专利名称：一种将含盐废水处理到零排放、并回收利用的方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种含盐废水的处理方法，更准确地说，涉及一种将含盐废水经过多级处理单元处理后，将水和固体物质分别回收的一种含盐废水的处理方法及其系统。
背景技术：
水资源是基础性的自然资源和战略性的经济资源，是经济社会可持续发展和维持生态平衡、保持环境优美的重要基础。据2006年3月22日在墨西哥城第四届水资源论坛上公布的《世界水资源开发报告》称，全球用水量在20世纪增加了 6倍，增长速度是人口增速的2倍，有11亿人缺水，26亿人无法保证用水卫生；到2030年全球工农业及城市用水供需矛盾更趋紧张，水资源安全问题日趋恶化。在我国，人均水资源仅为世界人均水资源的四分之一，水资源面临的问题更加严峻。随着科学技术的发展，越来越多的废水产生，膜技术被广泛地应用到废水处理当中，在得到净水的同时也产生了很多含盐废水；当废水中含盐量低于4000mg/L时，可以通过生物驯化使生化处理也能满足处理的要求。当废水中含盐量更高时，会使细胞产生脱水现象，抑制生物活性或者使生物致死，使生化处理效果降低或则导致生化系统瘫痪。同时大量采用膜技术处理的水工业只是注重了从水中提取有用的净水，而对“无用”的浓盐水直接排放，严重影响了受纳水体的水质，降低了受纳水体的使用功能。目前，由于一般的膜技术对废水的回收率在75%以下，难以进一步提高，废水中的盐最高可以浓缩4倍。剩余的浓盐水在不能排放的情况下一班采用如下处理方法1、直接排放，将盐分含量增加后再排放至受纳水体，在污染物的总量上没能实现减少，反而增加了受纳水体的含盐浓度。2、直接回用，将含盐水用作冲灰水等对水质要求不严格的场所，但是这一方法对含盐水的消化能力有限。蒸发结晶，一般采用自然蒸发和强制蒸发结晶。采用自然蒸发要求有大量的闲置土地和较高的蒸发量，一般的生产单位很难提供大面积的土地供自然蒸发使用；另一方面， 自然蒸发还受到地域的限制，在我国北方少雨，且蒸发量也很大的地方可以应用，在南方多雨的地方一般不适用；自然蒸发产生的盐类物质品相较低，其回收利用的价值不好，对自然蒸发场地的管理也很复杂；采用自然蒸发对水资源和土地资源也是一种巨大的浪费，这和水资源越来越紧缺的今天是背道而驰的。采用强制蒸发结晶方式是通过外加能量的方式加快废水的蒸发速度，从而实现盐的结晶和水的蒸发。调查显示，将废水强制蒸发结晶的投资和吨水处理成本均较高，通过提高废水中盐的浓度降低蒸发结晶的处理规模可以降低工程投资，通过采用合理的蒸发模式可以降低蒸发结晶的运行费用。因此，如何通过改进工艺，降低高含盐废水零排放处理工艺的投资和运行成本是当前含盐废水处理的主要目标，同时也是世界上的一个处理难题。含盐废水的组成并不简单，废水中除了含有不同的盐类物质外，还含有悬浮物、油脂、石油类及其他有机污染物。因此，要处理含盐废水，首先必须根据来水的性质将水中的石油类、悬浮物、有机物等污染物通过一定的技术措施进行预先去除，使废水组成趋向单一、稳定，一方面降低这些污染物的含量，另一方面为后面的废水脱盐提供便利。目前高含盐废水普遍处理方法为“预处理+双膜法(超滤+反渗透)”或者“预处理+蒸发结晶”。预处理将废水中的石油类、悬浮物和有机物降低到较低要求的指标以满足后续处理单元的进水要求，保证他们的正常运行。在预处理阶段，一般选用气浮、沉淀、过滤的方法可去除石油类物质；预处理出水水质要满足双膜法和蒸发结晶的进水条件。利用前一种处理方法只是对废水进一步浓缩不能实现废水的零排放，针对此种废水其回收率一般在60%以下，还有大量的浓缩液需要处理。后一种方经预处理后直接采用蒸发结晶，处理规模大，投资运行费用高。由于采用了蒸发浓缩是一个提取清水的过程，残余水中的污染物和盐分的含量越来越高，在蒸发的过程中会产生强烈的气泡层，使蒸发的效率降低，很难达到预定的目标。因此，如何采用合理的处理工艺实现高含盐废水零排放的目是最重要的环节。要实现含盐废水的深度处理，除了要去除废水中的悬浮物、石油类、油脂类及有机污染物外， 还必须使浓缩液的产量尽可能低、且浓缩液中的含盐量尽可能高，以节约后续处理单元的投资和运行成本。