一种化工废水处理系统的制作方法

本实用新型涉及一种化工废水处理系统，属于水处理领域。

背景技术：
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化工废水，尤其是煤化工企业在煤制油、煤制甲醇、煤制烯烃、煤制气等过程中产生的废水，具有含盐量高、硬度高、COD含量高且生化性较差等特点。

当前，煤化工项目废水处理的主要方法是“生化法+双膜法+高级氧化法+蒸发结晶法”。化工废水经生化降解使有机物达标后，依次通过超滤+反渗透的双膜设备进行膜浓缩处理，得到回用水和膜浓缩浓水，回用水返回生产系统循环利用；由于膜浓缩处理使得膜浓缩浓水中的COD成倍增加，需要经过高级氧化降解后，再经过蒸发结晶处理得到回用水和部分浓盐水或结晶盐。

一方面，生化法是通过人工曝气供氧并利用微生物分解从而达到去除废水中的可溶性的有机物及部分不溶性的有机物的方法，但是，由于化工废水的高含盐特性，导致微生物难以适应，甚至脱水死亡，因此废水中有机物难以达标，即无法产生合格的废水；

另一方面，现有技术需要反复经过去除COD和浓缩处理，导致现有煤化工项目废水处理系统复杂、建设周期长、工程投资大、运行成本高、工艺流程复杂且处理效果不理想等问题。由此可见，开发一种经济、合理、工艺简单、运行稳定的化工废水的处理系统和工艺势在必行。

技术实现要素：
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本实用新型的目的在于提供一种经济、合理、工艺简单、运行稳定的化工废水处理系统。

本实用新型的目的由如下技术方案实施：一种化工废水处理系统，其包括预处理单元、多介质过滤器、低温高效浓缩器和分盐结晶单元；所述预处理单元的高密池出水口与所述多介质过滤器的进水口连通，所述多介质过滤器的出水口与所述低温高效浓缩器的进水口连通，所述低温高效浓缩器的产水口与回用水箱连通，所述低温高效浓缩器的浓水出口与所述分盐结晶单元的冷冻结晶器的进水口连通。

进一步的，所述预处理单元包括依次连接的调节池和所述高密池。

进一步的，所述分盐结晶单元包括所述冷冻结晶器、熔融结晶器和NaCl蒸发结晶器，所述冷冻结晶器的冷冻母液出口与所述NaCl蒸发结晶器的进水口连通，所述冷冻结晶器的芒硝出口与所述熔融结晶器的进水口连通；所述NaCl蒸发结晶器的产水口、所述熔融结晶器的产水口均与所述回用水箱连通。

进一步的，所述多介质过滤器的内腔从进水口一端到出水口一端依次填充有鹅卵石、石英砂和活性炭，所述鹅卵石的粒径为2-4mm，所述石英砂的粒度为0.5-1.2mm，所述活性炭的粒径为0.5-1.0mm，所述活性炭的碘吸附值≥1100mg/g。

本实用新型的优点：

1、本实用新型充分利用了多介质过滤器的多层填料的特点，在除去胶体、悬浮物等杂质的同时，对有机物COD去除效果良好，避免了废水中含盐量高导致微生物难以适应、废水有机物难以达标的问题，保证整个系统的稳定运行。

2、利用本实用新型处理化工废水，颠覆了传统煤化工废水处理的工艺，避免了膜应用过程中的污染、堵塞、周期长等问题，减少药剂用量，最大程度的降低运行不稳定因素的影响；而且本实用新型具有工艺流程简单、投资低、占地面积小、操作简单、运营维护方便等优势。

3、本实用新型中多介质过滤器和低温高效浓缩器结合使用，利用多介质过滤器从系统前端含盐量较低的情况下一次性解决胶体、杂质、颗粒、悬浮物等污染物和有机物COD，高效稳定的处理效果使得废水中胶体、杂质、颗粒、悬浮物等污染物和有机物COD含量保持在极低的状态。结合低温高效浓缩器，一次性将待处理工业废水浓缩到接近饱和，同时满足有机物COD含量不影响蒸发结晶过程。本实用新型代替了传统先浓缩再去除污染物、有机物的工艺，因为在含盐量越高的水质环境中，各种污染物、有机物的去除效率越低，极大的降低有机物去除难度，同时避免了高投资、高能耗、高运行费用的高级氧化系统的使用，经济、合理。

4、本实用新型通过分盐结晶处理，得到副产价值高的Na2SO4晶体和NaCl晶体，而且产水来自蒸发系统，水质高，可作为回用水循环使用；实现了高含盐废水的资源化利用。

