CN104529035B - 一种高浓度有机废水零排放处理系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高浓度有机废水零排放处理系统，该系统包括：依次连接的预处理系统、超滤系统、纳滤系统和反渗透系统；预处理系统设有废水进水口；反渗透系统设有回用出水口；纳滤系统的浓水出水口和反渗透系统的浓水出水口均与高压反渗透系统连接，高压反渗透系统的出水口连接至反渗透系统的回用出水口；高压反渗透系统的浓水口连接至蒸发结晶系统，蒸发结晶系统的出水口连接至反渗透系统的回用出水口；蒸发结晶系统设有与固体回收装置连接的固体结晶物出口。该系统通过多种设备有机组合、能够实现多级处理高浓度有机废水，将高浓度有机废水处理后达标回用、实现零排放。
Description
技术领域
本发明涉及水处理技术，尤其涉及一种用在工业高浓度有机废水的零排放处理系统及方法，属于工业废水处理技术领域。
背景技术
水资源短缺已成为制约我国经济和社会发展的重要因素。工业取水量占全国取水量的20％，其中主要的高耗水行业为火力发电、纺织、造纸、钢铁和石油化工工业。为进一步加强工业节水工作，缓解我国水资源的供需矛盾，遏制水环境恶化的势头，促进工业经济与水资源及环境的协调发展，2005年颁布的《中国节水技术政策大纲》首先提出了发展外排废水回用和“零排放”技术的要求。2007年11月国家新颁布的《国家环境保护“十一五”规划》更明确要求在钢铁、电力、化工、煤炭等重点行业推广废水循环利用，努力实现废水少排放或零排放。
目前国内较普遍采用的废水零排放处理工艺主要以普通膜法+蒸发结晶为核心的处理工艺，此类工艺目前存在着运行不稳定、膜容易污赌、投资及运行费用高等问题，未能实现真正的零排放，特别是未能实现对高浓度有机废水低能耗处理实现零排放。
发明内容
基于上述现有技术所存在的问题，本发明提供一种高浓度有机废水的零排放处理系统及方法，在保证系统稳定运行的情况下，对有机废水处理后实现零排放，彻底解决工业企业的废水排放问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种高浓度有机废水零排放处理系统，该系统包括：
依次连接的预处理系统、超滤系统、纳滤系统和反渗透系统；所述预处理系统设有废水进水口；
所述反渗透系统设有回用出水口；
所述纳滤系统的浓水出水口和反渗透系统的浓水出水口均与高压反渗透系统连接，高压反渗透系统的的出水口连接至所述反渗透系统的回用出水口；
高压反渗透系统的浓水口连接至蒸发结晶系统，所述蒸发结晶系统的出水口连接至所述反渗透系统的回用出水口；
所述蒸发结晶系统的设有与固体回收装置连接的固体结晶物出口。
本发明还提供一种高浓度有机废水零排放处理方法，采用本发明所述的处理系统，包括以下步骤：
废水依次进入所述处理系统的预处理系统、超滤系统、纳滤系统和反渗透系统依次进行预处理、超滤处理、纳滤处理和反渗透处理，反渗透处理后的出水回用；
所述纳滤处理和反渗透处理的浓水进入所述处理系统的高压反渗透系统进行高压反渗透处理，高压反渗透处理后的出水进入蒸发结晶系统进行蒸发结晶处理，产生的冷凝水出水回用，产生的固体结晶物外运处置。
本发明的有益效果为：由预处理系统、超滤系统、纳滤系统、反渗透系统、高压反渗透系统和蒸发结晶系统有机组合形成一种能实现预处理、多级膜过滤并蒸发结晶结合的对废水进行处理的系统，膜过滤装置结构紧凑，占地面积较小节约占地，投资费用低。自动化程度高，操作运行简便，能有效实现处理后废水零排放。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例提供的高浓度有机废水的零排放处理系统示意图；
