CN105800846A - 一种用于反渗透浓水处理与零排放的方法与装置 - Google Patents
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Abstract
一种反渗透浓水处理与零排放的方法与装置，其工艺步骤是：首先向废水中投加絮凝剂、助凝剂和除硬剂，搅拌混匀、沉淀，出水进入两级过滤系统，去除残余悬浮物和COD，过滤出水进入阳床离子交换器，去除残余硬度；离子交换出水加酸调节PH至4.3，然后进入除碳器脱除碱度，脱碳出水的pH用碱调至9‑11，进入反渗透系统，反渗透浓水进入MVC蒸发器和结晶器，蒸发结晶，获得产水和浓缩液。通过本发明提供的方法，反渗透浓水的系统回收率可达到90%以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种反渗透（RO）浓水处理与零排放的方法与装置，属于污水处理领域。
技术背景
反渗透（RO）技术的应用涵盖了城市与工业生产给水、污水处理与回用、海水淡化等领域，因此在上述领域均有反渗透浓水的产生。RO浓水中常常含有4000~100000mg/L的盐和100-600mg/L的COD，其种类和浓度与反渗透技术的应用领域及系统的设计回收率有关。RO浓水直接排放会对环境造成不利影响。
目前，国内反渗透浓水的处理方式主要有：（1）浓水回流：浓水回流可以提供系统回收率，但回流率太高会增加膜负担，降低使用寿命；（2）回用：由于RO浓水无悬浮物，有压力且含阻垢剂，故可作为过滤装置的反冲洗水，冲渣水，但有些反渗透浓水中常常含有大量的内分泌干扰物及药物残留等，其中很多也属于环境优先控制污染物，故对这类浓水的回用需要谨慎考虑；（3）资源化利用：RO系统产生的浓水可用于制盐，但这仅限于海水淡化领域；（4）直接排放：将RO浓水和废水混合排入污水处理厂，这也是目前最常用的反渗透浓水处置方法；（5）蒸发结晶：蒸发结晶可以实现废水和废盐的回收，目前常见的蒸发结晶方式为多效蒸发，但多效蒸发的整个蒸发系统比较复杂，其运行成本也不容忽视。
上文所提及的反渗透浓水处置方法，在浓水产生量较少时尚可一用。但目前反渗透浓水的设计回收率常常在50%-80%之间。随着反渗透技术的日趋普及，反渗透浓水的产生量越来越大，传统的反渗透处理方式已经不能适应技术发展的需要了。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种反渗透浓水处理与零排放的方法与装置，本发明的技术方案如下：
一种反渗透浓水处理与零排放的方法，包括以下步骤：
1） 混凝沉淀：向反渗透浓水中投加混凝剂、助凝剂和除硬剂，快速混匀，混匀后的浓水进入混凝反应池，混凝反应池的出水进入沉淀池；
2） 二级过滤：沉淀池出水首先进入第一级过滤器，去除悬浮物；然后进入第二级过滤器，去除溶解性有机物；
3） 离子交换：二级过滤的出水经中间水池，进入离子交换床，进一步去除硬度；
4） 脱碳：离子交换柱出水调节PH后进入除碳器，去除碳酸根和重碳酸根离子；
5） 反渗透：除碳器出水进入一级两段反渗透系统，进行浓缩；
6） 蒸发结晶：反渗透浓水进入低能耗蒸发系统，进一步浓缩，获得浓缩液和冷凝水；
进一步地，所述的反渗透浓水的混凝沉淀，投加的混凝剂可以是聚合氯化铝、氯化铁、聚合硫酸铁；投加的助凝剂可以是活化硅酸或聚丙烯酰胺；除硬剂可以是氢氧化钙、氢氧化钙/碳酸钠或氢氧化钠。
进一步地，所述的反渗透浓水的混凝沉淀，药剂的投加顺序为：除硬剂—混凝剂—助凝剂。
进一步地，所述的反渗透浓水的混凝沉淀，所采用的药剂混匀方式为机械搅拌混匀，搅拌速度梯度为700-1000 s-1，所采用的混凝反应池为多级机械搅拌反应池，搅拌速度梯度为20-70
s-1。
