的企業(yè)生產(chǎn)廢水零排放工藝路線，該工藝路線是以3R原則為指導(dǎo)，首先通過強(qiáng)化管理減少?gòu)U水排放量，實(shí)現(xiàn)減量化(Reduce)；其次通過分析用水需求實(shí)現(xiàn)再利用(Reuse)；再次通過簡(jiǎn)單處理使水質(zhì)符合重復(fù)利用要求，實(shí)現(xiàn)再循環(huán)(Recycle)。基于3R原則，根據(jù)廢水的不同水質(zhì)分別進(jìn)行處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝路線的優(yōu)化。在實(shí)施3R原則基礎(chǔ)上，廢水量得以大幅縮減，在通過合理選擇低投資、低成本的零排放工藝實(shí)現(xiàn)廢水零排放。

本發(fā)明的一種基于3R原則的企業(yè)生產(chǎn)廢水零排放工藝路線，具體工藝流程如下：

步驟1：廢水來(lái)源減量化

(1)反滲透濃水減量化措施：

①采用反滲透濃水對(duì)預(yù)處理中的預(yù)處理過濾器進(jìn)行反沖洗，并將反沖洗頻率降低至24-48小時(shí)/次；

②保證產(chǎn)水水質(zhì)的條件下，將5％-10％的反滲透濃水回流至反滲透系統(tǒng)進(jìn)水口進(jìn)行循環(huán)處理，同時(shí)將反滲透操作壓力提高5％-10％；

③對(duì)于兩級(jí)反滲透-電脫鹽超純水系統(tǒng)，將二級(jí)反滲透濃水和電脫鹽濃水回流至一級(jí)反滲透前端；

(2)循環(huán)水排水減量化措施

提高循環(huán)水系統(tǒng)濃縮倍數(shù)，將原濃縮倍數(shù)2-3提高到4-5倍；

(3)生產(chǎn)廢水減量化措施：

將含水率控制在不影響生產(chǎn)的最低比例，強(qiáng)化生產(chǎn)過程用水計(jì)量；

步驟2：廢水再利用

將反滲透濃水和循環(huán)水排水再利用于鹽分要求不高的場(chǎng)合；

所說(shuō)的鹽分要求不高的場(chǎng)合為射水池補(bǔ)水、消防池補(bǔ)水、設(shè)備清洗水、地面清洗及壓塵水、鍋爐沖灰水、部分工藝用水中的一種或幾種；

其中，部分工藝用水為配煤或熄焦用水中的一種或幾種。

步驟3，廢水再循環(huán)

(1)反滲透濃水再循環(huán)：采用電驅(qū)離子膜脫鹽技術(shù)對(duì)反滲透濃水進(jìn)行簡(jiǎn)單脫鹽處理后再循環(huán)至反滲透前端，電驅(qū)離子膜技術(shù)水收率達(dá)到80％-90％；

(2)循環(huán)水排水再循環(huán)：采用電驅(qū)離子膜脫鹽技術(shù)對(duì)循環(huán)水排水進(jìn)行簡(jiǎn)單脫鹽處理后再循環(huán)至循環(huán)水系統(tǒng)，電驅(qū)離子膜技術(shù)水收率可達(dá)80％-90％。

步驟4，基于3R處理后的廢水再處理

(1)將基于3R處理后的廢水進(jìn)行深度處理，得到深度處理后的廢水；

(2)將深度處理后的廢水采用廢水反滲透系統(tǒng)進(jìn)行濃縮脫鹽，得到廢水反滲透產(chǎn)水和廢水反滲透濃水；其中，廢水反滲透產(chǎn)水回用，廢水反滲透濃水采用均相電驅(qū)離子膜技術(shù)進(jìn)行濃縮至含鹽量為12％-15％，得到均相電驅(qū)離子膜淡水和均相電驅(qū)離子膜濃水；

(3)均相電驅(qū)離子膜淡水回流至廢水反滲透系統(tǒng)前端再次濃縮，均相電驅(qū)離子膜濃水經(jīng)低溫高效蒸發(fā)系統(tǒng)濃縮結(jié)晶，固體外排，蒸發(fā)冷凝液回收利用。

