本發(fā)明涉及一種煤化工廢水的零排放處理工藝及裝置，屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代煤化工業(yè)是以煤為原料,經(jīng)化學(xué)加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體和固體產(chǎn)品,并進(jìn)一步加工成一系列化工產(chǎn)品的新型工業(yè)。它主要包括煤的氣化、煤的液化、焦油化學(xué)、電石乙炔化學(xué)，近幾年來，煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，但是，由于煤化工產(chǎn)業(yè)需要消耗大量用水，隨之帶來的水資源再利用與環(huán)境保護(hù)問題日益突出，尤其是處于多旱少雨的地區(qū)較為突出。因此，煤化工的環(huán)保問題亟待需要解決。

煤化工行業(yè)的廢水主要包括兩種，一種是工藝廢水、生活污水等，目前主要采取化學(xué)工藝和微生物技術(shù)進(jìn)行處理。另外一種則是高含鹽廢水，其處理流程較為復(fù)雜，目前主要有以下兩種技術(shù)。1、膜分離技術(shù)，膜分離技術(shù)是當(dāng)前煤化工產(chǎn)業(yè)治理含鹽廢水的主要手段，具有成本低、效率高、技術(shù)成熟等一系列優(yōu)勢(shì)。膜分離技術(shù)利用的是滲透壓原理，較為典型的技術(shù)是反滲透膜分離技術(shù)，分離膜可以將大部分鹽分、有機(jī)物和雜質(zhì)顆粒截留在一側(cè)，通過人工裝置提高壓強(qiáng)、溫度來提高產(chǎn)水率。2、熱濃縮技術(shù)，熱濃縮技術(shù)主要依靠熱工設(shè)備提供的熱能，將液體中的固體成分進(jìn)行濃縮，蒸發(fā)出水分，最終實(shí)現(xiàn)分離和凈化。在上世紀(jì)80年代以前，熱濃縮技術(shù)得到了廣泛地應(yīng)用，除了煤化工含鹽廢水領(lǐng)域之外，還包括海水淡化、石油化工等產(chǎn)業(yè)。熱濃縮技術(shù)的工藝原理簡(jiǎn)單，但要實(shí)現(xiàn)高效的濃縮技術(shù)和精華效果，需要投入大量的機(jī)械設(shè)備，能耗成本較高，企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益不高。經(jīng)過對(duì)多效率蒸發(fā)、機(jī)械壓縮蒸發(fā)等方式的改造，目前主要以多級(jí)串聯(lián)的方式展開坐產(chǎn)活動(dòng)，產(chǎn)水率一般維持在90%左右。

要解決煤化工的環(huán)保問題，首先要解決煤化工高鹽水處理與排放問題。煤化工高鹽廢水的主要來源為除鹽水系統(tǒng)排水、循環(huán)水系統(tǒng)排水、回用水處理系統(tǒng)濃水及鍋爐排水等。煤化工高鹽水總體呈現(xiàn)排放量大、水質(zhì)變化小、含鹽量穩(wěn)定且普遍較高，尤其是氯離子含量較高，其組成形式主要以有機(jī)物和無機(jī)鹽類形式存在為主，其中，nh4⁺-n含量較低，cod一般在200～800mg/l，tds可達(dá)到50000～80000mg/l，水體感觀性狀良好，清澈透底、無明顯異味，但色度較高，鈣鎂硅等含量高，且含有硫酸根、磷酸根、碳酸根等易結(jié)垢的離子。

由于高鹽廢水含有大量的膠體、懸浮物以及ca²⁺、mg²⁺等易結(jié)垢離子，且直接蒸發(fā)處理成本較高，因此如何對(duì)其處置已成為影響企業(yè)生產(chǎn)連續(xù)正常運(yùn)行、制約企業(yè)發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、節(jié)水減排的瓶頸和難題口。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：解決煤化工中的高鹽廢水的零排放過程中固廢利用程度低、鈣鎂容易造成反滲透和蒸發(fā)裝置結(jié)垢的問題，提出了一種煤化工廢水的零排放處理工藝及裝置。

技術(shù)方案是：

一種煤化工廢水的零排放處理工藝，包括如下步驟：

第1步，煤化工高含鹽廢水中加入生物表面活性劑，然后送入電絮凝處理；電絮凝的污泥送入脫水、焚燒處理；

第2步，電絮凝的產(chǎn)水送入鐵炭微電解塔中進(jìn)行氧化處理；

第3步，鐵炭微電解的產(chǎn)水中加入naoh和na2co3，使高含鹽廢水中的鈣、鎂沉淀；

第4步，第3步得到的廢水送入陶瓷超濾膜中進(jìn)行錯(cuò)流過濾，陶瓷超濾膜的濃縮液送入板框過濾器中進(jìn)行過濾，得到廢鹽，板框過濾器的濾液返回至陶瓷超濾膜繼續(xù)過濾；

第5步，第4步得到的陶瓷超濾膜產(chǎn)水送入納濾膜中進(jìn)行過濾，納濾膜的濃縮液送入第一蒸發(fā)器中進(jìn)行蒸發(fā)、結(jié)晶，得到回收na2so4；第一蒸發(fā)器的冷凝水作為工藝水回用；