附图说明：

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的系统示意图。

图2利用本实用新型的系统处理化工废水的工艺流程图。

图中：调节池1、高密池2、多介质过滤器3、低温高效浓缩器4、冷冻结晶器5、熔融结晶器6、NaCl蒸发结晶器7、回用水箱8。

具体实施方式：

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：

如图1所示的一种化工废水处理系统，其包括调节池1、高密池2、多介质过滤器3、低温高效浓缩器4、冷冻结晶器5、熔融结晶器6和NaCl蒸发结晶器7，

调节池1的出水口与高密池2的进水口连通，高密池2出水口与多介质过滤器3的进水口连通，多介质过滤器3的出水口与低温高效浓缩器4的进水口连通，低温高效浓缩器4的产水口与回用水箱8连通，低温高效浓缩器4的浓水出口与冷冻结晶器5的进水口连通，冷冻结晶器5的芒硝出口与熔融结晶器6的进水口连通，冷冻结晶器5的冷冻母液出口与NaCl蒸发结晶器7的进水口连通；熔融结晶器6和NaCl蒸发结晶器7的产水口均与回用水箱8连通。

多介质过滤器3的内腔从进水口一端到出水口一端依次填充有鹅卵石、石英砂和活性炭，鹅卵石的粒径为2-4mm，石英砂的粒度为0.5-1.2mm，活性炭的粒径为0.5-1.0mm，活性炭的碘吸附值≥1100mg/g。

实施例2：

利用实施例1化工废水处理系统处理化工废水，其中废水采自某煤化工企业，依次经过如下工序处理：

(1)预处理工序：

将化工废水加入调节池1内混合调质后，其中，调质后的化工废水Q：45m³/h，COD：300mg/L，TDS：10536mg/L，Cl^-：4246mg/L，SO4^2-：2009mg/L，总硬度：218mg/L，总碱度：442mg/L，SiO2：130mg/L，浊度：12NTU，悬浮物：8mg/L，pH：8.05；

而后送入高密池2内，化工废水首先进入高密池2的混凝区，通过投加液碱调节进水pH到10，然后投加纯碱，与水中的CO3^2-、HCO3^-、Ca²⁺、Mg²⁺反应生成CaCO3和Mg(OH)2沉淀；与此同时，向高密池的混凝反应区投加占化工废水100mg/L的偏铝酸钠和45mg/L的氧化镁，以70r/min的速度搅拌，反应20min，有效吸附化工废水中的可溶性硅，形成难溶的硅酸化合物，从而使原水中的SiO2得到有效去除；化工废水与药剂在混凝区经过快速搅拌后，进入絮凝反应区。在絮凝反应区内，通过投加占化工废水10m％的聚合硫酸铁，和占化工废水5m‰的PAM，使水中的沉淀絮凝，以25r/min的速度搅拌，反应10min后，将化工废水中硬度、浊度、重金属等形成的物质结成较大的絮凝体(即矾花)进行沉淀分离。在此过程中，原水中绝大部分Ca²⁺、Mg²⁺得到去除，出水得到了软化；同时，化工废水中的部分有机物、重金属离子、SiO2也通过化学反应生成沉淀或经过絮凝沉降得到了去除，使得化工废水中的Ca²⁺、Mg²⁺等离子均得到有效去除；最后，通过往出水区投加盐酸，调节pH到8.5，得到预处理后液；

(2)过滤工序：

将预处理后液泵入多介质过滤器3中进行过滤处理，得到过滤后液；其中，过滤后液总硬度：28mg/L，去除率达87.1％；总碱度：45mg/L，去除率达89.8％；SiO2：2mg/L，去除率达98.5％；COD：14mg/L，去除率达95.3％；浊度：0.05NTU，去除率达99％；悬浮物：0mg/L，去除率达100％，SDI＝2.0；

(3)浓缩工序：

将过滤后液泵入低温高效浓缩器4，加热到65℃，停留2.5h，得到产水和浓水，其中，产水Q：40.5m³/h，COD：0.1mg/L，TDS：223mg/L，Cl^-：90mg/L，SO4^2-：43mg/L，总硬度：0mg/L，总碱度：0.7mg/L，SiO2：0mg/L，浊度：0NTU，悬浮物：0mg/L，pH：7.5；水质明显优于《城市污水再生利用工业用水水质》(GB/T 19923-2005)规定的“敞开式循环冷却水系统补充水”标准，可直接作为回用水循环使用；

浓水Q：2.2m³/h，COD：280mg/L，TDS：202900mg/L，Cl^-：85000mg/L，SO4^2-：40180mg/L，总硬度：560mg/L，总碱度：1300mg/L，SiO2：36mg/L，浊度：0.9NTU，悬浮物：0mg/L，pH：7.5。

