一種含鹽廢水處理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種含鹽廢水的處理系統(tǒng)，包括澄清軟化單元、膜過濾單元、陽離子樹脂軟化單元、除二氧化碳單元、第一反滲透單元、螯合樹脂軟化單元、第二反滲透單元、納濾單元、冷凍結(jié)晶單元等處理單元。實(shí)用新型本實(shí)用新型的含鹽廢水處理系統(tǒng)可以把含鹽廢水轉(zhuǎn)化成水處理過程中需要外購的酸、堿以及芒硝等產(chǎn)品，不產(chǎn)生含有機(jī)物的無法利用的混鹽，并能大大緩解反滲透和納濾的結(jié)垢和污堵傾向，由此能保證處理系統(tǒng)長期、穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行，不僅降低了廢水處理成本，而且濃水在系統(tǒng)中也能全部得到處理，沒有二次污染，實(shí)現(xiàn)了廢水的零排放和資源化利用。
【專利說明】
一種含鹽廢水處理系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及廢水處理領(lǐng)域，具體涉及一種含鹽廢水處理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著水資源的緊缺和環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步提高，在工業(yè)項(xiàng)目中對水的回用率逐步提高，目前普遍對污水處理場出水或循環(huán)水排污水進(jìn)行深度處理和回用，在回用過程中，水中的鹽分、難生物降解有機(jī)物等污染物不斷濃縮富集，形成了高含鹽含有機(jī)物廢水，對這些高含鹽含有機(jī)物廢水的處理要求日益迫切，尤其是在煤化工項(xiàng)目中，由于其水資源消耗量巨大，普遍要求實(shí)現(xiàn)廢水的零排放，而目前的高含鹽高有機(jī)物廢水的零排放處理技術(shù)主要是將廢水提濃后蒸發(fā)結(jié)晶出混鹽。蒸發(fā)過程能耗巨大，設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用很高，而且這種方法形成的混鹽成分復(fù)雜，并含大量有機(jī)物，難以利用。此外，在含鹽廢水的提濃及蒸發(fā)結(jié)晶過程中，由于廢水中存在Ca2+、Mg2+、F—、Si02、HC03—等結(jié)垢離子，由于提濃工藝的不合理，會導(dǎo)致在廢水提濃和蒸發(fā)結(jié)晶過程中出現(xiàn)結(jié)垢和設(shè)備腐蝕，致使提濃及蒸發(fā)結(jié)晶工藝難以長周期穩(wěn)定運(yùn)行，并增加運(yùn)行、設(shè)備清洗及維護(hù)費(fèi)用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]鑒于上述含鹽廢水處理技術(shù)中存在的缺陷，本實(shí)用新型的目的之一是提供一種含鹽廢水的處理系統(tǒng)，能夠?qū)⒑}廢水中的有機(jī)物、鹽與水分離，并生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品，同時(shí)實(shí)現(xiàn)廢水的零排放。本實(shí)用新型提供的含鹽廢水的處理系統(tǒng)，包括以下處理單元:
[0004]澄清軟化單元，用以向待處理的含鹽廢水投加藥劑進(jìn)行澄清、軟化處理；
[0005]膜過濾單元，與所述澄清軟化單元相連，設(shè)置有濾膜組件，用以將所述澄清軟化單元的出水通過所述濾膜組件進(jìn)行膜過濾處理；
[0006]陽離子樹脂軟化單元，與所述膜過濾單元相連，用以將所述膜過濾單元的出水通過陽離子交換樹脂進(jìn)行軟化處理；
[0007]除二氧化碳單元，與所述陽離子樹脂軟化單元相連，用以將所述陽離子樹脂軟化單元的出水中的C02脫除；
[0008]第一反滲透單元，與所述除二氧化碳單元相連，用以將所述除二氧化碳單元的出水進(jìn)行反滲透脫鹽處理；
[0009]螯合樹脂軟化單元，與所述第一反滲透單元相連，用以將所述第一反滲透單元的反滲透濃水通過螯合樹脂進(jìn)行軟化處理；
[0010]第二反滲透單元，與所述螯合樹脂軟化單元相連，用以將所述螯合樹脂軟化單元的出水進(jìn)行反滲透脫鹽處理；
[0011 ]納濾單元，與所述第二反滲透單元相連，用以將所述第二反滲透單元的反滲透濃水通過納濾膜進(jìn)行過濾處理；以及
[0012]冷凍結(jié)晶單元，與所述納濾單元相連，用以將所述納濾單元的納濾截留水進(jìn)行冷凍結(jié)晶處理回收硫酸鈉晶體。
[0013]本實(shí)用新型提供的含鹽廢水的處理系統(tǒng)中，還包括氧化分解單元，分別與所述冷凍結(jié)晶單元和所述納濾單元相連，用以使用氧化劑將所述冷凍結(jié)晶單元回收硫酸鈉晶體后的廢液進(jìn)行有機(jī)物氧化分解處理，并將處理后出水返回所述納濾單元。
[0014]本實(shí)用新型提供的含鹽廢水的處理系統(tǒng)中，還包括第一介質(zhì)過濾單元，其設(shè)置于所述澄清軟化單元和所述膜過濾單元之間，含有一種或多種過濾介質(zhì)。
[0015]本實(shí)用新型提供的含鹽廢水的處理系統(tǒng)中，還包括第二介質(zhì)過濾單元，其設(shè)置于所述第一反滲透單元和所述螯合樹脂軟化單元之間，含有一種或多種過濾介質(zhì)。
[0016]本實(shí)用新型提供的含鹽廢水的處理系統(tǒng)中，所述第一介質(zhì)過濾單元以及第二介質(zhì)過濾單元采用的過濾介質(zhì)為石英砂、無煙煤中的一種或兩種。