第6步，第5步得到的納濾膜產(chǎn)水送入反滲透膜中進(jìn)行過濾，反滲透膜的濃縮液送入第二蒸發(fā)器中進(jìn)行蒸發(fā)、結(jié)晶，得到回收nacl；第二蒸發(fā)器的冷凝水作為工藝水回用。

所述的第1步中，煤化工高含鹽廢水cod在100～1000mg/l之間；ph在6.0～9.0之間；總硬度1500～5000mg/l；sio2在10～70mg/l之間；so4^2-在600～2400mg/l之間；ca²⁺在150～600mg/l之間；mg²⁺在180～750mg/l之間；ss總固體懸浮物（ss）在15～85mg/l之間。

所述的第1步中，所述的生物表面活性劑選自鼠李糖脂、槐糖脂、葡萄糖、果糖、蔗糖脂、纖維二糖脂、脂多糖、脂肽、鳥氨酸、賴氨酸、縮氨酸、磷脂、脂肪酸中的一種或幾種的混合。

所述的第1步中，生物表面活性劑的加入量是高含鹽廢水量的0.05～0.2wt%。

所述的第1步中，電絮凝過程的電極采用純鋁電極，極板間距為0.8～1.2cm，電流密度為3.5～5.5a/m²，進(jìn)行電絮凝反應(yīng)，電解時(shí)間為200～350s。

所述的第2步中，鐵炭微電解的過程中，需要預(yù)加酸控制調(diào)廢水的ph值為4～6，并通過曝氣使廢水的溶解氧為2～3mg/l，鐵炭微電解塔內(nèi)的廢水水力停留時(shí)間為1～2.5h；鐵炭微電解填料由鐵屑、粉末活性炭組成，鐵屑與粉末活性炭的重量比為4～8：1。

所述的第3步中，加入的naoh、na2co3量分別比完全沉淀鎂離子和鈣離子所需要量都多出0.2g/l。

所述的第4步中，陶瓷超濾膜平均孔徑是0.005μm～0.05μm，或者截留分子量是1000～200000da；錯(cuò)流過濾時(shí)，膜面流速為1～6m/s，進(jìn)料壓力為0.1～0.5mpa，進(jìn)料溫度是20～40℃；陶瓷超濾膜的構(gòu)型為管式。

所述的第5步中，納濾膜的進(jìn)料壓力是1.0～2.0mpa，進(jìn)料溫度是15～30℃。

所述的第6步中，反滲透膜的進(jìn)料壓力是1.5～3.0mpa，進(jìn)料溫度是15～30℃。

一種煤化工廢水的零排放處理裝置，包括有：

電絮凝反應(yīng)器，用于對(duì)煤化工廢水進(jìn)行電絮凝處理；

生物表面活性劑投加罐，連接于電絮凝反應(yīng)器的進(jìn)料口，用于向煤化工廢水中加入生物表面活性劑；

鐵炭微電解塔，連接于電絮凝反應(yīng)器的出水口，用于對(duì)廢水進(jìn)行微電解反應(yīng)處理；

沉淀反應(yīng)槽，連接于鐵炭微電解塔的出水口，用于對(duì)廢水進(jìn)行沉淀反應(yīng)；

沉淀劑投加槽，連接于沉淀反應(yīng)槽，用于向沉淀反應(yīng)槽中加入naoh和na2co3；

陶瓷超濾膜，連接于沉淀反應(yīng)槽的出水口，用于對(duì)生成的沉淀進(jìn)行過濾；

板框過濾器，連接于陶瓷超濾膜的濃縮液出口，用于對(duì)陶瓷超濾膜截留的沉淀進(jìn)一步地濃縮，得到廢鹽；板框過濾器的濾液出口連接于陶瓷超濾膜的進(jìn)水口；

納濾膜，連接于陶瓷超濾膜的滲透液出口，用于對(duì)陶瓷超濾膜的產(chǎn)水中的na2so4進(jìn)行截留；

第一蒸發(fā)器，連接于納濾膜的濃縮液出口，用于對(duì)納濾濃縮液進(jìn)一步地蒸發(fā)、結(jié)晶，回收na2so4；

反滲透膜，連接于納濾膜的滲透液出口，用于對(duì)納濾膜的產(chǎn)水中的nacl進(jìn)行截留；

第二蒸發(fā)器，連接于反滲透膜的濃縮液出口，用于對(duì)反滲透濃縮液進(jìn)一步地蒸發(fā)、結(jié)晶，回收nacl。

所述的陶瓷超濾膜的構(gòu)型為管式陶瓷膜過濾器。

管式陶瓷膜過濾器，包括有殼體、在殼體的兩端設(shè)置有分別封頭，管式陶瓷膜置于殼體中，在兩個(gè)封頭上分別設(shè)置原料進(jìn)口和原料出口，管式陶瓷膜的過濾通道與原料進(jìn)口和原料出口連通；殼體內(nèi)部的兩端分別設(shè)有花盤，管式陶瓷膜的兩端的外側(cè)分別套接于花盤中，在封頭的內(nèi)部設(shè)置有壓板，壓板壓于花盤上，花盤與管式陶瓷膜之間通過密封圈進(jìn)行密封；在原料出口所處的封頭內(nèi)，還設(shè)置有固定板，固定板朝向管式陶瓷膜的一側(cè)設(shè)置有第一彈簧，第一彈簧的另一端固定有外部隔板，外部隔板朝向管式陶瓷膜的一側(cè)設(shè)置有突出桿，突出桿伸入管式陶瓷膜的過濾通道，在外部隔板的中間開有開孔，開孔中設(shè)置有內(nèi)部隔板，外部隔板朝向原料出口的一側(cè)設(shè)置連接桿，內(nèi)部隔板朝向原料出口的一側(cè)通過第二彈簧相連接，第一彈簧的彈性模量大于第二彈簧的彈性模量。