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的问题，将高含盐废水通过特定的工艺路线，提高了废水回收率，降低了浓缩液的产生量，并将浓缩液进行蒸发结晶，实现废水零排放和盐类的回收。本发明的技术方案包括如下步骤I、含盐废水经过格栅去除水中漂浮物；2、格栅出水进入到调节池进行均质均量调节；3、调节池出水进入到强化预处理单元去除废水中的悬浮物、油类、碱度及结垢离子;4、强化预处理出水进入到WLRO超滤单元，在该单元可将废水中的悬浮物、胶体及病菌等物质完全去除；5、超滤出水进入WLRO反渗透膜处理单元，进一步提升水质，为保证反渗透膜的正常运行，在反渗透膜进水前设置保安过滤器，以去除废水中可能破坏反渗透膜的物质。渗透液可以直接回用至循环冷却水单元或根据最终去向确定是否还需要增加处理工艺；浓缩液还需进一步处理；6、反渗透浓缩液首先进入WLAO电解氧化系统将废水中残余有机物及低价无机物彻底氧化，使废水中只存在盐分和水；7、WLA0电解氧化出水进入到WST低温蒸发结晶系统，将浓盐水在形态上分离为固态盐和液态水，实现了盐和水的分别回收，回收的盐可以作为某些工业用盐的地方，也可根据需要可以进一步处理，分离出来的水可以直接回用，也可以根据去向选择是否需要增设处理单元；8、系统产生的污泥通过走行式板框压滤机压滤脱水，废水回流至调节池，污泥回用或填埋。步骤3中的强化预处理，该工艺集成了气浮、复合分离及树脂交换等工艺，融合了加药混凝，除碱度、硬度、悬浮物及污泥回流等功能于一体，占地面积为实现相同功能其他工艺的一半以下，出水水质好。采用该工艺，反应池污泥浓度可达3g/L以上，排放污泥浓度在20%以上，污泥的总量大幅降低，脱水性能大幅提高，同时悬浮物的去除率在90%以上， 结垢离子去除率在99%以上，碱度去除率在99%以上。强化预处理单元的三个单元可以根据废水的性质进行优化组合排序，使预处理效果达到最佳。步骤4、5中采用了 WLRO组合膜工艺，该工艺采用宽流道(流道宽度在45mil以上， 常规反渗透流道最宽为34mil)耐污染的特殊膜产品，使浓水的TDS含量可以高达8 %以上， 浓缩液的产量为常规反渗透的1/5以下，节约了后续处理单元的投资和运行费用。在步骤6中采用了没有电极消耗的WLAO电解氧化工艺。该工艺采用电极为钻石， 运行环境要求电导率大于30000 μ m/cm，电解反应依靠废水自身的导电性进行，没有电极消耗，因此不需要进行后处理、没有二次污染，简化了工艺，对后续处理工艺没有任何不良影响。步骤7中采用了低温蒸发结晶系统，该工艺利用台风的原理使废水在常压、低温 (40-550C )条件下实现废水的蒸发结晶；在工艺中还利用换热器对能量进行回收，降低了蒸发结晶的能量消耗。和MEE或MVR工艺相比，由于没有降膜/升膜蒸发过程，不存在鼓泡影响效率的风险，设备运行稳定性好；由于在低温下工作蒸发结晶设备的选材要求低，因此设备的投资低；由于在低温下蒸发结晶，因此能量消耗低，运行费用低。步骤8中采用了滤布走行式板框脱水机进行污泥脱水，便于卸泥和滤布清洗。所述低温蒸发结晶系统包括平行设置的两个罐体，两个罐体的下部通过管道贯通在一起，管道内设置有风扇，两个罐体的底部通过一个拱形管道贯通在一起；左侧的罐体内设有蒸发室，蒸发室的上方为连通有污水管的布水器，其下方为浓水池；右侧的罐体的上方设置有至少一个换热器，下方设有水池。为找到有效可行的含盐废水处理工艺，我们对目前的水处理工艺进行了大量的实验研究，通过大量实验，本工艺对提高废水回收率有着非常理想的效果，经过对处理前后的废水水质水量分析，经过计算可得出该工艺对含盐废水的回收率最高能够达到99. 8%以上，浓液中盐的含盐量高达80g/L以上，因此判断该工艺回收率大大高于其他含盐废水处理工艺所能达到的效果，同时，反渗透单元的进水水质要求也比其他反渗透低很多。为了实现经浓缩后浓液中的盐和水的分离，我们对各种强制蒸发工艺进行了实验研究，通过对比筛选确定采用台风低温蒸发结晶技术进行浓盐水的进一步浓缩和结晶，使废水中的盐和水得到分离，效果很好，运行成本最低。