[0017]本實(shí)用新型提供的含鹽廢水的處理系統(tǒng)中，還包括電解單元，與所述納濾單元相連，用以將所述納濾單元的納濾透過水進(jìn)行電解處理。
[0018]本實(shí)用新型提供的含鹽廢水的處理系統(tǒng)中，所述陽離子樹脂軟化單元使用的陽離子交換樹脂為弱酸陽離子交換樹脂。
[0019]本實(shí)用新型的廢水處理系統(tǒng)不需要常規(guī)的蒸發(fā)結(jié)晶處理，可以把含鹽廢水轉(zhuǎn)化成水處理過程中需要外購的酸、堿以及芒硝等產(chǎn)品，不產(chǎn)生含有機(jī)物的無法利用的混鹽，并能大大緩解反滲透和納濾的結(jié)垢和污堵傾向，由此能保證處理系統(tǒng)長期、穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行，不僅降低了廢水處理成本，而且濃水在系統(tǒng)中也能全部得到處理，沒有二次污染，實(shí)現(xiàn)了廢水的零排放和資源化利用。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型【具體實(shí)施方式】所述處理系統(tǒng)的示意圖；
[0021]其中，附圖標(biāo)記說明如下:1、澄清軟化單元;2、第一介質(zhì)過濾單元;3、膜過濾單元；
4、陽離子樹脂軟化單元;5、除二氧化碳單元;6、第一反滲透單元;7、第二介質(zhì)過濾單元;8、螯合樹脂軟化單元;9、第二反滲透單元;10、納濾單元;11、電解單元;12、冷凍結(jié)晶單元;13、氧化分解單元；14、膜過濾單元出水；15、第一反滲透單元反滲透濃水；16、第二反滲透單元反滲透濃水;17、納濾透過水;18、納濾截留水；19、電解單元淡鹽水;20、氧化分解單元出水；A、待處理的含鹽廢水;B、藥劑;C、膜過濾單元濃水;D、鹽酸;E、第一反滲透單元透過水;F、第二反滲透單元透過水;G、強(qiáng)氧化劑。
【具體實(shí)施方式】
[0022]本實(shí)用新型提供了一種含鹽廢水的處理系統(tǒng)，如圖1所示包括以下處理單元:
[0023]澄清軟化單元I，用以向待處理的含鹽廢水投加藥劑進(jìn)行澄清、軟化處理；
[0024]膜過濾單元3，與澄清軟化單元I相連，膜過濾單元3設(shè)置有濾膜組件，用以將澄清軟化單元I的出水通過濾膜組件進(jìn)行膜過濾處理；
[0025]陽離子樹脂軟化單元4，與膜過濾單元3相連，用以將膜過濾單元3的出水通過陽離子交換樹脂進(jìn)行軟化處理；
[0026]除二氧化碳單元5，與陽離子樹脂軟化單元4相連，用以將陽離子樹脂軟化單元4的出水中的堿度轉(zhuǎn)化為CO2并脫除；
[0027]第一反滲透單元6，與除二氧化碳單元5相連，用以將除二氧化碳單元5的出水進(jìn)行反滲透脫鹽處理；
[0028]螯合樹脂軟化單元8，與第一反滲透單元6相連，用以將第一反滲透單元6的反滲透濃水通過螯合樹脂進(jìn)行軟化處理；
[0029]第二反滲透單元9，與螯合樹脂軟化單元8相連，用以將螯合樹脂軟化單元8的出水進(jìn)行反滲透脫鹽處理；
[0030]納濾單元10，與第二反滲透單元9相連，用以將第二反滲透單元9的反滲透濃水通過納濾膜進(jìn)行過濾處理；以及
[0031]冷凍結(jié)晶單元12，與納濾單元10相連，用以將納濾單元10的納濾截留水進(jìn)行冷凍結(jié)晶處理回收硫酸納晶體。
[0032]本實(shí)用新型的澄清軟化單元I用于投加藥劑對待處理的含鹽廢水進(jìn)行澄清、軟化處理，從而將廢水中的硬度、懸浮物、兩性氧化物、膠體及部分大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為污泥，沉降去除，使澄清軟化單元出水硬度小于100mg/L(以CaCO3計(jì))，并使出水中的堿度大于硬度。
[0033]在根據(jù)本實(shí)用新型的處理系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，投加的藥劑B主要為石灰或氫氧化鈉軟化劑，如果存在永久硬度，還可選擇性地投加純堿，在投加軟化劑的同時(shí)還可以選擇性地投加少量混凝劑、絮凝劑等，例如PFS、PAM等，以促進(jìn)固體的聚集和沉降，此外，還可以根據(jù)廢水水質(zhì)情況選擇性地投加其他所需藥劑如氧化劑等，例如次氯酸鈉等。本實(shí)用新型不限于此。
[0034]一般來說，當(dāng)采用NaOH、純堿軟化劑時(shí)，軟化的反應(yīng)式如下:
[0035 ] Ca (HCO3) 2+2Na0H^CaC03|+Na2C03+2H20
[0036]Mg (HCO3) 2+4Na0H^Mg (OH )2|+2Na2C03+2H20
[0037]MgS04+2Na0H^Mg (OH) 2|+2Na2S04
[0038]MgC 12+2Na0H^Mg (0H)2|+2NaCl
[0039]C02+2Na0H^Na2C03+H20
[0040]CaS04+Na2C03^CaC03|+Na2S04[0041 ] CaCl2+Na2C03^CaC03|+2NaCl
[0042]當(dāng)采用石灰、純堿軟化劑時(shí)，軟化的反應(yīng)式如下:
[0043]C02+Ca (OH) 2^CaC03|+H20
[0044]Ca (HCO3) 2+Ca (OH) 2^2CaC03|+2H20
[0045 ] Mg (HCO3) 2+Ca (OH) 2—CaC03 丄+MgC03+2H20
[0046]MgC03+Ca(0H)2—CaC03 丄+Mg(OH)2 丄
[0047]CaS04+Na2C03^CaC03|+Na2S04
[0048]CaCl2+Na2C03^CaC03|+2NaCl
[0049]MgS04+Na2C03^MgC03+Na2S04