在突出桿上還設(shè)置刷毛。

有益效果

1、由于煤化工高含鹽廢水中含有較多的sio2，會(huì)影響到反滲透過程出現(xiàn)結(jié)垢，并且廢水中含有較多的膠體、油類等雜質(zhì)，首先通過電絮凝的方式可以高效地將其中的硅和膠體集聚并去除；

2、投加生物表面活性劑后，可以打破廢水中的油性污染物與水之間形成的油滴，使絮凝反應(yīng)更徹底，同時(shí)能夠使絮凝反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氣泡更小，更細(xì)密，更穩(wěn)定，這有利于提高絮體上浮效率。與化學(xué)合成表面活性劑相比，生物表面活性劑具有生物可降解性，它們能在兩相界面定向排列形成分子層，能降低界面的能量，多數(shù)生物表面活性劑可將表面張力減小至30mn/m；

3、鐵炭微電解過程可以通過鐵和炭之間形成電極反應(yīng)，產(chǎn)生羥基自由基，對(duì)一些難降解的有機(jī)污染物進(jìn)行分解，減輕后續(xù)的膜處理過程中的污染；

4、加入naoh和na2co3，可以使高含鹽廢水中的鈣、鎂沉淀，一方面可以提高回收的鹽的純度，另一方面可以避免納濾膜和反滲透膜的結(jié)垢；

5、陶瓷超濾膜具有較好的過濾精度，可以將生成的鈣鎂沉淀去除；

6、通過納濾對(duì)超濾產(chǎn)水進(jìn)行過濾后，可以實(shí)現(xiàn)二價(jià)與一價(jià)鹽的分離，納濾的濃縮液中主要含有na2so4；

7、通過反滲透濃縮后，可以得到回用水，同時(shí)也能通過蒸發(fā)結(jié)晶得到工業(yè)nacl。

以上各步之間協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)了提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性、獲得工業(yè)級(jí)回收鹽、污水零排放的作用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提供的處理裝置的流程圖；

圖2是常規(guī)的管式陶瓷膜過濾器的結(jié)構(gòu)圖；

圖3是管式陶瓷膜在對(duì)高固含量廢水過濾過程時(shí)濾餅形成過程的示意圖；

圖4是本發(fā)明提供的管式陶瓷膜過濾器的結(jié)構(gòu)圖；

圖5是圖4的過濾器的封頭側(cè)的局部放大圖；

圖6是圖5的過濾器運(yùn)行過程的下一時(shí)刻的結(jié)構(gòu)圖；

圖7是圖6的過濾器運(yùn)行過程的下一時(shí)刻的結(jié)構(gòu)圖；

其中，1、殼體；2、管式陶瓷膜；3、封頭；4、花盤；5、壓板；6、法蘭；7、滲透液出口；8、原料進(jìn)口；9、原料出口；10、密封圈；11、固定板；12、第一彈簧；13、外部隔板；14、突出桿；15、刷毛；16；內(nèi)部隔板；17；第二彈簧；18；連接桿；19、電絮凝反應(yīng)器；20、生物表面活性劑投加罐；21、鐵炭微電解塔；22、沉淀反應(yīng)槽；23、沉淀劑投加槽；24、陶瓷超濾膜；25、板框過濾器；26、納濾膜；27、第一蒸發(fā)器；28、反滲透膜；29、第二蒸發(fā)器。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。但本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，下列實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)視為限定本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中未注明具體技術(shù)或條件者，按照本領(lǐng)域內(nèi)的文獻(xiàn)所描述的技術(shù)或條件(例如參考徐南平等著的《無機(jī)膜分離技術(shù)與應(yīng)用》，化學(xué)工業(yè)出版社，2003)或者按照產(chǎn)品說明書進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市購(gòu)獲得的常規(guī)產(chǎn)品。

本文使用的近似語在整個(gè)說明書和權(quán)利要求書中可用于修飾任何數(shù)量表述，其可在不導(dǎo)致其相關(guān)的基本功能發(fā)生變化的條件下準(zhǔn)許進(jìn)行改變。因此，由諸如“約”的術(shù)語修飾的值并不局限于所指定的精確值。在至少一些情況下，近似語可與用于測(cè)量該值的儀器的精度相對(duì)應(yīng)。除非上下文或語句中另有指出，否則范圍界限可以進(jìn)行組合和/或互換，并且這種范圍被確定為且包括本文中所包括的所有子范圍。除了在操作實(shí)施例中或其他地方中指明之外，說明書和權(quán)利要求書中所使用的所有表示成分的量、反應(yīng)條件等等的數(shù)字或表達(dá)在所有情況下都應(yīng)被理解為受到詞語“約”的修飾。