本发明中采用的强化预处理单元可以去除废水中的悬浮物、油类、碱度、结垢离子，超滤单元彻底去废水中的悬浮物、胶体及微生物等，WLRO实现废水的回收，回收率最高可达99. 8%以上，大大降低含盐浓液的体积；利用WLAO电解氧化将废水中的残余污染物彻底氧化提高蒸发结晶的效率；采用WST技术使蒸发结晶单元的投资和运行费用大幅下降。 该方法为含盐废水的零排放供了一种有效可行的处理方法。本发明还提供了一种将含盐废水处理到零排放、并回收利用的系统，包括格栅、调节池，含盐废水经过格栅去除漂浮物；出水进入到调节池中；强化预处理单元，包括气浮单元、复合分离单元、离子交换单元，所述气浮单元包括连接有加药单元的第一混合池和第一反应池，以及底部设置有微气泡发生器的气浮池；复合分离单元包括和气浮池出水连接的第二混合池、第二反应池，所述第二混合池、第二反应池连接有加药单元，其出水连接有沉淀单元，所述沉淀单元采用斜管填料，所述斜管为蜂窝状，间距50mm，倾斜角为60°，斜管高度为IOOOmm ;所述离子交换单元的离子装填高度为
I.5m ;离子交换单元的出水进入到WLRO超滤单元，所述超滤单元为外压式中空纤维超滤膜，其出水进入到WLRO普通反渗透膜处理单元，包括普通膜反渗透单元和特殊膜反渗透单元，所述普通膜反渗透单元的浓缩液出口连接特殊膜反渗透单元的入口，其渗透液的出口和特殊膜反渗透单元渗透液的出口连通；WLAO电解氧化单元，所述WLRO普通反渗透膜处理单元的浓缩液进入到WLAO电解氧化单元，其采用固体钻石合金作为正负两极；所述WLAO电解氧化单元出水进入低温蒸发结晶单元，包括平行设置的两个罐体，两个罐体的下部通过管道贯通在一起，管道内设置有风扇，两个罐体的底部通过一个拱形管道贯通在一起；左侧的罐体内设有蒸发室，蒸发室的上方为连通有污水管的布水器，其下方为浓水池；右侧的罐体的上方设置有至少一个换热器，下方设有水池；污泥处理单元，所述格栅、强化预处理单元、WLRO超滤单元、WLRO普通反渗透膜处理单元、WLAO电解氧化单元、低温蒸发结晶单元产生的污泥进入污泥处理单元，包括污泥脱水单元，出水连接到调节池。优选的是，所述格栅为细格栅。优选的是，所述普通膜反渗透单元采用抗污染反渗透膜，所述特殊膜反渗透单元采用宽流道湍流特殊膜，其隔网厚度为45mil以上。优选的是，所述污泥处理单元采用的是滤布走行式板框压滤机。本发明产生的有益效果是高含盐废水经过本发明方法处理后实现了废水的“零排放”和盐类物质的回收，并节约了蒸发结晶单元的投资和运行费用。通过采用本发明实现了废水的回收利用和盐类物质的回收，实现了废水处理的减量化、资源化和无害化，并节省了对新鲜水的依赖性，产生了经济利用，并促进了和当地环境的和谐。
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I示出了为本发明的工艺流程框2为本发明实施案例中各工艺段悬浮物浓度变化曲线3为本发明实施案例中各工艺段悬浮物累计去除率变化曲线图； 4为本发明实施案例中各工艺段石油类浓度变化曲线5为本发明实施案例中各工艺段石油类累计去除率变化曲线图； 6为本发明实施案例中各工艺段CODCr物浓度变化曲线7为本发明实施案例中各工艺段CODCr累计去除率变化曲线图； 8为本发明实施案例中各工艺段含盐量浓度变化曲线9为本发明实施案例中各工艺段含盐量累计去除率变化曲线图。 10为本发明实施案例中各工艺段回收水变化曲线11为本发明实施案例中各工艺段废水回收率累积变化曲线图。 12为本发明复合分离单元的工艺流程图。
图13为本发明普通膜的结构示意图。图14为本发明特殊膜的结构示意图。图15为本发明普通膜和特殊膜组合使用时的工艺流程图。图16为本发明低温WST蒸发结晶系统的工艺流程图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