进一步地，所述的反渗透浓水的二级过滤，第一级过滤器为多介质过滤器，滤料为双层，上层滤料为无烟煤，下层为石英砂；第二级过滤器为活性炭过滤器，所采用的活性炭为煤质颗粒活性炭；活性炭床的进水浊度小于10NTU。
进一步地，所述的反渗透浓水的离子交换，所选用的树脂为强酸性离子交换树脂。
进一步地，所述的反渗透浓水的脱碳，在脱碳之前，需加酸调节除碳器的进水pH至4。
进一步地，所述的反渗透浓水的脱碳，除碳器所用的填料为聚丙烯多面空心球。
进一步地，所述的反渗透浓水的反渗透处理，反渗透系统进水的PH需加碱调至9-11。
进一步地，所述的反渗透浓水的反渗透处理，反渗透系统为一级两段式，系统设计回收率为85-90%。
进一步地，所述的反渗透浓水的蒸发结晶，所采用的蒸发器为机械蒸汽压缩蒸发器；进入蒸发器的污水，pH需预先调节至5.5-6.5。
进一步地，所述的反渗透浓水的蒸发结晶，所采用的结晶器为盐水浓缩器；需要根据废水水质，向待结晶的废水中投加硫酸钙；从浓缩器中获得的浓缩液，送至干燥器或蒸发塘。
进一步地，所述的反渗透浓水的混凝沉淀，将两级过滤器的反洗水、离子交换床的再生废液、反渗透系统的清洗水，回流至混凝工段并调节pH至中性，重新处理。
一种反渗透浓水处理与零排放的装置，包括：
1） 混凝沉淀装置：用于去除浓水中的悬浮物和硬度；
2） 二级过滤装置，用于去除混凝出水中的残余悬浮物和COD，与所述的混凝沉淀装置连接；
3） 离子交换装置，用于进一步去除硬度，与所述的二级过滤装置相连；
4） 脱碳装置，用于脱除剩余碱度，与所述的离子交换装置连接；
5） 反渗透装置，用于废水的脱盐净化，与所述的脱碳装置连接；
6） 蒸发结晶装置，用于反渗透浓水的进一步浓缩，与所述的反渗透装置连接。
本发明的有益效果如下：
（1）
通过混凝沉淀去除反渗透浓水中的悬浮物、一部分COD、一部分硬度，通过二级过滤进一步去除悬浮物和COD；保证了后续离子交换和反渗透工段在稳定进水水质条件下运行；
（2）
本发明中，反渗透系统的回收率可达到90%以上；脱盐率可达95%以上；
（3）
通过提高反渗透进水pH值，有效减缓反渗透膜的污染状况，运行过程中不需要投加阻垢剂；有效提高反渗透膜通量，远远高于普通反渗透装置75%的回收率；
（4）
蒸发结晶工段采用MVC蒸发器，其运行成本大大低于传统的多效蒸发工艺；采用种盐（硫酸钙）结晶技术，可获得固溶物含量300000ppm的浓缩液，最大限度的减少了废液的产生量；
（5）
本发明中，过滤器的反冲洗水、离子交换冲洗水和再生废液，以及反渗透系统清洗水，重新回流至原水端处理，减少了系统的废水排放量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提出的用于反渗透浓水处理与零排放的方法的步骤图；
图2为本发明提出的用于反渗透浓水处理与零排放的装置的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种反渗透浓水处理与零排放的方法，包括以下步骤：
1） 混凝沉淀：向反渗透浓水中投加混凝剂、助凝剂和除硬剂，快速混匀，混匀后的浓水进入混凝反应池，混凝反应池的出水进入沉淀池；
2） 二级过滤：沉淀池出水首先进入第一级过滤器，去除悬浮物；然后进入第二级过滤器，去除溶解性有机物；
3） 离子交换：二级过滤的出水经中间水池，进入离子交换床，进一步去除硬度；
4） 脱碳：离子交换柱出水调节PH后进入除碳器，去除碳酸根和重碳酸根离子；
5） 反渗透：除碳器出水进入一级两段反渗透系统，进行浓缩；
6） 蒸发结晶：反渗透浓水进入低能耗蒸发系统，进一步浓缩，获得浓缩液和冷凝水；
优选地，所述的反渗透浓水的混凝沉淀，投加的混凝剂可以是聚合氯化铝、氯化铁、聚合硫酸铁；投加的助凝剂可以是活化硅酸或聚丙烯酰胺；除硬剂可以是氢氧化钙、氢氧化钙/碳酸钠或氢氧化钠。
优选地，所述的反渗透浓水的混凝沉淀，药剂的投加顺序为：除硬剂—混凝剂—助凝剂。