以范圍形式表達(dá)的值應(yīng)當(dāng)以靈活的方式理解為不僅包括明確列舉出的作為范圍限值的數(shù)值，而且還包括涵蓋在該范圍內(nèi)的所有單個(gè)數(shù)值或子區(qū)間，猶如每個(gè)數(shù)值和子區(qū)間被明確列舉出。例如，“大約0.1%至約5%”的濃度范圍應(yīng)當(dāng)理解為不僅包括明確列舉出的約0.1%至約5%的濃度，還包括有所指范圍內(nèi)的單個(gè)濃度（如，1%、2%、3%和4%）和子區(qū)間（例如，0.1%至0.5%、1%至2.2%、3.3%至4.4%）。

本說明書中的“去除”，不僅包括完全去除目標(biāo)物質(zhì)的情況，還包括部分去除(減少該物質(zhì)的量)的情況。本說明書中的“提純”，包括去除任意的或特定的雜質(zhì)。

本文使用的詞語“包括”、“包含”、“具有”或其任何其他變體意欲涵蓋非排它性的包括。例如，包括列出要素的工藝、方法、物品或設(shè)備不必受限于那些要素，而是可以包括其他沒有明確列出或?qū)儆谶@種工藝、方法、物品或設(shè)備固有的要素。應(yīng)理解的是，當(dāng)一個(gè)元件被提及與另一個(gè)元件“連接”時(shí)，它可以與其他元件直接相連或者與其他元件間接相連，而它們之間插入有元件。

本發(fā)明中的“鈣鎂沉淀”理解為mg(oh)2和caco3，它們都是在沉淀反應(yīng)中生成的。

本發(fā)明所要處理的是煤化工中的高鹽廢水，主要來源為除鹽水系統(tǒng)排水、循環(huán)水系統(tǒng)排水、回用水處理系統(tǒng)濃水及鍋爐排水等，其水質(zhì)一般為：cod在100～1000mg/l之間；ph在6.0～9.0之間；總硬度1500～5000mg/l；sio2在10～70mg/l之間；so4^2-在600～2400mg/l之間；ca²⁺在150～600mg/l之間；mg²⁺在180～750mg/l之間；ss總固體懸浮物（ss）在15～85mg/l之間。

本發(fā)明所采用的工藝如圖1所示，由于煤化工高含鹽廢水中含有較多的sio2，會(huì)影響到反滲透過程出現(xiàn)結(jié)垢，并且廢水中含有較多的膠體、油類等雜質(zhì)，首先通過電絮凝的方式可以高效地將其中的硅和膠體集聚并去除；在電絮凝反應(yīng)前，需要先向廢水中投加生物表面活性劑，可以打破廢水中的油性污染物與水之間形成的油滴，使絮凝反應(yīng)更徹底，同時(shí)能夠使絮凝反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氣泡更小，更細(xì)密，更穩(wěn)定，這有利于提高絮體上浮效率。與化學(xué)合成表面活性劑相比，生物表面活性劑具有生物可降解性，它們能在兩相界面定向排列形成分子層，能降低界面的能量，多數(shù)生物表面活性劑可將表面張力減小至30mn/m；這里可用的生物表面活性劑選自鼠李糖脂、槐糖脂、葡萄糖、果糖、蔗糖脂、纖維二糖脂、脂多糖、脂肽、鳥氨酸、賴氨酸、縮氨酸、磷脂、脂肪酸中的一種或幾種的混合，生物表面活性劑的加入量是高含鹽廢水量的0.05～0.2wt%，電絮凝過程的電極采用純鋁電極，極板間距為0.8～1.2cm，電流密度為3.5～5.5a/m²，進(jìn)行電絮凝反應(yīng)，電解時(shí)間為200～350s。

鐵炭微電解過程可以通過鐵和炭之間形成電極反應(yīng)，產(chǎn)生羥基自由基，對(duì)一些難降解的有機(jī)污染物進(jìn)行分解，減輕后續(xù)的膜處理過程中的污染，鐵炭微電解的過程中，需要預(yù)加酸控制調(diào)廢水的ph值為4～6，并通過曝氣使廢水的溶解氧為2～3mg/l，鐵炭微電解塔內(nèi)的廢水水力停留時(shí)間為1～2.5h；鐵炭微電解填料由鐵屑、粉末活性炭組成，鐵屑與粉末活性炭的重量比為4～8：1。

由于廢水中鈣、鎂會(huì)造成反滲透膜的結(jié)垢，因此在對(duì)鐵炭微電解的產(chǎn)水中加入naoh和na2co3，可以使高含鹽廢水中的鈣、鎂沉淀，一方面可以提高回收的鹽的純度，另一方面可以避免納濾膜和反滲透膜的結(jié)垢；加入的naoh、na2co3量分別比完全沉淀鎂離子和鈣離子所需要量都多出0.2g/l。本發(fā)明中所述的“完全沉淀”是指根據(jù)化學(xué)反應(yīng)平衡式所計(jì)算出的需要沉淀量，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)化學(xué)反應(yīng)摩爾比即可以計(jì)算得到，并非是理解為實(shí)際反應(yīng)中雜質(zhì)離子完全被沉淀。