图中：1-调节池、2-砂滤器、3-活性炭过滤器、4-超滤系统、5-纳滤系统、6-反渗透系统、7-高压反渗透装置、8-蒸发结晶系统、9-反渗透系统的浓水出口、10-蒸发结晶系统的出水口、11-纳滤系统的浓水出口。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明实施例提供一种高浓度有机废水零排放处理系统，该系统包括：
依次连接的预处理系统、超滤系统、纳滤系统和反渗透系统；预处理系统设有废水进水口；
反渗透系统设有回用出水口；
纳滤系统的浓水出水口和反渗透系统的浓水出水口均与高压反渗透系统连接，高压反渗透系统的的出水口连接至所述反渗透系统的回用出水口；
高压反渗透系统的浓水口连接至蒸发结晶系统，所述蒸发结晶系统的出水口连接至所述反渗透系统的回用出水口；
蒸发结晶系统的设有与固体回收装置连接的固体结晶物出口。
上述处理系统中，预处理系统包括：依次连接的调节池、砂滤器和活性炭过滤器；调节池上设置废水进水口。其中，砂滤器采用内部装填石英砂和无烟煤的压力式砂滤器；活性炭过滤器采用内部装填大颗粒活性炭的压力式活性炭过滤器。预处理系统处理时，可向废水中投加混凝剂和絮凝剂，通过石英砂、活性炭的截留吸附作用，去除水中大部分的悬浮物、胶体等物质。
上述处理系统中，超滤系统包括：依次连接的40微米保安过滤器、超滤装置和超滤产水池，超滤产水池内设有连接纳滤系统的超滤产水提升泵。在40微米保安过滤器和超滤装置的作用下，进一步去除水体中的悬浮物、胶体等杂质，保护后续膜装置安全运行。其中，超滤装置进行超滤处理时可采用错流过滤，该超滤装置设有清洗装置，每间隔0.5小时对超滤装置进行一次反冲洗。
纳滤系统包括：依次连接的5μm保安过滤器、第一高压泵和纳滤产水池，纳滤产水池内设有连接反渗透系统的纳滤产水提升泵；通过该纳滤系统的纳滤装置可去除水中绝大部分可溶性盐分、胶体、有机物及微生物，回收率为80％～85％，二价及高价盐脱盐率为90％以上。
反渗透系统包括：依次连接的5μm保安过滤器,第二高压泵和反渗透装置。通过反渗透装置主要进一步去除有机物、盐分等，回收率为80％～85％。
上述处理系统中，超滤装置采用外压式超滤膜，外压式超滤膜的滤过直径为0.01～0.1μm，膜通量为30～50l/(m2·h)，超滤膜承受压力为0.05～0.2MPa；
纳滤装置采用抗污染纳滤膜，纳滤膜的膜材质为聚酰胺复合膜，流道宽度为28～40mil，纳滤膜承受压力为0.1～2.0MPa；
反渗透装置采用抗污染反渗透膜，反渗透膜的膜材质为聚酰胺复合膜，流道宽度为28～40mil，反渗透膜承受压力为0.1～2.0MPa。
上述处理系统中，高压反渗透系统包括：依次连接的第三高压泵和高压反渗透装置。该高压反渗透装置采用碟管式膜组件，膜通量为15～30l/(m2·h)，膜承受的最高压力为12MPa，单个环路循环流量比值为50％～100％。该高压反渗透装置采用碟片式膜组件，出水稳定达标，不受进水水质的影响。
上述处理系统中，蒸发处理子系统包括：依次连接的进水泵、调节罐、蒸发进料罐、进料泵、板式换热器、除氧器和蒸发器盐水槽；蒸发器盐水槽经循环泵与蒸发器溢流箱连接；板式换热器和除氧器均设在蒸发器壳体内，蒸发器盐水槽设在蒸发器壳体底部，蒸发器溢流箱设在蒸发器顶部，溢流箱出口对应于板式换热器；机械蒸汽压缩机与蒸发器壳体连通；
结晶处理子系统包括：依次连接的进水泵、带有搅拌器的结晶进料罐、结晶进料泵、结晶循环泵、结晶加热器和结晶器；结晶器设有冷凝器，结晶器的蒸发蒸馏液出口和冷凝器的出水口均与蒸发处理子系统的板式换热器连接。
上述处理系统中，超滤、纳滤、反渗透系统均采用压力作为分离动力，设备运行稳定可靠，自动化程度高，并且纳滤系统、反渗透系统采用多段式设计，回收率高。而蒸发结晶的蒸发工艺综合利用了降膜蒸发、液体布膜和机械蒸汽压缩(MVC)技术，结晶工艺采用了强制循环闪蒸结晶、高效传热和混合盐结晶技术，运行稳定，真正实现废水零排放。