[0050 ] MgC03+Ca (OH) 2^CaC03|+Mg (OH)2
[0051]本實(shí)用新型對于采用石灰還是采用氫氧化鈉軟化劑沒有特殊限定，可由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)含鹽廢水的實(shí)際水質(zhì)情況確定。一般來說，采用石灰軟化時(shí)可同時(shí)與廢水中的F 一反應(yīng)生成CaF沉淀從而脫去大部分F—，石灰軟化對硅化物的脫除效果也更好。因此，如果含鹽廢水中的F—和Si的含量較高，則優(yōu)選石灰軟化，但石灰軟化產(chǎn)生的泥量較多。采用氫氧化鈉軟化可以使反應(yīng)更加迅速徹底，而且與藥劑加入順序無關(guān)，工藝流程和設(shè)備簡單，運(yùn)行成本和投資成本均較低，易于實(shí)現(xiàn)自控，產(chǎn)生的泥量小(約減少一半左右)，純堿的耗量也比較小，但沉淀速度較慢。
[0052]在根據(jù)本實(shí)用新型的處理系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，澄清軟化單元I可以包含一澄清軟化池，在澄清軟化池前端，向廢水中投加藥劑對廢水進(jìn)行軟化，將其中大部分的硬度、懸浮物、膠體等轉(zhuǎn)化成固體并沉淀到池底部，同時(shí)可去除30 %?35 %以上的硅化物，以及25%以上有機(jī)物。本實(shí)用新型對于澄清軟化池的型式也沒有特殊限定，可以采用本領(lǐng)域通常使用的高效澄清軟化池或者機(jī)械攪拌澄清池，優(yōu)選高效澄清軟化池，因?yàn)楦咝С吻遘浕氐某吻遘浕Ч茫艺嫉孛娣e只有傳統(tǒng)機(jī)械攪拌澄清池的幾分之一。
[0053]澄清軟化單元I處理后的出水進(jìn)入膜過濾單元3進(jìn)行過濾處理，本實(shí)用新型的膜過濾單元3設(shè)置有濾膜組件，通過超濾膜、微濾膜等濾膜組件對廢水進(jìn)行過濾處理。通過膜過濾單元3的過濾處理可去除廢水中的殘留懸浮物和膠體，使廢水的SDI值小于3，以滿足后續(xù)反滲透脫鹽處理的進(jìn)水要求。
[0054]在根據(jù)本實(shí)用新型的處理系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，膜過濾單元3采用超濾膜組件，超濾膜組件可采用本領(lǐng)域中公知的任意超濾膜組件，更優(yōu)選采用外壓式超濾膜組件。當(dāng)然，也可以選用具有同等處理效果的微濾膜組件。
[0055]經(jīng)過本實(shí)用新型處理系統(tǒng)的膜過濾單元3處理的廢水分成兩股物流，即含有少量懸浮物和膠體的膜過濾單元出水14，以及富含懸浮物和膠體的反洗濃水C。富含懸浮物和膠體的膜過濾單元濃水C可收集后再次輸送到澄清軟化單元I重新處理，以提高水的利用率。
[0056]膜過濾單元3的出水進(jìn)入陽離子樹脂軟化單元4，陽離子樹脂軟化單元4中裝填有陽離子交換樹脂，廢水中的暫時(shí)硬度(此時(shí)水中的硬度都是暫時(shí)硬度)通過離子交換去除，使出水硬度小于lmg/L(以CaC03計(jì))。
[0057]在根據(jù)本實(shí)用新型的處理系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，陽離子樹脂軟化單元4中裝填的陽離子交換樹脂為弱酸陽離子交換樹脂，弱酸陽離子交換樹脂比強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂的交換容量大，更容易再生，可在高含鹽量的廢水中使用(強(qiáng)酸型陽離子交換樹脂在高含鹽廢水中效果較差)。在根據(jù)本實(shí)用新型的處理系統(tǒng)的一個(gè)更優(yōu)選的實(shí)施方式中，陽離子樹脂軟化單元4裝填氫型弱酸陽離子樹脂，其在交換過程中釋放的H+有助于降低廢水的pH值，對后續(xù)脫除二氧化碳處理更有利，可投加更少的酸。
[0058]在根據(jù)本實(shí)用新型的處理系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，陽離子樹脂軟化單元4可以采用弱酸陽床，將離子交換樹脂裝填于其中即可。
[0059]向陽離子樹脂軟化單元4處理后的出水中投加酸D以調(diào)節(jié)出水的pH值至酸性，例如可以為4.3左右，使廢水中的C032—和HC03—離子轉(zhuǎn)化成⑶2，然后進(jìn)入除二氧化碳單元5。除二氧化碳單元5可以包含一除碳器，通過向除碳器中鼓入空氣，使⑶2脫除。其中，D可以是鹽酸、硫酸等常見無機(jī)酸，優(yōu)選使用鹽酸，以免加酸過程中引入S042—對后續(xù)處理過程帶來不利影響。
[0060]除二氧化碳單元5處理后的出水進(jìn)入第一反滲透單元6，第一反滲透單元6設(shè)置有反滲透膜組件，對廢水進(jìn)行反滲透脫鹽處理。由于大部分鹽和全部有機(jī)物不能透過反滲透膜組件，因此，反滲透膜組件將除二氧化碳單元5的出水分成兩股物流，即含有較少鹽分的反滲透透過水E和富含鹽分和有機(jī)物的反滲透濃水15，反滲透透過水E可直接回收利用，反滲透濃水15則進(jìn)入后續(xù)處理單元。在根據(jù)本實(shí)用新型的處理系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，第一反滲透單元6的反滲透膜組件可以為多段式，例如兩段式，采用不同類型的多種反滲透膜組件形成最終的處理單元，以提高脫鹽效果。