對(duì)生成沉淀的廢水通過陶瓷超濾膜進(jìn)行進(jìn)行過濾處理，陶瓷超濾膜具有較好的過濾精度，可以將生成的鈣鎂沉淀去除；陶瓷超濾膜平均孔徑是0.005μm～0.05μm，或者截留分子量是1000～200000da；陶瓷超濾膜的構(gòu)型為管式。由于超濾膜的孔徑過小而難以用電子顯微鏡等來測(cè)定膜表面的孔徑，所以用稱為截留分子量的值代替平均孔徑來作為孔徑大小的指標(biāo)。關(guān)于截留分子量，如本領(lǐng)域的教科書中所記載的那樣：“將以溶質(zhì)分子量為橫軸、阻止率為縱軸，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行繪制而成的曲線稱為截留分子量曲線。而且將阻止率為90%的分子量稱為膜的截留分子量”，截留分子量作為表示超濾膜的膜性能的指標(biāo)，為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知。錯(cuò)流過濾時(shí)，膜面流速為1～6m/s，進(jìn)料壓力為0.1～0.5mpa，進(jìn)料溫度是20～40℃；作為構(gòu)成陶瓷膜的多孔膜材料，能夠從現(xiàn)有公知的陶瓷材料中適當(dāng)選擇。例如，可以使用氧化鋁、氧化鋯、氧化鎂、氧化硅、氧化鈦、氧化鈰、氧化釔，鈦酸鋇等氧化物類材料；堇青石、多鋁紅柱石、鎂橄欖石、塊滑石、硅鋁氧氮陶瓷、鋯石、鐵酸鹽等復(fù)合氧化物類材料；氮化硅，氮化鋁等氮化物類材料；碳化硅等碳化物類材料；羥基磷灰石等氫氧化物類材料；碳、硅等元素類材料；或者含有它們的兩種以上的無機(jī)復(fù)合材料等。還可以使用天然礦物（粘土、粘土礦物、陶渣、硅砂、陶石、長(zhǎng)石、白砂）或高爐爐渣、飛灰等。其中，優(yōu)選選自氧化鋁、二氧化鋯、氧化鈦、氧化鎂、氧化硅中的1種或2種以上，更優(yōu)選以氧化鋁、二氧化鋯或者氧化鈦?zhàn)鳛橹黧w構(gòu)成的陶瓷粉末。其中，這里所說的“作為主體”表示陶瓷粉末總體的50wt%以上（優(yōu)選75wt%以上、更優(yōu)選80wt%～100wt%）為氧化鋁或二氧化硅。例如，在多孔材料中，氧化鋁較為廉價(jià)且操作性優(yōu)異。并且，能夠容易地形成具有適合于液體分離的孔徑的多孔結(jié)構(gòu)，因此能夠容易地制造具有優(yōu)異的液體透過性的陶瓷分離膜。并且，在上述氧化鋁中，特別優(yōu)選使用α-氧化鋁。α-氧化鋁具有在化學(xué)方面穩(wěn)定、且熔點(diǎn)和機(jī)械強(qiáng)度高的特性。因此，通過使用α-氧化鋁，能夠制造可以在寬泛用途（例如工業(yè)領(lǐng)域）中利用的陶瓷分離膜。

通過納濾對(duì)超濾產(chǎn)水進(jìn)行過濾后，可以實(shí)現(xiàn)二價(jià)與一價(jià)鹽的分離，納濾的濃縮液中主要含有na2so4；納濾膜的進(jìn)料壓力是1.0～2.0mpa，進(jìn)料溫度是15～30℃。納濾的濃縮液送入蒸發(fā)、結(jié)晶處理，得到的回收na2so4鹽。

通過反滲透濃縮后，可以得到回用水，同時(shí)也能通過蒸發(fā)結(jié)晶得到工業(yè)nacl。反滲透膜的進(jìn)料壓力是1.5～3.0mpa，進(jìn)料溫度是15～30℃。

基于上述的工藝，本發(fā)明提供的煤化工廢水的零排放處理裝置如圖1所示，包括有：

電絮凝反應(yīng)器19，用于對(duì)煤化工廢水進(jìn)行電絮凝處理；

生物表面活性劑投加罐20，連接于電絮凝反應(yīng)器19的進(jìn)料口，用于向煤化工廢水中加入生物表面活性劑；

鐵炭微電解塔21，連接于電絮凝反應(yīng)器19的出水口，用于對(duì)廢水進(jìn)行微電解反應(yīng)處理；

沉淀反應(yīng)槽22，連接于鐵炭微電解塔21的出水口，用于對(duì)廢水進(jìn)行沉淀反應(yīng)；

沉淀劑投加槽23，連接于沉淀反應(yīng)槽22，用于向沉淀反應(yīng)槽22中加入naoh和na2co3；

陶瓷超濾膜24，連接于沉淀反應(yīng)槽22的出水口，用于對(duì)生成的沉淀進(jìn)行過濾；

板框過濾器25，連接于陶瓷超濾膜24的濃縮液出口，用于對(duì)陶瓷超濾膜25截留的沉淀進(jìn)一步地濃縮，得到廢鹽；板框過濾器25的濾液出口連接于陶瓷超濾膜24的進(jìn)水口；