本发明实施例还提供一种高浓度有机废水零排放处理方法，采用本发明的处理系统，包括以下步骤：
废水依次进入处理系统的预处理系统、超滤系统、纳滤系统和反渗透系统依次进行预处理、超滤处理、纳滤处理和反渗透处理，反渗透处理后的出水回用；
纳滤处理和反渗透处理的浓水进入处理系统的高压反渗透系统进行高压反渗透处理，高压反渗透处理后的出水回用；
高压反渗透处理后的浓水进入蒸发结晶系统进行蒸发结晶处理，产生的冷凝水出水回用，产生的固体结晶物外运处置。
上述处理方法中，预处理包括：废水依次进入预处理系统的调节池、砂滤器、活性炭过滤器和第一保安过滤器进行调节后进行多级过滤；
蒸发结晶处理中：蒸发工艺采用蒸发工艺综合利用了降膜蒸发、液体布膜和机械蒸汽压缩；结晶工艺采用强制循环闪蒸结晶与高效传热和混合盐结晶。
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
参照附图1，本发明处理废水的过程如下：
首先高浓度有机废水先进入调节池经泵提升至砂滤器、活性炭过滤器，活性炭过滤器的出水至中间水池；
中间水池的水经泵提升至超滤系统的40微米保安过滤器、自清洗过滤器、超滤装置(设有清洗装置)，进一步去除水体中的悬浮物、胶体等杂质，保护后续膜装置安全运行；超滤膜采用外压式，超滤膜采用错流过滤，错流量控制在10％～50％，控制运行压力在0.05～0.2MPa，超滤设备每间隔0.5小时进行一次反冲洗。
超滤产水通过增压泵进入纳滤系统的纳滤装置，纳滤装置采用三段式设计，每段均设置流量计及压力表，并设置段间增压泵、循环泵。控制回收率在80％～85％。纳滤装置设置开机、停机自动冲洗，并且每2小时快速冲洗一次。
纳滤产水经泵提升送至反渗透系统的5μm保安过滤器,再由高压泵加压送至反渗透装置,反渗透采用三段式设计，每段均设置流量计及压力表，并设置段间增压泵、循环泵。控制回收率在80％～85％。设置开机、停机自动冲洗，并且每2小时快速冲洗一次。
反渗透的产品水进入回用水池，纳滤浓水和反渗透浓水经高压泵加压送至高压反渗透系统，所述高压反渗透系统的高压反渗透装置采用碟管式膜组件，膜通量为15～30l/(m2·h)，膜承受的最高压力为12MPa，单个环路循环流量比值为50％～100％。
高压反渗透系统的产水进入回用水池，高压反渗透的浓水经泵提升送至蒸发结晶装置,浓盐水经输送泵送至蒸发含盐废水调节罐缓冲后进入蒸发进料罐，在进料罐中经加药调节后通过进料泵送入板式换热器，换热至温度接近沸点后送入除氧器。经加药、预热和除氧后的浓盐水进入蒸发器盐水槽，并和循环盐水进行混合。循环盐水从蒸发器底部用循环泵送至蒸发器顶部溢流箱，在换热管内被壳侧的蒸汽加热部分汽化，完成降膜蒸发过程。蒸发过程产生的工艺蒸汽经机械蒸汽压缩机升温升压提高蒸汽品质后进入蒸发器壳侧，作为蒸发系统的热源。蒸汽冷凝的产品水与料液换热后送出去回用。
蒸发系统排出的高浓盐水进入带有搅拌器的结晶进料罐，由结晶进料泵输送至结晶循环泵出口处，与结晶器循环浆料进行混合，进入结晶加热器，经过加热后送入结晶器闪蒸。闪蒸产生的蒸汽被冷凝器冷凝冷却并与蒸发蒸馏液混合送入板式换热器加热料液，最后送出去回用。结晶系统产生的浓盐浆经过离心脱水机分离出固体废渣，送至渣场做进一步处理。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种高浓度有机废水零排放处理系统，其特征在于，该系统包括：
依次连接的预处理系统、超滤系统、纳滤系统和反渗透系统；所述预处理系统设有废水进水口；
所述预处理系统包括：依次连接的调节池、砂滤器、活性炭过滤器和第一保安过滤器；所述调节池上设置所述废水进水口；
所述反渗透系统设有回用出水口；