[0061]第一反滲透單元6的反滲透濃水15進(jìn)入螯合樹脂軟化單元8進(jìn)行處理，雖然前面處理單元使用陽離子樹脂軟化去除了廢水中的絕大部分硬度，但經(jīng)過第一反滲透單元6后，濃水中的硬度會增加，如果不進(jìn)一步把這部分硬度去除，仍會對后續(xù)的處理過程造成損害。而螯合樹脂可以吸附廢水中的多價(jià)陽離子，并形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)(如螯鉗物)，在較高PH值條件下吸附能力更強(qiáng)，可以把廢水中殘留的硬度降低到10ppb以下，而且廢水中的高含鹽量不會對其吸附能力造成任何影響。在根據(jù)本實(shí)用新型的處理系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，螯合樹脂軟化單元8可以采用本領(lǐng)域常見的螯合床。
[0062]螯合樹脂軟化單元8的出水進(jìn)入第二反滲透單元9進(jìn)行反滲透處理，第二反滲透單元9設(shè)置有反滲透膜組件，對廢水進(jìn)行反滲透處理。在根據(jù)本實(shí)用新型的處理系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，相對于第一反滲透單元6，第二反滲透單元9選用適用于更高含鹽量的反滲透膜組件，由于其含鹽量更高，因此運(yùn)行壓力更高，可達(dá)到大約4.0-6.0MPa。第二反滲透單元9將螯合樹脂軟化單元8的出水分成兩股物流，即含有較少鹽分的反滲透透過水F以及富含鹽分和有機(jī)物的反滲透濃水16，反滲透透過水F可直接回收利用，反滲透濃水16中的鹽含量則達(dá)到約7%。在第二反滲透單元9中，由于幾乎所有結(jié)垢離子均已去除，因此不存在結(jié)垢的風(fēng)險(xiǎn)。
[0063]第二反滲透單元9的反滲透濃水16進(jìn)入納濾單元10，納濾單元10設(shè)置有納濾膜組件，由于氯化鈉和水能透過納濾膜而大部分有機(jī)物和S042—不能透過納濾膜，因此，納濾膜組件將反滲透濃水16分成兩股物流，即富含氯化鈉的納濾透過水17以及富含有機(jī)物和S042—的納濾截留水18。納濾透過水17中，除去了其他雜質(zhì)，含有大量的NaCl以及少量KCl和NaNO3,可進(jìn)行工業(yè)化利用，如電解等，基本上可完全得到利用，不會產(chǎn)生其他污染。
[0064]本實(shí)用新型對納濾膜組件沒有特殊的限定，可采用本領(lǐng)域公知的任意納濾膜組件。在根據(jù)本實(shí)用新型的處理系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，可選用對有機(jī)物和S042—去除率高的納濾膜組件，如果含鹽廢水中的Si含量較高，則還需優(yōu)選對Si去除率高的納濾膜組件。在根據(jù)本實(shí)用新型的處理系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，納濾膜的進(jìn)水溫度為5?40°C，進(jìn)一步優(yōu)選為10?35°C，再進(jìn)一步優(yōu)選為20?25°C，以便可以將納濾截留水18中SO42—的濃度盡可能濃縮到理想的數(shù)值而不會飽和。
[0065]納濾單元10中，第二反滲透單元9的反滲透濃水16中的S042—和有機(jī)物在納濾膜組件的濃水側(cè)進(jìn)一步被濃縮，為了在后續(xù)冷凍結(jié)晶單元12中分離出更多的硫酸鈉以節(jié)省冷凍所需的能耗，需要使S042—濃度盡可能提高，優(yōu)選濃縮3?10倍，進(jìn)一步優(yōu)選濃縮5?8倍，可以使得納濾截留水18中S042—的濃度達(dá)到13.6?488g/L，優(yōu)選為20?110g/L，進(jìn)一步優(yōu)選為100?110g/Lo
[0066]經(jīng)過納濾單元10處理后得到的納濾截留水18進(jìn)入冷凍結(jié)晶單元12，冷凍結(jié)晶單元12包含有冷凍結(jié)晶分離裝置，通過外部冷卻介質(zhì)將納濾截留水18冷凍降溫，隨著溫度的降低，納濾截留水18中溶解的硫酸鈉達(dá)到過飽和狀態(tài)以結(jié)晶形式析出，并從溶液中分離出來。溶液中的NaCl仍然以溶液形式存在，不會析出，從而得到了純度很高的硫酸鈉產(chǎn)品。冷凍溶液的溫度范圍可以為O?400C，優(yōu)選為O?10°C，進(jìn)一步優(yōu)選為5?8°C，其目的是使硫酸鈉盡可能多地從溶液中結(jié)晶出來并且降低冷凍成本。
[0067]在根據(jù)本實(shí)用新型的處理系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方式中，處理系統(tǒng)還包括氧化分解單元13，其分別與冷凍結(jié)晶單元12和納濾單元10相連，用以使用氧化劑將冷凍結(jié)晶單元12回收硫酸鈉晶體后的廢液進(jìn)行氧化分解處理，并將處理后出水返回納濾單元10重新進(jìn)行納濾處理。氧化分解單元13設(shè)置有氧化裝置，冷凍結(jié)晶單元12的出水進(jìn)入氧化分解單元13后，向其中通入氧化劑使其中的有機(jī)物最終氧化成C O 2和水。冷凍結(jié)晶單元12產(chǎn)生的出水中含有NaCl、飽和的硫酸鈉、以及少量有機(jī)物，這些含NaCl和硫酸鈉的廢水可以返回納濾單元10繼續(xù)對其中的硫酸鈉進(jìn)行濃縮分離，但是過高的有機(jī)物濃度會危害納濾膜組件的運(yùn)行，而在氧化分解單元13通入氧化劑可以將這些有機(jī)物氧化分解，最終轉(zhuǎn)化成CO2和水。