納濾膜26，連接于陶瓷超濾膜24的滲透液出口，用于對(duì)陶瓷超濾膜24的產(chǎn)水中的na2so4進(jìn)行截留；

第一蒸發(fā)器27，連接于納濾膜26的濃縮液出口，用于對(duì)納濾濃縮液進(jìn)一步地蒸發(fā)、結(jié)晶，回收na2so4；

反滲透膜28，連接于納濾膜26的滲透液出口，用于對(duì)納濾膜26的產(chǎn)水中的nacl進(jìn)行截留；

第二蒸發(fā)器29，連接于反滲透膜28的濃縮液出口，用于對(duì)反滲透濃縮液進(jìn)一步地蒸發(fā)、結(jié)晶，回收nacl。

其中，陶瓷超濾膜的構(gòu)型可以為管式陶瓷膜過濾器。

通常采用的管式陶瓷膜過濾器的結(jié)構(gòu)如圖2所示，過濾器是由殼體1、封頭3構(gòu)成，在殼體1的內(nèi)部安裝有管式陶瓷膜2，陶瓷膜的進(jìn)出口分別連接于殼體1兩端的封頭3，在過濾器內(nèi)部安裝有花盤4、壓板5將陶瓷膜的滲透?jìng)?cè)和原料側(cè)之間隔離；當(dāng)含有鈣鎂沉淀含量的煤化工含鹽廢水從原料進(jìn)口8進(jìn)入后，在管式陶瓷膜2的內(nèi)部管道流過，由于原料帶有一定的壓力和流速，鈣鎂沉淀顆粒物被截留在管式陶瓷膜2內(nèi)部，而滲透液透過膜管進(jìn)入滲透?jìng)?cè)，最后從滲透液出口7離開殼體。

本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉，對(duì)于一定流速的液體流過圓管時(shí)，流體在圓管的前端與末端之間存在著壓力損失，流體的流速越快、壓力越高、管徑越小、管路越長(zhǎng)，都會(huì)導(dǎo)致壓力降很高，通常的管式陶瓷膜的通道直徑在2～8mm之間，長(zhǎng)度在50～120mm之間，流速范圍在1～5m/s之間，在這樣的條件下，會(huì)造成很嚴(yán)重的管出口端的壓力損失。同時(shí)，由于流體在進(jìn)入管道之后，有滲透液會(huì)從管壁滲出進(jìn)入滲透?jìng)?cè)，因此，管道內(nèi)部的流量從進(jìn)口到出口端是不斷減小的，對(duì)于長(zhǎng)管來說，出口端會(huì)存在著明顯的流量減小的情況。對(duì)于高固含量的顆粒進(jìn)行過濾時(shí)，鈣鎂沉淀顆粒物會(huì)在管內(nèi)壁上形成濾餅層，如圖3所示，由于在進(jìn)口端的壓力、流量都比較大，因此濾餅層不容易在進(jìn)口端形成較厚的濾餅層，而在流體的出口端，由于壓力、流量都在明顯減小，會(huì)導(dǎo)致濾餅層在出口端容易形成較厚的結(jié)構(gòu)；有一些極端的情況下，出口端的濾餅層會(huì)有時(shí)出現(xiàn)顆粒相互粘結(jié)、增長(zhǎng)，直至導(dǎo)致通道被鈣鎂沉淀顆粒、污泥等阻塞的情況，而顆粒物又源源不斷地進(jìn)入，會(huì)導(dǎo)致阻塞物不斷增長(zhǎng)，使整只膜管通道全部被堵塞而報(bào)廢。因此，如何避免高固含量鈣鎂沉淀的料液在管式膜過濾過程中不會(huì)出現(xiàn)通道堵塞是工程上亟待解決的問題。

在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提出的一種改進(jìn)的管式陶瓷膜過濾器的結(jié)構(gòu)如圖4所示，包括有殼體1、在殼體1的兩端設(shè)置有分別封頭3，管式陶瓷膜2置于殼體1中，在兩個(gè)封頭3上分別設(shè)置原料進(jìn)口8和原料出口9，管式陶瓷膜2的過濾通道與原料進(jìn)口8和原料出口9連通；殼體1內(nèi)部的兩端分別設(shè)有花盤4同，管式陶瓷膜2的兩端的外側(cè)分別套接于花盤4中，在封頭3的內(nèi)部設(shè)置有壓板5，壓板5壓于花盤4上，花盤4與管式陶瓷膜2之間通過密封圈10進(jìn)行密封；在原料出口9所處的封頭內(nèi)，還設(shè)置有固定板11，固定板11朝向管式陶瓷膜2的一側(cè)設(shè)置有第一彈簧12，第一彈簧12的另一端固定有外部隔板13，外部隔板13朝向管式陶瓷膜2的一側(cè)設(shè)置有突出桿14，突出桿14伸入管式陶瓷膜2的過濾通道，在外部隔板13的中間開有開孔，開孔中設(shè)置有內(nèi)部隔板16，外部隔板13朝向原料出口9的一側(cè)設(shè)置連接桿18，內(nèi)部隔板16朝向原料出口9的一側(cè)通過第二彈簧17相連接，第一彈簧12的彈性模量大于第二彈簧的彈性模量。

