一种适合高盐废水的零排放系统及排放方法与流程

本发明涉及一种污水处理领域，尤其是涉及一种含有机物的高盐废水零排放系统及其排放方法。

背景技术：

高盐废水是指总含盐量质量分数至少为1％的废水，这些废水不仅含有无机盐，还含有机物。高含盐量有机废水的有机物根据生产过程不同，所含有机物的种类及化学性质差异较大，但所含盐类物质多为cl^-、so4^2-、na⁺、ca²⁺等盐类物质。

当前，工业废水、城市污水等大量排放的高盐度废水，直接导致江河水质矿化度提高，给土壤、地表水、地下水带来越来越严重的污染，危及生态环境。据调查，我国现有的环境排放标准中，对排放污水中的盐度或总盐量未进行控制。为此，有专家建议国家有关部门应当尽早制定高盐度废水排放标准，限制高盐度废水排放，减少环境污染。

目前国内外对高盐废水的处理主要有生物法和物理化学方法。生物法在处理高盐废水时成本较低，也表现出较高的有机物去除率，但只针对含盐量在1％左右的高盐废水，对于含盐量更高的废水因为高盐对微生物的毒害和抑制作用，生物法将受到极大的阻碍。虽然现在可以培养耐盐微生物来进行处理，但投资加大，而且通常需要较长的培养驯化期，废水中盐分越高驯化所需的时间越长；另外，微生物对环境的改变敏感，有机物的种类，盐度的突变通常会对处理系统产生严重的干扰。物理化学方法主要有浓缩蒸发法、电化学方法、膜分离技术等。膜分离技术运用成熟广泛，但对废水的有机物要求非常苛刻，对于含有机物较多的印染化工农药等行业的高盐废水有着明显的局限性，而且成本较高，同时易堵易污染。浓缩蒸发法对水质要求不高，而且处理量大，但投资和运行成本高，理论上含盐量超过3％即可进行蒸发法处理，但一般超过5％才是最适合的。

有效结合物理化学方法与生物法将是未来高盐废水处理的重要方向之一。

技术实现要素：

本发明设计了一种适合高盐废水的零排放系统及排放方法，其解决的就是问题是现有生物法在处理高盐废水时成本较低，也表现出较高的有机物去除率，但只针对含盐量在1％左右的高盐废水，对于含盐量更高的废水因为高盐对微生物的毒害和抑制作用，生物法将受到极大的阻碍。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：

一种适合高盐废水的零排放系统，其特征在于：包括电容去离子单元(10)、生化单元(11)以及除盐单元(13)；

待处理工业废水(1)通过所述电容去离子单元(10)处理后分离成第一浓缩液(2)和第一淡化液(3)；其中，所述第一浓缩液(2)进入蒸发单元或冷冻结单元(12)处理，所述第一淡化液(3)进入生化单元(11)处理；

所述第一淡化液(3)通过所述生化单元(11)处理后分离成第二浓缩液(4)和第二淡化液(5)，第二浓缩液(4)回流至待处理工业废水(1)中，第二淡化(5)液进入除盐单元(13)处理；

所述第二淡化液(5)通过所述除盐单元(13)处理后分离成第三浓缩液(6)和淡化水(7)，第三浓缩液(6)回流至待处理工业废水(1)中，淡化水(7)可作为工业用水。

进一步，所述蒸发单元或冷冻结单元(12)处理所得的水直接回收利用，处理所得固态残留物中的盐类或金属回收利用。

进一步，所述第一浓缩液(2)的含盐量＞5％，所述第一淡化液(3)的含盐量＜1％。

一种适合高盐废水的排放方法，包括以下步骤：

步骤1、待处理工业废水(1)通过所述电容去离子单元(10)处理后分离成第一浓缩液(2)和第一淡化液(3)；其中，所述第一浓缩液(2)进入蒸发单元或冷冻结单元(12)处理，所述第一淡化液(3)进入生化单元(11)处理；

步骤2、所述第一淡化液(3)通过所述生化单元(11)处理后分离成第二浓缩液(4)和第二淡化液(5)，第二浓缩液(4)回流至待处理工业废水(1)中，第二淡化液(5)进入除盐单元(13)处理；

步骤3、所述第二淡化液(5)通过所述除盐单元(13)处理后分离成第三浓缩液(6)和淡化水(7)，第三浓缩液(6)回流至待处理工业废水(1)中，淡化水(7)可作为工业用水。