[0068]本實(shí)用新型對氧化劑沒有特別限定，一般選用本領(lǐng)域常見的用于分解有機(jī)物的強(qiáng)氧化劑，在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，氧化劑選用臭氧(O3)，因?yàn)槌粞醯难趸姌O電位更高，氧化能力更強(qiáng)，過量的臭氧會自行分解為氧氣，不會給廢水中帶入其它的有害物質(zhì)，且臭氧可以在堿性條件下使用。O3氧化分解有機(jī)物需要一定的停留時(shí)間，尤其是O3和芳香族化合物的反應(yīng)較慢，而在含鹽廢水(特別是煤化工廢水)經(jīng)過逐級濃縮后其中芳香族化合物的含量較高，因此，為了得到較高的有機(jī)物氧化分解效果，需要保證足夠的O3投加量和氧化接觸時(shí)間，臭氧的投加量優(yōu)選為2000?3000g/m3.h，氧化接觸時(shí)間優(yōu)選為30?500分鐘，進(jìn)一步優(yōu)選為60?360分鐘，最優(yōu)選為180?300分鐘。本實(shí)用新型對于所選用的氧化裝置并無特殊的限定，可以采用本領(lǐng)域常用的臭氧氧化裝置，優(yōu)選為氣液栗混合式，以提供更高的O3溶解效率，進(jìn)一步優(yōu)選以氧氣為氣源的臭氧發(fā)生器，因?yàn)橐匝鯕鉃闅庠吹某粞醢l(fā)生器可以提供更高的臭氧濃度，更高的臭氧濃度有利于有機(jī)物的氧化分解。
[0069]在根據(jù)本實(shí)用新型的處理系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方式中，處理系統(tǒng)還包括第一介質(zhì)過濾單元2，其設(shè)置于澄清軟化單元I和膜過濾單元3之間，通過一種或多種過濾介質(zhì)用以過濾處理。第一介質(zhì)過濾單元2設(shè)置有介質(zhì)過濾器，澄清軟化單元I的出水進(jìn)入介質(zhì)過濾器，在一種或多種過濾介質(zhì)存在下進(jìn)行過濾，以使廢水中的懸浮物含量進(jìn)一步降低到5mg/L以下，濁度降低到5NTU以下。
[0070]介質(zhì)過濾和膜過濾是兩種不同的過濾形式，過濾機(jī)理完全不同。膜過濾屬于絕對過濾，過濾精度高去濁效果更好，介質(zhì)過濾屬于傳統(tǒng)的深層過濾，和膜過濾配合使用，出水水質(zhì)更好，對后續(xù)的反滲透單元的系統(tǒng)運(yùn)行更有利。而且，直接使用膜過濾無法在前面投加絮凝劑等藥劑，一些膠體、兩性氧化物、及大分子有機(jī)物，在未絮凝的條件下無法通過膜過濾截留。本實(shí)用新型的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在使用反滲透脫鹽時(shí)，尤其是在進(jìn)行廢水的深度處理和回用時(shí)，采用介質(zhì)過濾和膜過濾配合使用，能夠顯著改善反滲透系統(tǒng)中膠體的污堵傾向。
[0071]本實(shí)用新型對于介質(zhì)過濾器的形式?jīng)]有特殊限定，可采用本領(lǐng)域通常使用的多介質(zhì)過濾器，多介質(zhì)過濾器可以采用立式、單層臥式或雙層臥式。
[0072]本實(shí)用新型對過濾介質(zhì)的種類也沒有特殊限定，可采用一種或多種本領(lǐng)域通常使用的過濾介質(zhì)，例如石英砂、無煙煤等等。在根據(jù)本實(shí)用新型的處理系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，采用雙介質(zhì)過濾，過濾介質(zhì)選用石英砂及無煙煤，進(jìn)一步優(yōu)選地，過濾介質(zhì)的粒度為:石英砂0.4-0.6mm、無煙煤0.8-1.2mm，濾層厚度優(yōu)選為:石英砂800mm，無煙煤400mm，也可根據(jù)水質(zhì)情況適當(dāng)調(diào)整。
[0073]在根據(jù)本實(shí)用新型的處理系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方式中，處理系統(tǒng)還包括第二介質(zhì)過濾單元7，其設(shè)置于第一反滲透單元6和螯合樹脂軟化單元8之間，通過一種或多種過濾介質(zhì)用以過濾處理。第二介質(zhì)過濾單元7設(shè)置有介質(zhì)過濾器，第一反滲透單元6的反滲透濃水15中，雜質(zhì)、膠體以及SDI值都有所升高，可能對后續(xù)的螯合樹脂軟化單元8和第二反滲透單元9造成損害，因此需要進(jìn)一步過濾去除。經(jīng)過第二介質(zhì)過濾單元7的過濾處理，可使后續(xù)的第二反滲透單元9在高pH值條件下處于連續(xù)清洗運(yùn)行模式下，緩解了膠體、有機(jī)物的污堵和硅化物的結(jié)垢。
[0074]本實(shí)用新型對于介質(zhì)過濾器的形式?jīng)]有特殊限定，可采用本領(lǐng)域通常使用的多介質(zhì)過濾器，多介質(zhì)過濾器可以采用立式、單層臥式或雙層臥式。
[0075]本實(shí)用新型對過濾介質(zhì)的種類也沒有特殊限定，可采用一種或多種本領(lǐng)域通常使用的過濾介質(zhì)，例如石英砂、無煙煤等等。在根據(jù)本實(shí)用新型的處理系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，采用雙介質(zhì)過濾，過濾介質(zhì)選用石英砂及無煙煤，進(jìn)一步優(yōu)選地，過濾介質(zhì)的粒度為:石英砂0.4-0.6mm、無煙煤0.8-1.2mm，濾層厚度優(yōu)選為:石英砂800mm，無煙煤400mm，也可根據(jù)水質(zhì)情況適當(dāng)調(diào)整。