以上的陶瓷膜過濾器的使用過程：首先，按照常規(guī)的錯(cuò)流過濾方式向原料進(jìn)口8中泵入進(jìn)行了鈣鎂沉淀反應(yīng)的廢水，廢水進(jìn)入管式陶瓷膜2的過濾通道之后，在壓力作用下向陶瓷膜的四壁進(jìn)行滲透，鈣鎂沉淀在壓力的作用下管壁上形成濾餅，在靠近原料出口9的過濾通道上顆粒積累量較多，容易出現(xiàn)堵塞的問題。如圖4和圖5所示，在過濾過程中，由于水壓的作用會(huì)將第一彈簧12壓緊，管道中的料液會(huì)從外部隔板13的四周流出，進(jìn)而從原料出口9中流出過濾器。當(dāng)末端的顆粒物越積越多時(shí)，會(huì)堵塞料液從過濾通道中的排出，使得管式陶瓷膜2的末端的流量越來越小，此時(shí)，流體對(duì)外部隔板13沖擊力會(huì)明顯減小，第一彈簧12于是恢復(fù)形變，使外部隔板13向過濾通道一側(cè)運(yùn)動(dòng)，使外部隔板13和內(nèi)部隔板16都向陶瓷膜運(yùn)動(dòng)；如圖6所示，在運(yùn)動(dòng)過程中，由于突出桿15是位于過濾通道當(dāng)中，當(dāng)突出桿15向過濾通道內(nèi)部運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)使已經(jīng)形成的濾餅層的結(jié)構(gòu)被破壞，使濾餅松動(dòng)，由于第二彈簧17的彈性模量小于第一彈簧12，濾餅松動(dòng)后略微會(huì)使料液壓力增大一點(diǎn)，并將內(nèi)部隔板16推開，如圖7所示，此時(shí)，第二彈簧17被增大一點(diǎn)的壓力所推開，使外部隔板13中間的開孔敞開，松動(dòng)的鈣鎂沉淀濾餅與其它料液從外部隔板13的開孔中流出，當(dāng)濾餅層中的淤積被排出之后，由于水壓作用，會(huì)有更多的料液從開孔中流出，提高了濾餅淤積的清除率，到達(dá)液體沖出的臨界點(diǎn)之后，會(huì)由水壓將外部隔板13和內(nèi)部隔板16全部沖開，恢復(fù)到圖4和圖5的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)使堵塞的濾餅被清除。在過濾過程中，過濾器的末端就循環(huán)如圖5～如7這樣的“堵塞”、“松動(dòng)”、“少量排出”、“沖開淤積”進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，解決了濾餅堵塞過濾通道的問題。在一個(gè)實(shí)施方式中，在突出桿14上還設(shè)置刷毛15，可以進(jìn)一步提高對(duì)濾餅松動(dòng)的作用。

以下實(shí)施例中所處理的高含鹽廢水的水質(zhì)如下表所示：

實(shí)施例1

第1步，煤化工高含鹽廢水中加入0.05wt%鼠李糖脂，然后送入電絮凝處理，電絮凝過程的電極采用純鋁電極，極板間距為0.8cm，電流密度為3.5a/m²，進(jìn)行電絮凝反應(yīng)，電解時(shí)間為200s；電絮凝的污泥送入脫水、焚燒處理；

第2步，預(yù)加酸控制調(diào)電絮凝的產(chǎn)水的ph值為4～6，并通過曝氣使廢水的溶解氧為2mg/l，送入鐵炭微電解塔中進(jìn)行氧化處理，鐵炭微電解塔內(nèi)的廢水水力停留時(shí)間為1h；鐵炭微電解填料由鐵屑、粉末活性炭組成，鐵屑與粉末活性炭的重量比為4：1；

第3步，鐵炭微電解的產(chǎn)水中加入naoh和na2co3，使高含鹽廢水中的鈣、鎂沉淀，加入的naoh、na2co3量分別比完全沉淀鎂離子和鈣離子所需要量都多出0.2g/l；

第4步，第3步得到的廢水送入陶瓷超濾膜中進(jìn)行錯(cuò)流過濾，陶瓷超濾膜截留分子量是50000da；錯(cuò)流過濾時(shí)，膜面流速為1m/s，進(jìn)料壓力為0.1mpa，進(jìn)料溫度是20℃；陶瓷超濾膜的構(gòu)型為管式，陶瓷超濾膜的濃縮液送入板框過濾器中進(jìn)行過濾，得到廢鹽，板框過濾器的濾液返回至陶瓷超濾膜繼續(xù)過濾；

第5步，第4步得到的陶瓷超濾膜產(chǎn)水送入納濾膜中進(jìn)行過濾，納濾膜的進(jìn)料壓力是1.0mpa，進(jìn)料溫度是15℃，納濾膜的濃縮液送入第一蒸發(fā)器中進(jìn)行蒸發(fā)、結(jié)晶，得到回收na2so4；第一蒸發(fā)器的冷凝水作為工藝水回用；

第6步，第5步得到的納濾膜產(chǎn)水送入反滲透膜中進(jìn)行過濾，反滲透膜的進(jìn)料壓力是1.5mpa，進(jìn)料溫度是15℃，反滲透膜的濃縮液送入第二蒸發(fā)器中進(jìn)行蒸發(fā)、結(jié)晶，得到回收nacl；第二蒸發(fā)器的冷凝水作為工藝水回用。