做进一步说明。如图I所示，本发明是一种将高含盐废水处理到零排放、并实现将盐分及水分分别回收利用的方法及其系统，简称WLZD，其包含如下步骤I)来水经过格栅后进入调节池，经过提升泵进入到强化预处理单元，简称WLPD， 如附图12，此单元将废水中的悬浮物、油类、碱度、硬度及结垢离子等去除。本单元采用的药剂为PAC、PAM、碱度去除剂、离子沉淀剂，PAC、PAM投加量分别为5_50mg/L、0. 5-10mg/L,离子沉淀剂及碱度去除剂需根据废水中的碱度及结垢离子的含量进行计算。气浮采用的是溶气泵气浮技术、沉淀采用的是斜板沉淀并进行污泥回流、树脂交换采用的是阳离子。气浮部分微气泡的直径小于30um，气浮表面负荷为5 IOmVm2. h，总停留时间为30min。沉淀部分采用高效斜管填料，斜管为蜂窝状、间距50mm,倾斜角为60° ,斜管高度为1000mm,材质为 PVC0沉淀池，表面负荷为15m3/(m2.h)，停留时间为30min。离子交换采用阳型树脂，停留时间为6min，离子装填高度I. 5m，去除废水中残余的易于结垢的物质。强化预处理单元包含微气泡发生器、加药单元、反应室和气浮池、沉淀池，离子交换器等。强化预处理单元集成了多种工艺，可使工程的占地面积降低一半以上。2)强化预处理单元出水进入WLRO超滤单元，简称WLR0，该单元主要去除水中的悬浮物、胶体及微生物等。超滤膜的孔径为30nm，膜管规格为Φ89X 1000，产水量为1000L/h， 跨膜压差为60kPa，材质为PVDF。可在超滤单元前安装有保安过滤器等。所用的超滤单元为外压式中空纤维超滤膜，膜孔径为O. 03微米，单位面积通量为40-120L/m2. h，出水浊度小于O. 1NTU, SDI小于2. 5。在该单元可将废水中的悬浮物、胶体及病菌等物质完全去除。3)超滤出水进入到WLRO反渗透膜处理单元，进一步提升水质，为保证反渗透膜的正常运行，在反渗透膜进水前设置保安过滤器，以去除废水中可能破坏反渗透膜的物质，保安过滤器的精度为5 μ m。WLRO反渗透膜采用了普通膜和特殊膜相结合的工艺，普通膜的隔网如图13，特殊膜的隔网如图14，普通反渗透膜和特殊反渗透膜的区别见下表
权利要求
1.一种将含盐废水处理到零排放、并回收利用的方法，其包含如下步骤1)含盐废水经过格栅去除水中漂浮物；2)格栅出水进入到调节池进行水质水量调节；3)调节池出水进入到强化预处理单元；4)强化预处理单元出水首先进入WLRO超滤单元，去除废水中的悬浮物、胶体及病菌；5)超滤出水进入WLRO普通反渗透膜处理单元，其浓缩液去WLRO特殊反渗透单元，得到特殊反渗透单元的浓缩液，得到的特殊反渗透单元的渗透液与普通反渗透的渗透液混合后回用；6)WLRO系统浓缩液进入WLAO电解氧化系统，将废水中残余有机物及低价无机物彻底氧化，使废水中只存在盐分和水；7)WLAO电解氧化出水进入到低温蒸发结晶系统，通过蒸发结晶将浓盐水在形态上分离为固态盐和液态水。8)系统中产生的污泥利用滤布走行式板框压滤机进行脱水处理，滤液回调节池，滤饼回用或填埋。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征是所述步骤I)中所用格栅为细格栅，去除废水中的漂浮物。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征是所述步骤2)中所用调节池为均质均量调节池，为后续处理单元提供连续稳定的进水。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征是所述步骤3)中所述的强化预处理包括气浮、沉淀、树脂交换，通过投加混凝剂、离子沉淀剂使废水的悬浮物、碱度、结垢离子得到去除。
5.根据权利要求I所述的方法，其特征是所述步骤4)所用的超滤单元为外压式中控纤维超滤膜，膜孔径为O. 03微米，单位面积通量为40-120L/m2. h，出水浊度小于O. 1NTU， SDI 小于 2. 5。
6.根据权利要求I所述的方法，其特征是所述步骤5)中所用反渗透处理单元包括普通膜和特殊膜，所述普通膜为抗污染反渗透膜，特殊膜为宽流道湍流特殊膜，其隔网厚度为 45mil以上，浓水中的含盐量正常达8%以上，工作压力为2-5MPa。
7.根据权利要求I所述的方法，其特征是所述步骤6)采用的WLAO电解氧化系统采用固体钻石合金作为正负两极，通过对两极通电，使污水中的水电解，产生具有高氧化性的羟基，羟基将污水中的C0D、氨氮、挥发酚氧化去除。