[0076]在根據(jù)本實(shí)用新型的處理系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施方式中，處理系統(tǒng)還可以包括電解單元11，其與納濾單元10相連，用以將納濾單元10的納濾透過水進(jìn)行電解處理。經(jīng)過納濾單元10處理后得到的納濾透過水17進(jìn)入電解單元11，電解單元11設(shè)置有電解裝置，納濾透過水17中含有高濃度的NaC I和少量KCI及NaNO3，滿足電解裝置對電解液中雜質(zhì)濃度的要求，在電解裝置11中，以氯化鈉溶液為電解質(zhì)，電解產(chǎn)生H2、C12和NaOH產(chǎn)品。電解裝置產(chǎn)生的淡鹽水19循環(huán)回納濾單元10的出水端。本實(shí)用新型對電解裝置并沒有特殊的限定，例如可以采用本領(lǐng)域公知的離子膜燒堿或者隔膜燒堿所用的電解裝置。
[0077]綜上所述，本實(shí)用新型提供的處理系統(tǒng)包括若干處理單元，可實(shí)現(xiàn)多種工作模式?；竟ぷ髂Ｊ桨吻遘浕瘑卧⒛み^濾單元、第一反滲透單元、螯合樹脂軟化單元、第二反滲透單元、納濾單元以及冷凍結(jié)晶單元，通過此工作模式可將含鹽廢水轉(zhuǎn)化為可排放的水以及可利用的化工品或半化工品。在此基本工作模式上，還可選擇性地增加一個(gè)或兩個(gè)介質(zhì)過濾單元、電解單元、氧化分解單元等，可由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際狀況選擇相應(yīng)的處理單元，任意的處理單元選擇組合都包含在本實(shí)用新型的處理系統(tǒng)范圍之中。
[0078]參照附圖1所示，針對本實(shí)用新型的處理系統(tǒng)的含鹽廢水處理方法包括以下步驟:
[0079]澄清軟化步驟，向待處理的含鹽廢水中投加藥劑進(jìn)行澄清、軟化處理；
[0080]膜過濾步驟，將所述澄清軟化步驟的出水通過濾膜組件進(jìn)行膜過濾處理；
[0081]陽離子樹脂軟化步驟，將所述膜過濾步驟的出水通過陽離子交換樹脂進(jìn)行軟化處理；
[0082]除二氧化碳步驟，向所述陽離子樹脂軟化步驟的出水中加入酸，并脫除生成的CO2;
[0083]第一反滲透步驟，調(diào)節(jié)所述除二氧化碳步驟的出水的pH值至8.5以上，然后進(jìn)行反滲透脫鹽處理，并回收反滲透透過水；
[0084]螯合樹脂軟化步驟，將所述第一反滲透步驟的反滲透濃水通過螯合樹脂進(jìn)行軟化處理；
[0085]第二反滲透步驟，將所述螯合樹脂軟化步驟的出水進(jìn)行反滲透脫鹽處理，并回收反滲透透過水；
[0086]納濾步驟，將所述第二反滲透步驟的反滲透濃水通過納濾膜進(jìn)行過濾處理；以及
[0087]冷凍結(jié)晶步驟，將所述納濾步驟的納濾截留水進(jìn)行冷凍結(jié)晶處理回收硫酸鈉晶體。
[0088]在一個(gè)實(shí)施方式中，所述處理方法還包括氧化分解步驟，回收所述冷凍結(jié)晶步驟所得的硫酸鈉晶體后，所得廢液采用氧化劑、尤其是強(qiáng)氧化劑進(jìn)行有機(jī)物的氧化分解處理，處理后出水返回所述納濾步驟繼續(xù)進(jìn)行處理。
[0089]在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述氧化劑為03，03氧化有機(jī)物需要一定停留時(shí)間，尤其是O3和芳香族化合物的反應(yīng)較慢，而在含鹽廢水(特別是煤化工廢水)經(jīng)過逐級濃縮后其中芳香族化合物的含量較高，因此，為了得到較高的有機(jī)物氧化分解效果，需要保證足夠的O3投加量和氧化接觸時(shí)間，優(yōu)選投加量為2000?3000g/m3.h，接觸氧化時(shí)間為180?300分鐘。
[0090]在一個(gè)實(shí)施方式中，所述處理方法在所述澄清軟化步驟和所述膜過濾步驟之間還包括第一介質(zhì)過濾步驟，向所述澄清軟化步驟的出水中投入一種或多種過濾介質(zhì)進(jìn)行過濾處理，然后將所述第一介質(zhì)過濾步驟的出水進(jìn)行所述膜過濾步驟處理。
[0091 ]在一個(gè)實(shí)施方式中，所述處理方法在所述第一反滲透步驟和所述螯合樹脂軟化步驟之間還包括第二介質(zhì)過濾步驟，向所述第一反滲透步驟的反滲透濃水中投入一種或多種過濾介質(zhì)進(jìn)行過濾處理，然后將所述第二介質(zhì)過濾步驟的出水進(jìn)行所述螯合樹脂軟化步驟處理。
[0092]在一個(gè)實(shí)施方式中，所述第一介質(zhì)過濾步驟以及第二介質(zhì)過濾步驟中采用的過濾介質(zhì)為石英砂、無煙煤中的一種或兩種。
[0093]在一個(gè)實(shí)施方式中，所述處理方法還包括電解步驟，將所述納濾步驟的納濾透過水進(jìn)行電解處理。
[0094]在一個(gè)實(shí)施方式中，所述澄清軟化步驟中投加的藥劑為軟化劑、可選的純堿、可選的絮凝劑、可選的混凝劑以及可選的氧化劑;所述軟化劑優(yōu)選為石灰或氫氧化鈉;所述澄清軟化步驟的出水硬度小于100mg/L。
[0095]在一個(gè)實(shí)施方式中，所述螯合樹脂軟化步驟中通過螯合樹脂進(jìn)行軟化處理后的出水硬度降為0.lmg/L以下。
[0096]在一個(gè)實(shí)施方式中，所述陽離子樹脂軟化步驟中的所述陽離子交換樹脂為弱酸陽尚子交換樹脂。
[0097]在一個(gè)實(shí)施方式中，所述納濾截留水中S042—的濃度范圍濃縮為13.6?488g/L;優(yōu)選濃縮為20?110g/L。
[0098]在一個(gè)實(shí)施方式中，所述冷凍結(jié)晶步驟中的冷凍結(jié)晶溫度可以為O?25°C，優(yōu)選可以為5?8°C。
[0099]下面，通過實(shí)施例，進(jìn)一步詳細(xì)說明本實(shí)用新型。
[0100]實(shí)施例1
[0101]按照下述步驟進(jìn)行含鹽廢水處理。