其中，所述的步驟1中，廢水的來(lái)源有：1.鍋爐水經(jīng)過預(yù)處理系統(tǒng)后，經(jīng)過反滲透系統(tǒng)進(jìn)行脫鹽處理，得到的反滲透濃水；2.循環(huán)水系統(tǒng)中，得到的循環(huán)水排水；3.生產(chǎn)工藝中，得到的生產(chǎn)廢水。

其中，對(duì)于超純水系統(tǒng)，反滲透系統(tǒng)采用兩級(jí)反滲透-電脫鹽(RO-EDI)相結(jié)合的方法對(duì)預(yù)處理后的鍋爐水進(jìn)行脫鹽處理。

所述的步驟1(1)①中，采用反滲透濃水對(duì)預(yù)處理過濾器進(jìn)行反沖洗，可以減少反沖洗水消耗從而達(dá)到節(jié)水目的，節(jié)水達(dá)到5％-10％。

所述的步驟1(1)②中，提高反滲透操作壓力可以提高反滲透工藝的水收率，水收率提升5％-10％，節(jié)水5％-10％。

所述的步驟1(1)③中，二級(jí)反滲透濃水和電脫鹽濃水回流利用，可以節(jié)水3％-5％。

所述的步驟1(1)中，采用反滲透濃水減量化措施可以有效減少反滲透濃水排放量10％-20％。

所述的步驟1(2)中，所述的提高循環(huán)水系統(tǒng)濃縮倍數(shù)的方法為提升管理水平和改進(jìn)處理方案。

所述的步驟1(2)中，經(jīng)過提高循環(huán)水系統(tǒng)濃縮倍數(shù)，可有效節(jié)水11％-37％，減少循環(huán)水排水47％-87％。

所述的步驟1(3)中，可以達(dá)到減少生產(chǎn)廢水排放，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)廢水減量化，減少生產(chǎn)廢水排放5％-10％；

所述的步驟2中，對(duì)廢水進(jìn)行再利用，可在不增加投資和運(yùn)行成本的前提下，降低廢水排放量5％-25％。

所述的步驟3(1)中，采用電驅(qū)離子膜脫鹽技術(shù)可減少反滲透濃水排放量80％-90％。

所述的步驟3(2)中，采用電驅(qū)離子膜脫鹽技術(shù)可減少循環(huán)水排水量80％-90％。

所述的步驟4(1)中，所述的深度處理為活性炭吸附法、臭氧-活性炭法或大孔吸附樹脂吸附再生法中的一種。

所述的步驟4中，經(jīng)3R原則減量化、再利用和再循環(huán)之后，廢水排放量大幅減少，廢水處理及零排放工藝投資和運(yùn)行成本得到有效降低。為了進(jìn)一步降低廢水零排放投資和綜合成本，對(duì)基于3R處理后的廢水再處理，進(jìn)行低耗高效零排放工藝路線。

本發(fā)明的一種基于3R原則的企業(yè)生產(chǎn)廢水零排放工藝路線，相比于現(xiàn)有技術(shù)，其特征與優(yōu)勢(shì)在于：

第一、3R原則的減量化和再利用方案可以在不增加投資和運(yùn)行成本前提下，實(shí)現(xiàn)有效節(jié)水，并大幅縮減廢水排放量，可以有效降低廢水處理及零排放工藝設(shè)施的投資和處理成本，具有極好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益；

第二、3R原則的再循環(huán)方案采用電驅(qū)離子膜技術(shù)對(duì)反滲透濃水和循環(huán)水排水進(jìn)行簡(jiǎn)單脫鹽后再循環(huán)使用，具有風(fēng)險(xiǎn)低、投資省、運(yùn)行成本低的顯著優(yōu)勢(shì)，與簡(jiǎn)單的末端治理和零排放模式相比技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)非常顯著；

第三、通過3R原則方案可縮減廢水排放量50％-80％，有效降低廢水零排放工藝投資和運(yùn)行成本。

第四、零排放工藝采用均相離子膜濃縮技術(shù)，將反滲透濃水進(jìn)一步濃縮減量后再進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，可減少蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備規(guī)模80％以上，因此大幅度降低廢水零排放工藝投資和綜合運(yùn)行成本。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中合流制廢水零排放工藝路線基本原理圖；

圖2為本發(fā)明的基于3R原則的企業(yè)生產(chǎn)廢水零排放工藝路線示意圖；其中，圖中虛線所示部分為基于3R原則對(duì)工藝路線的優(yōu)化方法；