實(shí)施例2

第1步，煤化工高含鹽廢水中加入0.2wt%鼠李糖脂，然后送入電絮凝處理，電絮凝過程的電極采用純鋁電極，極板間距為1.2cm，電流密度為5.5a/m²，進(jìn)行電絮凝反應(yīng)，電解時(shí)間為350s；電絮凝的污泥送入脫水、焚燒處理；

第2步，預(yù)加酸控制調(diào)電絮凝的產(chǎn)水的ph值為4～6，并通過曝氣使廢水的溶解氧為3mg/l，送入鐵炭微電解塔中進(jìn)行氧化處理，鐵炭微電解塔內(nèi)的廢水水力停留時(shí)間為2.5h；鐵炭微電解填料由鐵屑、粉末活性炭組成，鐵屑與粉末活性炭的重量比為8：1；

第3步，鐵炭微電解的產(chǎn)水中加入naoh和na2co3，使高含鹽廢水中的鈣、鎂沉淀，加入的naoh、na2co3量分別比完全沉淀鎂離子和鈣離子所需要量都多出0.2g/l；

第4步，第3步得到的廢水送入陶瓷超濾膜中進(jìn)行錯(cuò)流過濾，陶瓷超濾膜截留分子量是50000da；錯(cuò)流過濾時(shí)，膜面流速為6m/s，進(jìn)料壓力為0.5mpa，進(jìn)料溫度是40℃；陶瓷超濾膜的構(gòu)型為管式，陶瓷超濾膜的濃縮液送入板框過濾器中進(jìn)行過濾，得到廢鹽，板框過濾器的濾液返回至陶瓷超濾膜繼續(xù)過濾；

第5步，第4步得到的陶瓷超濾膜產(chǎn)水送入納濾膜中進(jìn)行過濾，納濾膜的進(jìn)料壓力是2.0mpa，進(jìn)料溫度是30℃，納濾膜的濃縮液送入第一蒸發(fā)器中進(jìn)行蒸發(fā)、結(jié)晶，得到回收na2so4；第一蒸發(fā)器的冷凝水作為工藝水回用；

第6步，第5步得到的納濾膜產(chǎn)水送入反滲透膜中進(jìn)行過濾，反滲透膜的進(jìn)料壓力是3.0mpa，進(jìn)料溫度是30℃，反滲透膜的濃縮液送入第二蒸發(fā)器中進(jìn)行蒸發(fā)、結(jié)晶，得到回收nacl；第二蒸發(fā)器的冷凝水作為工藝水回用。

實(shí)施例3

第1步，煤化工高含鹽廢水中加入0.1wt%鼠李糖脂，然后送入電絮凝處理，電絮凝過程的電極采用純鋁電極，極板間距為1.0m，電流密度為4.0a/m²，進(jìn)行電絮凝反應(yīng)，電解時(shí)間為200～350s；電絮凝的污泥送入脫水、焚燒處理；

第2步，預(yù)加酸控制調(diào)電絮凝的產(chǎn)水的ph值為4～6，并通過曝氣使廢水的溶解氧為2mg/l，送入鐵炭微電解塔中進(jìn)行氧化處理，鐵炭微電解塔內(nèi)的廢水水力停留時(shí)間為2h；鐵炭微電解填料由鐵屑、粉末活性炭組成，鐵屑與粉末活性炭的重量比為5：1；

第3步，鐵炭微電解的產(chǎn)水中加入naoh和na2co3，使高含鹽廢水中的鈣、鎂沉淀，加入的naoh、na2co3量分別比完全沉淀鎂離子和鈣離子所需要量都多出0.2g/l；

第4步，第3步得到的廢水送入陶瓷超濾膜中進(jìn)行錯(cuò)流過濾，陶瓷超濾膜截留分子量是50000da；錯(cuò)流過濾時(shí)，膜面流速為4m/s，進(jìn)料壓力為0.4mpa，進(jìn)料溫度是30℃；陶瓷超濾膜的構(gòu)型為管式，陶瓷超濾膜的濃縮液送入板框過濾器中進(jìn)行過濾，得到廢鹽，板框過濾器的濾液返回至陶瓷超濾膜繼續(xù)過濾；

第5步，第4步得到的陶瓷超濾膜產(chǎn)水送入納濾膜中進(jìn)行過濾，納濾膜的進(jìn)料壓力是1.5mpa，進(jìn)料溫度是20℃，納濾膜的濃縮液送入第一蒸發(fā)器中進(jìn)行蒸發(fā)、結(jié)晶，得到回收na2so4；第一蒸發(fā)器的冷凝水作為工藝水回用；

第6步，第5步得到的納濾膜產(chǎn)水送入反滲透膜中進(jìn)行過濾，反滲透膜的進(jìn)料壓力是2.0mpa，進(jìn)料溫度是20℃，反滲透膜的濃縮液送入第二蒸發(fā)器中進(jìn)行蒸發(fā)、結(jié)晶，得到回收nacl；第二蒸發(fā)器的冷凝水作為工藝水回用。

對(duì)照例1

與實(shí)施例3的區(qū)別是：未在電絮凝過程中加入生物表面活性劑。

以上各實(shí)施例和對(duì)照例處理廢水的各步結(jié)果如下表所示：

從表中可以看出，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)煤化工廢水的零排放和資源的再回收利用。