[0102]a、含鹽廢水，有機(jī)物濃度為:⑶Dcr 140mg/L，TDS: 8000mg/L，硬度(以CaTOd+)1000mg/L，堿度(以Ca⑶3計(jì))250mg/L，懸浮物50mg/L。含鹽廢水投加氫氧化鈉、混凝劑PFS、純堿、絮凝劑PAM、氧化劑NaClO等藥劑進(jìn)入澄清池行澄清、軟化處理。其中，40 %氫氧化鈉投加量1.5kg/噸水，混凝劑投加量15ppm，純堿投加量0.35kg/噸水，絮凝劑投加量1.5ppm，氧化劑投加量50ppm(以有效氯成分計(jì))。
[0103]澄清池采用高效澄清池，澄清池斜板區(qū)上升流速按2.2-2.5mm/S設(shè)計(jì)。澄清池出水懸浮物小于10mg/L，硬度小于20mg/L(以CaC03計(jì))，CODcr小于90mg/L。
[0104]b、澄清池出水由栗提升送入多介質(zhì)過濾器，多介質(zhì)過濾器進(jìn)水加酸調(diào)節(jié)pH值到7.5-7.8范圍，多介質(zhì)過濾器內(nèi)裝石英砂和無煙煤，其中，石英砂裝填高度800mm，無煙煤裝填高度400mm，濾速7.0m/h，多介質(zhì)過濾器出水懸浮物小于2mg/L，池度小于5NTU，C0Dcr小于80mg/Lo
[0105]c、多介質(zhì)過濾器出水進(jìn)入超濾膜處理系統(tǒng)，超濾膜采用旭化成UNA-620A型外壓式超濾膜，過濾通量50Lmh/m2，此時(shí)，水回收率為95%。出水懸浮物》Omg/L，出水濁度小于
0.1NTU，出水CODcr小于75mg/L，出水SDI值小于3。
[0106]d、超濾產(chǎn)水進(jìn)入超濾水池，經(jīng)栗提升進(jìn)入弱酸陽床，在弱酸陽床中裝填有弱酸陽離子交換樹脂，弱酸陽床設(shè)計(jì)流速22m/h，出水中硬度(以CaCO3計(jì))小于lmg/L。吸附飽和的樹脂用鹽酸再生，再生周期是72小時(shí)。
[0107]e、前述出水投加鹽酸，使pH值至4.3左右，進(jìn)入脫碳器，同時(shí)向脫碳器中鼓入空氣，使CO2脫除。脫碳器出水中CO2濃度約為5mg/L以下。
[0108]f、脫碳器出水加堿調(diào)節(jié)pH值至8.5以上(或控制濃水側(cè)的pH值在10.5_ 11之間)進(jìn)入反滲透膜裝置，反滲透膜裝置兩段設(shè)計(jì)，分別采用不同壓力等級的抗污染膜(一段采用陶氏BW30FR-400/34i膜原件，二段采用XFRLE-400/34i膜原件)，以18Lmh/m2的設(shè)計(jì)通量，進(jìn)行反滲透處理，反滲透的水回收率為70%，反滲透產(chǎn)水TDS小于300mg/L，反滲透濃水TDS約27000mg/L，反滲透濃水CODcr 250mg/L。
[0109]g、反滲透產(chǎn)水回收利用，濃水進(jìn)入多介質(zhì)過濾器，濾料采用石英砂和無煙煤，其中石英砂裝填高度800mm，無煙煤裝填高度400mm，濾速7m/h。過濾器出水SDI小于5，池度小于INTU0
[0110]h、多介質(zhì)過濾器的出水進(jìn)入螯合床，螯合床內(nèi)裝D851型螯合樹脂，經(jīng)測試，螯合床出水硬度(以CaCO3計(jì))為50?I OOppb。
[0111]1、螯合床出水進(jìn)入高濃鹽水反滲透膜處理系統(tǒng)，高濃鹽水反滲透膜組件采用陶氏SW30HRLE-370/34i型海水反滲透膜原件，操作壓力4.6MPa，設(shè)計(jì)通量17Lmh/m2，高濃鹽水反滲透的水回收率為60%。高濃鹽水反滲透產(chǎn)水了03小于55011^/1，濃水了03約6700011^/1、CODcr 650mg/Lo
[0112]J、高濃鹽水反滲透濃水進(jìn)入納濾膜組件系統(tǒng)，納濾膜組件采用GE公司DK8040型納濾膜組件。納濾透過液CODcr 15mg/l，進(jìn)入電解裝置，生產(chǎn)氫氧化鈉、出和(:12。納濾膜截留液CODcr 4100mg/L，進(jìn)入冷凍結(jié)晶分離裝置，經(jīng)測試，納濾膜截留液中S042—的濃度達(dá)到約110g/Lo
[0113]1、納濾截留液進(jìn)入冷凍結(jié)晶分離裝置，首先將水溫冷卻到5°C，硫酸鈉達(dá)到過飽和狀態(tài)以結(jié)晶形式析出，然后通過離心分離將硫酸鈉晶體從溶液中分離出來。
[0114]m、離心分離的溶液進(jìn)入高級氧化裝置，在高級氧化裝置內(nèi)，向廢水中通入O3，臭氧氧化裝置以氧氣為氣源，臭氧的投加量為3000g/m3.h，氧化接觸時(shí)間為300分鐘，經(jīng)檢測，臭氧氧化后廢水中COD濃度為358mg/L。
[0115]n、臭氧氧化后的含鹽廢水返回到納濾膜組件的進(jìn)水端，電解裝置的淡鹽水返回納濾膜組件的產(chǎn)水端。
[0116]由實(shí)施例1可知，通過澄清軟化、介質(zhì)過濾和超濾膜過濾去除了含鹽廢水中的大部分硬度、懸浮物和膠體，通過弱酸陽離子樹脂軟化和脫碳器去除了剩余的部分暫時(shí)硬度和永久硬度(即Ca2+、Mg2+、C032—及HC03—)，再經(jīng)反滲透處理后使大部分的水得到回收，含鹽廢水得到濃縮，反滲透濃水再經(jīng)多介質(zhì)過濾器過濾除去了膠體，經(jīng)螯合床樹脂吸附后的硬度降低到了 0.01mg/L以下，然后經(jīng)高濃鹽水反滲透系統(tǒng)再次回收了大部分的水，經(jīng)納濾后實(shí)現(xiàn)了硫酸鹽的截留和濃縮，納濾透過液適合電解，而納濾截留液經(jīng)冷凍分離后實(shí)現(xiàn)了硫酸鈉的結(jié)晶和分離，然后該溶液經(jīng)高級氧化后除去了其中的大部分有機(jī)物，再次回到納濾膜處理單元進(jìn)行硫酸鈉的截留和濃縮。