圖3為本發(fā)明的基于3R原則的企業(yè)生產(chǎn)廢水零排放工藝路線中，兩級(jí)反滲透-電脫鹽超純水系統(tǒng)的反滲透濃水減量化工藝路線示意圖，其中，圖中虛線所示部分為基于3R原則對(duì)工藝路線的優(yōu)化方法；

其中，1為一級(jí)反滲透；2為二級(jí)反滲透；3為電脫鹽設(shè)備；a為二級(jí)反滲透濃水；b為電脫鹽濃水。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但所舉實(shí)例不作為對(duì)本發(fā)明的限定。

現(xiàn)有技術(shù)中合流制廢水零排放工藝路線基本原理圖見圖1。

實(shí)施例1

一種基于3R原則的企業(yè)生產(chǎn)廢水零排放工藝路線，其工藝路線示意圖見圖2，具體步驟如下：

步驟1：廢水來(lái)源減量化

(1)反滲透濃水減量化措施：

①采用反滲透濃水對(duì)預(yù)處理中的預(yù)處理過濾器進(jìn)行反沖洗，并將反沖洗頻率降低至24小時(shí)/次，減少反沖洗水消耗，節(jié)水達(dá)5％；

②保證產(chǎn)水水質(zhì)的條件下，將10％的反滲透濃水回流至反滲透系統(tǒng)進(jìn)水口進(jìn)行循環(huán)處理，同時(shí)反滲透操作壓力提高10％，水收率提升10％，節(jié)水10％；

在此過程中，有效減少反滲透濃水排放量15％。

(2)循環(huán)水排水減量化措施

采用提升管理水平和改進(jìn)處理方案來(lái)提高循環(huán)水系統(tǒng)濃縮倍數(shù)，將原濃縮倍數(shù)2倍提高到4倍，有效節(jié)水11％，減少循環(huán)水排水47％。

(3)生產(chǎn)廢水減量化措施：

將含水率控制在不影響生產(chǎn)的最低比例，強(qiáng)化生產(chǎn)過程用水計(jì)量，減少生產(chǎn)廢水排放5％；

步驟2：廢水再利用

將反滲透濃水再利用于射水池補(bǔ)水和消防池補(bǔ)水，將循環(huán)水排水再利用于設(shè)備清洗水和配煤用水，此過程，不增加投資和運(yùn)行成本，降低廢水排放量5％。

將反滲透濃水再利用于射水池補(bǔ)水，將循環(huán)水排水再利用于地面清洗及壓塵水、鍋爐沖灰水和熄焦用水，此過程，不增加投資和運(yùn)行成本，降低廢水排放量25％。

步驟3，廢水再循環(huán)

(1)反滲透濃水再循環(huán)：采用電驅(qū)離子膜脫鹽技術(shù)對(duì)反滲透濃水進(jìn)行簡(jiǎn)單脫鹽處理后再循環(huán)至反滲透前端，電驅(qū)離子膜技術(shù)水收率達(dá)到80％，可減少反滲透濃水排放量80％。

(2)循環(huán)水排水再循環(huán)：采用電驅(qū)離子膜脫鹽技術(shù)對(duì)循環(huán)水排水進(jìn)行簡(jiǎn)單脫鹽處理后再循環(huán)至循環(huán)水系統(tǒng)，電驅(qū)離子膜技術(shù)水收率可達(dá)80％，可減少循環(huán)水排水量80％。

基于3R原則，對(duì)不同來(lái)源的廢水進(jìn)行處理后，對(duì)得到的3R原則處理后的廢水進(jìn)行低耗高效零排放處理，具體如下：

(1)將3R原則處理后的廢水采用活性炭吸附法進(jìn)行深度處理，得到深度處理后的廢水；

(2)將深度處理后的廢水采用廢水反滲透系統(tǒng)進(jìn)行濃縮脫鹽，得到廢水反滲透產(chǎn)水和廢水反滲透濃水；其中，廢水反滲透產(chǎn)水回用，廢水反滲透濃水采用均相電驅(qū)離子膜技術(shù)進(jìn)行濃縮至含鹽量為12％，得到均相電驅(qū)離子膜淡水和均相電驅(qū)離子膜濃水；