优选地，所述的反渗透浓水的混凝沉淀，所采用的药剂混匀方式为机械搅拌混匀，搅拌速度梯度为700-1000 s-1，所采用的混凝反应池为多级机械搅拌反应池，搅拌速度梯度为20-70
s-1。
优选地，所述的反渗透浓水的二级过滤，第一级过滤器为多介质过滤器，滤料为双层，上层滤料为无烟煤，下层为石英砂；第二级过滤器为活性炭过滤器，所采用的活性炭为煤质颗粒活性炭；活性炭床的进水浊度小于10NTU。
优选地，所述的反渗透浓水的离子交换，所选用的树脂为强酸性离子交换树脂。
优选地，所述的反渗透浓水的脱碳，在脱碳之前，需加酸调节除碳器的进水pH至4。
优选地，所述的反渗透浓水的脱碳，除碳器所用的填料为聚丙烯多面空心球。
优选地，所述的反渗透浓水的反渗透处理，反渗透系统进水的PH需加碱调至9-11。
优选地，所述的反渗透浓水的反渗透处理，反渗透系统为一级两段式，系统设计回收率为85-90%。
优选地，所述的反渗透浓水的蒸发结晶，所采用的蒸发器为机械蒸汽压缩蒸发器；进入蒸发器的污水，pH需预先调节至5.5-6.5。
优选地，所述的反渗透浓水的蒸发结晶，所采用的结晶器为盐水浓缩器；需要根据废水水质，向待结晶的废水中投加硫酸钙；从浓缩器中获得的浓缩液，送至干燥器或蒸发塘。
优选地，所述的反渗透浓水的混凝沉淀，将两级过滤器的反洗水、离子交换床的再生废液、反渗透系统的清洗水，回流至混凝工段并调节pH至中性，重新处理。
一种反渗透浓水处理与零排放的装置，包括以下部分：
1） 混凝沉淀装置：用于去除浓水中的悬浮物和硬度；
2） 二级过滤装置，用于去除混凝出水中的残余悬浮物和COD，与所述的混凝沉淀装置连接；
3） 离子交换装置，用于进一步去除硬度，与所述的二级过滤装置相连；
4） 脱碳装置，用于脱除剩余碱度，与所述的离子交换装置连接；
5） 反渗透装置，用于废水的脱盐净化，与所述的脱碳装置连接；
6） 蒸发结晶装置，用于反渗透浓水的进一步浓缩，与所述的反渗透装置连接。
本发明所述的一种反渗透浓水处理与零排放的方法与装置，具有以下优点：
（1）
通过混凝沉淀去除反渗透浓水中的悬浮物、一部分COD、一部分硬度，通过二级过滤进一步去除悬浮物和COD；保证了后续离子交换和反渗透工段在稳定进水水质条件下运行；
（2）
本发明中，反渗透系统的回收率可达到90%以上；脱盐率可达95%以上；
（3）
通过提高反渗透进水pH值，有效减缓反渗透膜的污染状况，运行过程中不需要投加阻垢剂；有效提高反渗透膜通量，远远高于普通反渗透装置75%的回收率；
（4）
蒸发结晶工段采用MVC蒸发器，其运行成本大大低于传统的多效蒸发工艺；采用种盐（硫酸钙）结晶技术，可获得固溶物含量300000ppm的浓缩液，最大限度的减少了废液的产生量；
（5）
本发明中，过滤器的反冲洗水、离子交换冲洗水和再生废液，以及反渗透系统清洗水，重新回流至原水端处理，减少了系统的废水排放量。
以下列举几个实例来说明本发明的效果，但本发明的保护范围并非仅限于此。
实施实例
1:
某石化企业反渗透系统浓水水质见下表：
首先向废水中400mg/L氢氧化钠和5mg/L
PAC，搅拌混匀、沉淀，出水进入两级过滤系统，去除残余悬浮物和COD，过滤出水进入阳床离子交换器，去除残余硬度；离子交换出水加15%的盐酸调节PH至4.3，然后进入鼓风除碳器，脱除碱度，脱碳出水的pH用15% NaOH调至10.5，进入反渗透系统，反渗透浓水进入MVC蒸发器和结晶器，蒸发结晶。通过本发明提供的方法，反渗透浓水的系统回收率可达到90%以上。
实施实例
2:
某电厂的反渗透系统浓水水质见下表：