[0117]通過這些處理步驟，可將含鹽廢水中的有機(jī)物、鹽與水分離，不需要對廢水進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶處理，也不會產(chǎn)生含有機(jī)物的無法利用的混鹽，可以把含鹽廢水轉(zhuǎn)化成淡水和水處理過程中需要外購的堿、芒硝等化工產(chǎn)品以及少量主要由CaCO3和Mg(OH)2組成的無機(jī)固體廢物。本實(shí)用新型提供的處理方法和處理系統(tǒng)可大大改善反滲透和納濾系統(tǒng)的結(jié)垢和污堵傾向，確保系統(tǒng)能夠長期、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行，而且含鹽廢水全部得到了資源化的回收和利用，濃水在系統(tǒng)中也全部得到了處理，沒有二次污染，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
[0118]雖然已參照典型實(shí)施例描述了本實(shí)用新型，但應(yīng)當(dāng)理解，所用的術(shù)語是說明和示例性、而非限制性的術(shù)語。由于本實(shí)用新型能夠以多種形式具體實(shí)施而不脫離本實(shí)用新型的精神或?qū)嵸|(zhì)，所以應(yīng)當(dāng)理解，上述實(shí)施例不限于任何前述的細(xì)節(jié)，而應(yīng)在所附權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)廣泛地解釋，因此落入權(quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的全部變化和改型都應(yīng)為所附權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種含鹽廢水的處理系統(tǒng)，包括以下處理單元: 澄清軟化單元，用以向待處理的含鹽廢水投加藥劑進(jìn)行澄清、軟化處理； 膜過濾單元，與所述澄清軟化單元相連，設(shè)置有濾膜組件，用以將所述澄清軟化單元的出水通過所述濾膜組件進(jìn)行膜過濾處理； 陽離子樹脂軟化單元，與所述膜過濾單元相連，用以將所述膜過濾單元的出水通過陽離子交換樹脂進(jìn)行軟化處理； 除二氧化碳單元，與所述陽離子樹脂軟化單元相連，用以將所述陽離子樹脂軟化單元的出水中的CO2脫除； 第一反滲透單元，與所述除二氧化碳單元相連，用以將所述除二氧化碳單元的出水進(jìn)行反滲透脫鹽處理； 螯合樹脂軟化單元，與所述第一反滲透單元相連，用以將所述第一反滲透單元的反滲透濃水通過螯合樹脂進(jìn)行軟化處理； 第二反滲透單元，與所述螯合樹脂軟化單元相連，用以將所述螯合樹脂軟化單元的出水進(jìn)行反滲透脫鹽處理； 納濾單元，與所述第二反滲透單元相連，用以將所述第二反滲透單元的反滲透濃水通過納濾膜進(jìn)行過濾處理；以及 冷凍結(jié)晶單元，與所述納濾單元相連，用以將所述納濾單元的納濾截留水進(jìn)行冷凍結(jié)晶處理回收硫酸鈉晶體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述處理系統(tǒng)還包括氧化分解單元，分別與所述冷凍結(jié)晶單元和所述納濾單元相連，用以使用氧化劑將所述冷凍結(jié)晶單元回收硫酸鈉晶體后的廢液進(jìn)行有機(jī)物氧化分解處理，并將處理后出水返回所述納濾單元。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述處理系統(tǒng)還包括第一介質(zhì)過濾單元，其設(shè)置于所述澄清軟化單元和所述膜過濾單元之間，含有一種或多種過濾介質(zhì)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述處理系統(tǒng)還包括電解單元，與所述納濾單元相連，用以將所述納濾單元的納濾透過水進(jìn)行電解處理。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述第一介質(zhì)過濾單元采用的過濾介質(zhì)為石英砂、無煙煤中的一種或兩種。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述處理系統(tǒng)還包括第二介質(zhì)過濾單元，其設(shè)置于所述第一反滲透單元和所述螯合樹脂軟化單元之間，含有一種或多種過濾介質(zhì)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述處理系統(tǒng)還包括電解單元，與所述納濾單元相連，用以將所述納濾單元的納濾透過水進(jìn)行電解處理。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述第二介質(zhì)過濾單元采用的過濾介質(zhì)為石英砂、無煙煤中的一種或兩種。9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述處理系統(tǒng)還包括電解單元，與所述納濾單元相連，用以將所述納濾單元的納濾透過水進(jìn)行電解處理。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述陽離子樹脂軟化單元使用的陽離子交換樹脂為弱酸陽離子交換樹脂。
【文檔編號】C02F9/08GK205442916SQ201521128658
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月29日
【發(fā)明人】胡驚雷, 方忠海, 周偉, 何姣
【申請人】美景（北京）環(huán)?？萍加邢薰?br>