(4)结晶工序：

浓水首先进入冷冻结晶器5进行冷冻结晶，在冷冻结晶器5中将温度降低至-5℃，此时，Na2SO4以芒硝的形式冷冻析出，而NaCl继续留在冷冻母液中；之后将高纯度的芒硝溶解进入到熔融结晶器6中，最终得到高纯度的Na2SO4结晶盐；冷冻母液进入NaCl蒸发结晶器7结晶，得到NaCl结晶盐；熔融结晶器6和NaCl蒸发结晶器7在结晶过程中产生的产水，可作为回用水循环使用。

最终产生的NaCl结晶盐314.8kg/h，其中NaCl：95％，水分：4％，水不溶物：0.2％，钙镁离子：0.2％，SO4^2-：0.6％，满足《工业盐》(GB/T5462-2015)中的“日晒工业盐一级”标准；

最终产生的Na2SO4结晶盐133.7kg/h，其中Na2SO4：99％，水分：0.4％，钙镁离子：0.2％，Cl^-：0.4％，白度(R457)：85，结晶盐品质满足《工业无水硫酸钠》(GB/T 6009-2014)中的“Ⅱ类合格品”标准。

实施例3：

利用实施例1化工废水处理系统处理化工废水，其中废水采自某煤化工企业，依次经过如下工序处理：

(1)预处理工序：

将化工废水加入调节池1内混合调质后，其中，调质后的化工废水Q：10m³/h，COD：150mg/L，TDS：31719mg/L，Cl^-：15400mg/L，SO4^2-：2030mg/L，总硬度：1897mg/L，总碱度：983mg/L，SiO2：75mg/L，浊度：0.6NTU，悬浮物：20mg/L，pH：8.6；

而后送入高密池2内，化工废水首先进入高密池2的混凝区，通过投加液碱调节进水pH到11.5，然后投加纯碱，与水中的CO3^2-、HCO3^-、Ca²⁺、Mg²⁺反应生成CaCO3和Mg(OH)2沉淀；与此同时，向高密池2的混凝反应区投加占化工废水85mg/L的偏铝酸钠和35mg/L的氧化镁，以80r/min的速度搅拌，反应60min，有效吸附化工废水中的可溶性硅，形成难溶的硅酸镁沉淀，从而使原水中的SiO2得到有效去除；化工废水与药剂在混凝区经过快速搅拌后，进入絮凝反应区。在絮凝反应区内，通过投加占化工废水5m％的聚合硫酸铁，和占化工废水3m‰的PAM，使水中的沉淀絮凝，以15r/min的速度搅拌，反应30min后，将化工废水中硬度、浊度、重金属等形成的物质结成较大的絮凝体(即矾花)进行沉淀分离。在此过程中，原水中绝大部分Ca²⁺、Mg²⁺得到去除，出水得到了软化；同时，化工废水中的部分有机物、重金属离子、SiO2也通过化学反应生成沉淀或经过絮凝沉降得到了去除，使得化工废水中的Ca²⁺、Mg²⁺等离子均得到有效去除；最后，通过往出水区投加盐酸，调节pH到7.5，得到预处理后液；

(2)过滤工序：

将预处理后液泵入多介质过滤器3中进行过滤处理，得到过滤后液；其中，过滤后液总硬度：96mg/L，去除率达94.9％；总碱度：50mg/L，去除率达94.9％；SiO2：5mg/L，去除率达93.3％；COD：15mg/L，去除率达90％；浊度：0.02NTU，去除率达96.7％；悬浮物：0.5mg/L，去除率达97.5％，SDI＝1.5；

(3)浓缩工序：

将过滤后液泵入低温高效浓缩器4，加热到50℃，停留3h，得到产水和浓水，其中，产水Q：8.3m³/h，COD：0.1mg/L，TDS：195mg/L，Cl^-：75mg/L，SO4^2-：23mg/L，总硬度：0.1mg/L，总碱度：0.5mg/L，SiO2：0mg/L，pH：8.0；水质明显优于《城市污水再生利用工业用水水质》(GB/T 19923-2005)规定的“敞开式循环冷却水系统补充水”标准，可直接作为回用水循环使用；

浓水Q：1.7m³/h，COD：88.2mg/L，TDS：186582.4mg/L，Cl^-：90222mg/L，SO4^2-：11828.9mg/L，总硬度：497.5mg/L，总碱度：293.6mg/L，SiO2：88.2mg/L，pH：8.0。

(4)结晶工序：

浓水首先进入冷冻结晶器5进行冷冻结晶，在冷冻结晶器5中将温度降低至-5℃，此时，Na2SO4以芒硝的形式冷冻析出，而NaCl继续留在冷冻母液中；之后将高纯度的芒硝溶解进入到熔融结晶器6中，最终得到高纯度的Na2SO4结晶盐；冷冻母液进入NaCl蒸发结晶器7结晶，得到NaCl结晶盐；熔融结晶器6和NaCl蒸发结晶器7在结晶过程中产生的产水，可作为回用水循环使用。