首先向废水中投加氢氧化钙、PAC和PAM，搅拌混匀、沉淀，出水进入两级过滤系统，去除残余悬浮物和COD，过滤出水进入阳床离子交换器，去除残余硬度；离子交换出水加盐酸调节PH至4，然后进入鼓风除碳器，脱除碱度，脱碳出水的pH用15% NaOH调至10.5，进入反渗透系统，反渗透浓水进入MVC蒸发器和结晶器，蒸发结晶。通过本发明提供的方法，反渗透浓水的系统回收率可达到95%。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种反渗透浓水处理与零排放的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：混凝沉淀：向反渗透浓水中投加混凝剂、助凝剂和除硬剂，快速混匀，混匀后的浓水进入混凝反应池，混凝反应池的出水进入沉淀池；
步骤二：二级过滤：沉淀池出水首先进入第一级过滤器，去除悬浮物；然后进入第二级过滤器，去除溶解性有机物；
步骤三：离子交换：二级过滤的出水经中间水池，进入离子交换床，进一步去除硬度；
步骤四：脱碳：离子交换柱出水调节PH后进入除碳器，去除碳酸根和重碳酸根离子；
步骤五：反渗透：除碳器出水进入一级两段反渗透系统，进行浓缩；
步骤六：蒸发结晶：反渗透浓水进入低能耗蒸发系统，进一步浓缩，获得浓缩液和冷凝水。
2.根据权利1所要求的一种反渗透浓水处理与零排放的方法，其特征在于：所述的反渗透浓水的混凝沉淀，投加的混凝剂可以是聚合氯化铝、氯化铁、聚合硫酸铁；投加的助凝剂可以是活化硅酸或聚丙烯酰胺；除硬剂可以是氢氧化钙、氢氧化钙/碳酸钠或氢氧化钠；药剂的投加顺序为：除硬剂—混凝剂—助凝剂。
3.根据权利1所要求的一种反渗透浓水处理与零排放的方法，其特征在于：所述的反渗透浓水的混凝沉淀，所采用的药剂混匀方式为机械搅拌混匀，搅拌速度梯度为700-1000 s-1，所采用的混凝反应池为多级机械搅拌反应池，搅拌速度梯度为20-70 s-1。
4.根据权利1所要求的一种反渗透浓水处理与零排放的方法，其特征在于：所述的反渗透浓水的二级过滤，第一级过滤器为多介质过滤器，滤料为双层，上层滤料为无烟煤，下层为石英砂；第二级过滤器为活性炭过滤器，所采用的活性炭为煤质颗粒活性炭；活性炭床的进水浊度小于10NTU。
5.根据权利1所要求的一种反渗透浓水处理与零排放的方法，其特征在于所述的反渗透浓水的离子交换，所选用的树脂为强酸性离子交换树脂。
6.根据权利1所要求的一种反渗透浓水处理与零排放的方法，其特征在于：所述的反渗透浓水的脱碳，在脱碳之前，需加酸调节除碳器的进水pH至4；除碳器所用的填料为聚丙烯多面空心球。
7.根据权利1所要求的一种反渗透浓水处理与零排放的方法，其特征在于：所述的反渗透浓水的反渗透处理，反渗透系统进水的PH需加碱调至9-11；所述的反渗透浓水的反渗透处理，反渗透系统为一级两段式，系统设计回收率为85-90%。
8.根据权利1所要求的一种反渗透浓水处理与零排放的方法，其特征在于：所述的反渗透浓水的蒸发结晶，所采用的蒸发器为机械蒸汽压缩蒸发器；进入蒸发器的污水，pH需预先调节至5.5-6.5；所采用的结晶器为盐水浓缩器；需要根据废水水质，向待结晶的废水中投加硫酸钙；从浓缩器中获得的浓缩液，送至干燥器或蒸发塘。
9.根据权利1所要求的一种反渗透浓水处理与零排放的方法，其特征在于：所述的反渗透浓水的混凝沉淀，将两级过滤器的反洗水、离子交换床的再生废液、反渗透系统的清洗水，回流至混凝工段并调节pH至中性，重新处理。
10.一种反渗透浓水处理与零排放的装置，其特征在于，包括：
1） 混凝沉淀装置：用于去除浓水中的悬浮物和硬度；
2） 二级过滤装置，用于去除混凝出水中的残余悬浮物和COD，与所述的混凝沉淀装置连接；
3） 离子交换装置，用于进一步去除硬度，与所述的二级过滤装置相连；
4） 脱碳装置，用于脱除剩余碱度，与所述的离子交换装置连接；
5） 反渗透装置，用于废水的脱盐净化，与所述的脱碳装置连接；
6） 蒸发结晶装置，用于反渗透浓水的进一步浓缩，与所述的反渗透装置连接。
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