该适合高盐废水的零排放系统及排放方法具有以下有益效果：

(1)本发明在废水生化处理之前增加一cdi单元处理，可以使得废水中的含盐量降低并且达到生化单元要求，使得各种浓度的工业废水都适合使用生化处理。

(2)本发明中的cdi单元对高盐废水来水要求较低，适合绝大多数含有机物的高盐废水。

(3)本发明中的cdi单元对进水的要求较低，前期处理方便且成本低。

(4)本发明中的cdi单元在处理过程中，不添加任何药剂，不产生二次污染。

(5)本发明中的cdi单元操作方便，维护简单，使用期限长。

(6)本发明中的cdi单元出水能很好满足其他单元进水要求，能极大提高其他单元的使用期限，减少后期的维护成本；

(7)本发明工艺各处理单元分工明确，基本可以达到最理想的工作性能，具有很高的经济效益，减少运行成本；该工艺组合能真正做到节能减排，减少甚至避免对环境影响。

附图说明

图1：本发明适合高盐废水的零排放系统方框示意图。

图2：本发明中电容去离子单元出水的盐浓度随时间变化曲线。

附图标记说明：

10-电容去离子(capacitivedeionization，简称“cdi”)单元；11-生化单元；12-蒸发单元或冷冻结单元；13-除盐单元；1-待处理工业废水；2-第一浓缩液；3-第一淡化液；4-第二浓缩液；5--第二淡化液；6-第三浓缩液；7-淡化水。

具体实施方式

下面结合图1和图2，对本发明做进一步说明：本发明适合高盐废水的零排放系统包括电容去离子单元10、生化单元11以及除盐单元13。

其中，电容去离子单元10是初步除盐单元，去除不单是金属离子，还包括其他的阴阳离子和带电微粒。

生化单元11主要作用是去除废水中的各种有机类污染物质，如cod、bod以及氨氮等指标。

除盐单元13主要作用是脱盐，即去除污水中各种无机盐类的污染物质，如氯化物、硫酸盐等。除盐单元13为深度除盐单元。

如图1所示，本发明适合高盐废水的零排放系统的工艺流程如下：盐量在1％-3％并含有机物的待处理工业废水1经过初步过滤滤去悬浮物等，进入电容去离子单元10经过电容除盐分离出第一浓缩液2和第一淡化液3。电容除盐提高了b/c比值，第一淡化液3平均含盐量在1％以内，达到适合生化处理要求，第一淡化液3进入生化单元11。而电容去离子单元10再生时产生的含盐量在5％以上第一浓缩液2将进入蒸发单元或冷冻结单元12，进行蒸发或冷冻处理。

蒸发单元或冷冻结单元12处理后所得的水比某些新鲜水源还要干净，所以一般不会直接排放，而是回收利用；残留物一般是作为固废处理，填埋或焚烧，某些有价值的盐类或金属则可以回收利用。

第一淡化液3经过生化单元11处理降解有机物后产生的第二淡化液5直接进入除盐单元13进行反渗透、电渗析等深度处理，而生化处理产生的第二浓缩液4将返回至待处理工业废水1。

在反渗透等深度处理的除盐单元13处理后产出的淡化水7已可以直接回用，淡化水7将返回生产工艺过程中去，代替生产工艺中的新鲜水源。再生的第三浓缩液6也将和第二浓缩液4一样返回到待处理工业废水1。

图2是废水经cdi单元处理后出水的盐浓度随时间变化曲线。出口浓度即出水的盐浓度。净化阶段的出水为第一淡化液3，再生阶段为第一浓缩液2。

具体来说，电容去离子单元10在工作时，外部电源给单元加电，内部形成电容，高盐废水在经过电容去离子单元10时，受电场作用，离子会被吸附到电容表面的多孔结构内，从而使产水盐度下降达到生化要求。但随着时间的增加，电容表面富集的离子增多，吸附能力降低，产水盐度会缓慢上升。达到某个时间节点，此节点前混合后达到小于1％含盐量的水组成第一淡化液3。此时工作阶段结束，电容去离子单元10进入短接阶段，外部电源停止供电，吸附在表面的离子开始脱附。短接阶段结束后，电容去离子单元10进入再生阶段，即用待处理工业废水1对电容去离子单元10再生冲洗，再生水的盐度将远高于待处理工业废水1。随着再生的进行，再生出水的盐度开始下降，所以再生阶段也存在时间节点，在此节点前再生混合出水含盐量达到蒸发的最理想浓度，大于5％，这部分水即是第一浓缩液2。此时再生阶段结束，开始工作阶段，如此循坏。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。