最终产生的NaCl结晶盐228.4kg/h，其中NaCl：97％，水分：2.3％，水不溶物：0.1％，SO4^2-：0.6％，满足《工业盐》(GB/T 5462-2015)中的“日晒工业盐一级”标准；

最终产生的Na2SO4结晶盐27.0kg/h，其中Na2SO4：98.5％，水分：0.5％，钙镁离子：0.3％，Cl^-：0.7％，白度(R457)：85，结晶盐品质满足《工业无水硫酸钠》(GB/T 6009-2014)中的“Ⅱ类合格品”标准。

实施例4：

利用实施例1化工废水处理系统处理化工废水，其中废水采自某煤化工企业，依次经过如下工序处理：

(1)预处理工序：

将化工废水加入调节池1内混合调质后，其中，调质后的化工废水Q：30m³/h，COD：300mg/L，TDS：52872mg/L，Cl^-：18725mg/L，SO4^2-：13120mg/L，总硬度：505mg/L，总碱度：647mg/L，SiO2：57mg/L，浊度：1.3NTU，悬浮物：12mg/L，pH：8.9；

而后送入高密池2内，化工废水首先进入高密池2的混凝区，通过投加液碱调节进水pH到10.5，然后投加石灰，与水中的CO3^2-、HCO3^-、Ca²⁺、Mg²⁺反应生成CaCO3和Mg(OH)2沉淀；与此同时，向高密池2的混凝反应区投加占化工废水90mg/L的偏铝酸钠和40mg/L的氧化镁，以75r/min的速度搅拌，反应27min，有效吸附化工废水中的可溶性硅，形成难溶的硅酸镁沉淀，从而使原水中的SiO2得到有效去除；化工废水与药剂在混凝区经过快速搅拌后，进入絮凝反应区。在絮凝反应区内，通过投加占化工废水8m％的聚合硫酸铁，和占化工废水4m‰的PAM，使水中的沉淀絮凝，以13r/min的速度搅拌，反应20min后，将化工废水中硬度、浊度、重金属等形成的物质结成较大的絮凝体(即矾花)进行沉淀分离。在此过程中，原水中绝大部分Ca²⁺、Mg²⁺得到去除，出水得到了软化；同时，化工废水中的部分有机物、重金属离子、SiO2也通过化学反应生成沉淀或经过絮凝沉降得到了去除；最后，通过往出水区投加盐酸，调节pH到6.5，得到预处理后液；

(2)过滤工序：

将预处理后液泵入多介质过滤器3中进行过滤处理，得到过滤后液；其中，过滤后液总硬度：76mg/L，去除率达85％；总碱度：45mg/L，去除率达93.0％；SiO2：5mg/L，去除率达91.2％；COD：19mg/L，去除率达93.7％；浊度：0.01NTU，去除率达97.7％；悬浮物：0mg/L，去除率达100％，SDI＝1.2；

(3)浓缩工序：

将过滤后液泵入低温高效浓缩器4，加热到90℃，停留1.2h，得到产水和浓水，其中，产水Q：21.6m³/h，COD：0.5mg/L，TDS：118mg/L，Cl^-：47mg/L，SO4^2-：26mg/L，总硬度：0.1mg/L，总碱度：2mg/L，pH：7.8；水质明显优于《城市污水再生利用工业用水水质》(GB/T 19923-2005)规定的“敞开式循环冷却水系统补充水”标准，可直接作为回用水循环使用；

浓水Q：8.4m³/h，COD：66.6mg/L，TDS：211488mg/L，Cl^-：66754mg/L，SO4^2-：46790mg/L，总硬度：271mg/L，总碱度：156mg/L，SiO2：71mg/L，浊度：0.1NTU，pH：7.6。

(4)结晶工序：

浓水首先进入冷冻结晶器5进行冷冻结晶，在冷冻结晶器5中将温度降低至-5℃，此时，Na2SO4以芒硝的形式冷冻析出，而NaCl继续留在冷冻母液中；之后将高纯度的芒硝溶解进入到熔融结晶器6中，最终得到高纯度的Na2SO4结晶盐；冷冻母液进入NaCl蒸发结晶器7结晶，得到NaCl结晶盐；熔融结晶器6和NaCl蒸发结晶器7在结晶过程中产生的产水，可作为回用水循环使用。

最终产生的NaCl结晶盐925.7kg/h，其中NaCl：99.0％，水分：0.6％，水不溶物：0.1％，钙镁离子：0.2％，SO4^2-：0.1％，满足《工业盐》(GB/T 5462-2003)中的“日晒工业盐一级”标准；

最终产生的Na2SO4结晶盐582.2kg/h，其中Na2SO4：99.0％，水分：0.5％，钙镁离子：0.2％，Cl^-：0.3％，结晶盐品质满足《工业无水硫酸钠》(GB/T 6009-2014)中的“Ⅱ类合格品”标准。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。