(3)均相電驅(qū)離子膜淡水回流至廢水反滲透系統(tǒng)前端再次濃縮，均相電驅(qū)離子膜濃水經(jīng)低溫高效蒸發(fā)系統(tǒng)濃縮結(jié)晶，固體外排，蒸發(fā)冷凝液回收利用。

實(shí)施例2

一種基于3R原則的企業(yè)生產(chǎn)廢水零排放工藝路線，其工藝路線示意圖見圖2，具體步驟如下：

步驟1：廢水來(lái)源減量化

(1)反滲透濃水減量化措施：

①采用反滲透濃水對(duì)預(yù)處理中的預(yù)處理過濾器進(jìn)行反沖洗，并將反沖洗頻率降低至48小時(shí)/次，減少反沖洗水消耗，節(jié)水達(dá)10％；

②保證產(chǎn)水水質(zhì)的條件下，將5％的反滲透濃水回流至反滲透系統(tǒng)進(jìn)水口進(jìn)行循環(huán)處理，同時(shí)反滲透操作壓力提高5％，水收率提升5％，節(jié)水5％；

③兩級(jí)反滲透-電脫鹽超純水系統(tǒng)中，將從二級(jí)反滲透2得到的二級(jí)反滲透濃水a(chǎn)和從電脫鹽設(shè)備3得到的電脫鹽濃水b回流至一級(jí)反滲透1前端回流利用，可以節(jié)水5％，其示意圖見圖3；

在此過程中，有效減少反滲透濃水排放量20％。

(2)循環(huán)水排水減量化措施

采用提升管理水平和改進(jìn)處理方案來(lái)提高循環(huán)水系統(tǒng)濃縮倍數(shù)，將原濃縮倍數(shù)3倍提高到5倍，有效節(jié)水37％，減少循環(huán)水排水87％。

(3)生產(chǎn)廢水減量化措施：

將含水率控制在不影響生產(chǎn)的最低比例，強(qiáng)化生產(chǎn)過程用水計(jì)量，減少生產(chǎn)廢水排放10％；

步驟2：廢水再利用

將反滲透濃水再利用于射水池補(bǔ)水，將循環(huán)水排水再利用于地面清洗及壓塵水、鍋爐沖灰水和熄焦用水，此過程，不增加投資和運(yùn)行成本，降低廢水排放量25％。

步驟3，廢水再循環(huán)

(1)反滲透濃水再循環(huán)：采用電驅(qū)離子膜脫鹽技術(shù)對(duì)反滲透濃水進(jìn)行簡(jiǎn)單脫鹽處理后再循環(huán)至反滲透前端，電驅(qū)離子膜技術(shù)水收率達(dá)到90％，可減少反滲透濃水排放量90％。

(2)循環(huán)水排水再循環(huán)：采用電驅(qū)離子膜脫鹽技術(shù)對(duì)循環(huán)水排水進(jìn)行簡(jiǎn)單脫鹽處理后再循環(huán)至循環(huán)水系統(tǒng)，電驅(qū)離子膜技術(shù)水收率可達(dá)90％，可減少循環(huán)水排水量90％。

基于3R原則，對(duì)不同來(lái)源的廢水進(jìn)行處理后，對(duì)得到的3R原則處理后的廢水進(jìn)行低耗高效零排放處理，具體如下：

(1)將3R原則處理后的廢水采用大孔吸附樹脂吸附再生法進(jìn)行深度處理，得到深度處理后的廢水；

(2)將深度處理后的廢水采用廢水反滲透系統(tǒng)進(jìn)行濃縮脫鹽，得到廢水反滲透產(chǎn)水和廢水反滲透濃水；其中，廢水反滲透產(chǎn)水回用，廢水反滲透濃水采用均相電驅(qū)離子膜技術(shù)進(jìn)行濃縮至含鹽量為15％，得到均相電驅(qū)離子膜淡水和均相電驅(qū)離子膜濃水；

(3)均相電驅(qū)離子膜淡水回流至廢水反滲透系統(tǒng)前端再次濃縮，均相電驅(qū)離子膜濃水經(jīng)低溫高效蒸發(fā)系統(tǒng)濃縮結(jié)晶，固體外排，蒸發(fā)冷凝液回收利用。

對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。