8.根据权利要求I所述的方法，其特征是所述步骤7)采用的低温WST蒸发结晶系统，所用蒸发器为低温蒸发器，工作温度为40-55°C，利用原理为台风原理，使进废水蒸发浓缩直至结晶。进入低温蒸发结晶器的废水PH值范围为4-13、0 &含量小于100mg/L、温度低于55°C。通过蒸发冷凝得到的产水温度为25V, 0 &含量小于10mg/L，TDS含量小于 100mg/L。
9.根据权利要求I所述的方法，其特征是所述步骤8)采用的压滤机为滤布走行式板框压滤机，将污泥的含水率降低到60%以下。
10.根据权利要求I所述的方法，其特征是所述低温蒸发结晶系统包括平行设置的两个罐体，两个罐体的下部通过管道贯通在一起，管道内设置有风扇，两个罐体的底部通过一个拱形管道贯通在一起；左侧的罐体内设有蒸发室，蒸发室的上方为连通有污水管的布水器，其下方为浓水池；右侧的罐体的上方设置有至少一个换热器，下方设有水池。
11.一种将含盐废水处理到零排放、并回收利用的系统，其特征在于包括格栅、调节池，含盐废水经过格栅去除漂浮物；出水进入到调节池中；强化预处理单元，包括气浮单元、复合分离单元、离子交换单元，所述气浮单元包括连接有加药单元的第一混合池和第一反应池，以及底部设置有微气泡发生器的气浮池；复合分离单元包括和气浮池出水连接的第二混合池、第二反应池，所述第二混合池、第二反应池连接有加药单元，其出水连接有沉淀单元，所述沉淀单元采用斜管填料，所述斜管为蜂窝状，间距50mm，倾斜角为60°，斜管高度为IOOOmm ;所述离子交换单元的离子装填高度为I.5m ;离子交换单元的出水进入到WLRO超滤单元，所述超滤单元为外压式中空纤维超滤膜，其出水进入到WLRO普通反渗透膜处理单元,包括普通膜反渗透单元和特殊膜反渗透单元，所述普通膜反渗透单元的浓缩液出口连接特殊膜反渗透单元的入口，其渗透液的出口和特殊膜反渗透单元渗透液的出口连通；WLAO电解氧化单元，所述WLRO普通反渗透膜处理单元的浓缩液进入到WLAO电解氧化单元，其采用固体钻石合金作为正负两极；所述WLAO电解氧化单元出水进入低温蒸发结晶单元，包括平行设置的两个罐体，两个罐体的下部通过管道贯通在一起， 管道内设置有风扇，两个罐体的底部通过一个拱形管道贯通在一起；左侧的罐体内设有蒸发室，蒸发室的上方为连通有污水管的布水器，其下方为浓水池；右侧的罐体的上方设置有至少一个换热器，下方设有水池；污泥处理单元，所述格栅、强化预处理单元、WLRO超滤单元、WLRO普通反渗透膜处理单元、WLAO电解氧化单元、低温蒸发结晶单元产生的污泥进入污泥处理单元，包括污泥脱水单元，出水连接到调节池。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征是所述格栅为细格栅。
13.根据权利要求11所述的系统，其特征是所述普通膜反渗透单元采用抗污染反渗透膜，所述特殊膜反渗透单元采用宽流道湍流特殊膜，其隔网厚度为45mil以上。
14.根据权利要求11所述的系统，其特征是所述污泥处理单元采用的是滤布走行式板框压滤机。
全文摘要
本发明公开了一种将含盐废水处理到零排放、并回收利用的方法及系统，包括预处理，去除废水中悬浮物、碱度、COD及硬度，包含格栅、调节池、气浮、复合分离及离子交换；特殊膜回收单元，由超滤、普通反渗透和特殊反渗透单元组成，可回收95％以上洁净水；低温蒸发结晶单元，由电解氧化，低温蒸发器组成，膜回收单元产生浓缩液经电解氧化去除废水中残余COD之后进入WLST蒸发结晶系统经蒸发结晶得到固体盐和冷凝水；污泥经过WLSD单元脱水，含水率小于60％。废水经过WLZD系统处理后实现了废水零排放，总的废水回收率高于98％，回收水和固体盐均可进行回用，实现了含盐废水处理的减量化、资源化和无害化。
文档编号C02F1/44GK102583862SQ20121004207
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月22日 优先权日2012年2月22日
发明者包长春, 张艳萍, 李国文, 柳萌, 陈丽华, 马书 申请人:北京纬纶华业环保科技股份有限公司