所述纳滤系统的浓水出水口和反渗透系统的浓水出水口均与高压反渗透系统连接，高压反渗透系统的出水口连接至所述反渗透系统的回用出水口；所述纳滤系统包括：依次连接的5μm保安过滤器、第一高压泵和纳滤产水池，所述纳滤产水池内设有连接所述反渗透系统的纳滤产水提升泵；
高压反渗透系统的浓水口连接至蒸发结晶系统，所述蒸发结晶系统的出水口连接至所述反渗透系统的回用出水口；
所述蒸发结晶系统设有与固体回收装置连接的固体结晶物出口。
2.根据权利要求1所述的一种高浓度有机废水零排放处理系统，其特征在于，所述砂滤器采用内部装填石英砂和无烟煤的压力式砂滤器；
活性炭过滤器采用内部装填大颗粒活性炭的压力式活性炭过滤器；
所述第一保安过滤器采用40微米保安过滤器。
3.根据权利要求1至2任一项所述的一种高浓度有机废水零排放处理系统，其特征在于，所述超滤系统包括：依次连接的40μm保安过滤器、超滤装置和超滤产水池，所述超滤产水池内设有连接所述纳滤系统的超滤产水提升泵；
所述反渗透系统包括：依次连接的5μm保安过滤器,第二高压泵和反渗透装置。
4.根据权利要求3所述的一种高浓度有机废水零排放处理系统，其特征在于，所述超滤装置采用外压式超滤膜，外压式超滤膜的滤过直径为0.01～0.1μm，膜通量为30～50L /(m2·h)，超滤膜承受压力为0.05～0.2MPa；
所述纳滤装置采用抗污染纳滤膜，纳滤膜的膜材质为聚酰胺复合膜，流道宽度为28～40mil，纳滤膜承受压力为0.1～2.0MPa；
所述反渗透装置采用抗污染反渗透膜，反渗透膜的膜材质为聚酰胺复合膜，流道宽度为28～40mil，反渗透膜承受压力为0.1～2.0MPa。
5.根据权利要求1至2任一项所述的一种高浓度有机废水零排放处理系统，其特征在于，所述高压反渗透系统包括：依次连接的第三高压泵和高压反渗透装置。
6.根据权利要求5所述的一种高浓度有机废水零排放处理系统，其特征在于，所述高压反渗透装置采用碟管式膜组件，膜通量为15～30L /(m2·h)，膜承受的最高压力为12MPa，单个环路循环流量比值为50％～100％。
7.根据权利要求1至2任一项所述的一种高浓度有机废水零排放处理系统，其特征在于，所述蒸发结晶系统由依次连接的蒸发处理子系统、结晶处理子系统和离心脱水机构成；
所述蒸发处理子系统包括：依次连接的进水泵、调节罐、蒸发进料罐、进料泵、板式换热器、除氧器和蒸发器盐水槽；所述蒸发器盐水槽经循环泵与蒸发器溢流箱连接；所述板式换热器和除氧器均设在蒸发器壳体内，所述蒸发器盐水槽设在所述蒸发器壳体底部，所述蒸发器溢流箱设在所述蒸发器顶部，所述溢流箱出口对应于所述板式换热器；机械蒸汽压缩机与所述蒸发器壳体连通；
所述结晶处理子系统包括：依次连接的进水泵、带有搅拌器的结晶进料罐、结晶进料泵、结晶循环泵、结晶加热器和结晶器；所述结晶器设有冷凝器，所述结晶器的蒸发蒸馏液出口和冷凝器的出水口均与所述蒸发处理子系统的板式换热器连接。
8.一种高浓度有机废水零排放处理方法，其特征在于，采用权利要求1至7任一项所述的处理系统，包括以下步骤：
废水依次进入所述处理系统的预处理系统、超滤系统、纳滤系统和反渗透系统依次进行预处理、超滤处理、纳滤处理和反渗透处理，反渗透处理后的出水回用；
所述纳滤处理和反渗透处理的浓水进入所述处理系统的高压反渗透系统进行高压反渗透处理，高压反渗透处理后的出水回用；
高压反渗透处理后的浓水进入蒸发结晶系统进行蒸发结晶处理，产生的冷凝水出水回用，产生的固体结晶物外运处置。
9.根据权利要求8所述的一种高浓度有机废水零排放处理方法，所述预处理包括：
废水依次进入预处理系统的调节池、砂滤器、活性炭过滤器和第一保安过滤器进行调节后进行多级过滤；
所述蒸发结晶处理为：强制循环闪蒸结晶和/或高效传热和混合盐结晶。
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