一种废水软化处理装置的制作方法

本实用新型涉及水处理技术领域，尤其涉及一种废水软化处理装置。

背景技术：

随着经济的飞速发展，各类工厂在提供各类商品的同时也带来了高度的污染，尤以煤炭、石油和化工等企业。在当前能源紧缺的大背景下，可持续发展和绿色发展受到全球的关注。其中高硬度水的污染就是一个亟待解决的生态问题。除硬实则为除盐，不仅要除掉悬浮物、胶体、无机阳离子、阴离子，更要除掉有机物等杂质。目前常采用离子交换技术进行软水处理，即采用离子交换脂将水中的钙镁离子置换出来，从而降低水质硬度。但对废水中的有机物和油分等的去除达不到污水排放标准。

例如，公开号为CN207130076U的中国实用新型专利公开的一种含盐废水处理系统。本实用新型公开一种含盐废水处理系统，包括依次连接的用于对废水来水进行匀质匀量调节和软化处理的快速反应搅拌池、用于去除上述反应后废水中的沉淀及悬浮物的净水器、用于将净化后出水分离为可直接回用的淡水和包含盐分、TDS、有机物等杂质的浓水的电渗析装置以及用于对电渗析装置的浓水进行回收利用的多级闪蒸设备；还包括分别药剂投加装置，快速反应搅拌池出水口与净水器入水口间设连接管道，药剂投加装置与连接管道连通、向其内在线投加混凝剂，使快速反应搅拌池出水中的悬浮物混凝、絮凝。该处理系统使含盐废水完全回收的平均吨产水能耗＜1kW，远小于单纯采用蒸发结晶的吨产水能耗，同时小于反渗透工艺的产水能耗，大幅降低了回收废水成本。

含盐废水的生成途径十分广泛，水量也逐渐增多，去除含盐废水中的有机污染物对保护环境尤为重要。上述发明虽能够对废水进行软化，但并不能去除废水中的多种有害杂质如有机物等。

技术实现要素：

针对现有技术之不足，本发明提供了一种废水软化处理装置。一种废水软化处理装置，包括预处理单元，膜浓缩单元和浓水处理单元，所述预处理单元通过所述膜浓缩单元与所述浓水处理单元连接；其中，所述浓水处理单元包括臭氧接触池、生化曝气池和催化氧化塔，所述臭氧接触池、所述生化曝气池和所述催化氧化塔依次串联连接；所述膜浓缩单元包括反渗透过滤池；所述反渗透过滤池通过浓水箱与所述臭氧接触池连接；所述预处理单元包括调节池和高密池；所述调节池通过所述高密池与所述反渗透过滤池连接。

根据一种优选的实施方式，所述臭氧接触池设置有至少一个反应池；所述反应池之间设置有与所述臭氧接触池内壁连接的隔板；所述反应池包括进水室和接触氧化室，所述进水室与所述接触氧化室之间设置有与所述臭氧接触池内壁连接的导流板；其中，所述接触氧化室通过具有散气孔结构和设置有用于测量臭氧流量的流量计的臭氧输送管道与臭氧发生器连接。

根据一种优选的实施方式，所述臭氧接触池设置有至少一个脱气池；所述反应池与所述脱气室之间设置有与所述臭氧接触池内壁连接的第一挡板；其中，所述脱气室包括存水室和脱气室，所述存水室和所述脱气室之间设置有与所述臭氧接触池内壁连接的第二挡板；所述脱气室设置有与所述臭氧发生器的进气口连接的排气孔。

根据一种优选的实施方式，所述催化氧化塔设置有与所述臭氧发生器排气口连接的臭氧曝气板和至少一层催化剂层，所述臭氧曝气板和所述催化剂层分别固定在所述催化氧化塔的塔体内壁；所述催化氧化塔塔体设置有注水口、产水排水口和排气口；其中，所述注水口与所述生化曝气池的排料口连接，所述产水排水口与第一过滤池连接，所述排气口与所述臭氧发生器连接。

根据一种优选的实施方式，所述生化曝气池设置有至少一层以沸石为基底的填料层和至少一个与曝气机连接的含若干通孔的空气吸入管。

根据一种优选的实施方式，所述第一过滤池与设置有电导率监测仪的产水箱连接。

根据一种优选的实施方式，所述反渗透过滤池包括中压反渗透过滤池和高压反渗透过滤池，其中，所述中压反渗透过滤池通过第一中压泵与所述高密池连接；所述高压反渗透过滤池通过高压泵与所述中压反渗透过滤池连接；所述高压反渗透过滤池的浓水口通过管道与所述浓水箱连接；所述中压反渗透过滤池的第一产水口和/或所述高压反渗透过滤池的第二产水口通过管道与所述第一过滤池连接。

根据一种优选的实施方式，所述装置还包括设置于所述高密池和所述中压反渗透过滤池之间的深度软化单元；所述深度软化单元包括高强度膜过滤池、第二过滤池和/或保安过滤器；所述高强度膜过滤池、第二过滤池和/或保安过滤器依次串联连接。

根据一种优选的实施方式，所述高强度膜过滤池与所述高密池连接；所述第二过滤池通过第二中压泵与所述中压反渗透过滤池连接，和/或所述保安过滤器通过第三中压泵与所述中压反渗透过滤池连接。

根据一种优选的实施方式，所述催化氧化塔的塔体设置有污水排水口，所述污水排水口与所述调节池连接。

本实用新型提供一种废水软化处理装置，至少具有如下优点：

(1)通过具有强氧化性的臭氧氧化废水中的有机物，以满足废水的排放标准；

(2)臭氧接触池采用蛇形方式布置反应池，以满足臭氧能够充分氧化有机物；并设置了脱气池，以降低臭氧对生化曝气池中的生物膜的破坏，也使未完全使用的臭氧循环利用；

(3)产水箱设置有电导率监测仪，能够监控排放水是否达到排放标准。

上述装置在对含盐废水，尤其含有高浓度有机物的含盐废水具有较优的处理能力。能够将电导率为2000μs/cm的废水降低至电导率低于100μs/cm的产水。最主要的是，能够将化学需氧量(水体有机污染的一项重要指标)80mg/L的废水降低至2mg/L。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种废水软化处理装置的逻辑模块的结构示意图；

图2是本实用新型提供的一种废水软化处理装置的单元模块的结构示意图；和

图3是本实用新型提供的一种废水软化处理装置的臭氧接触池的一种优选结构示意图。

附图标记列表

1：预处理单元 32：生化曝气池

2：膜浓缩单元 33：催化氧化塔

3：浓水处理单元 34：臭氧发生器

4：产水单元 40：第一过滤池

10：调节池 41：产水箱

11：高密池 301：第一反应池

12：高强度膜过滤池 302：脱气池

13：第二过滤池 3011：第一进水室

14：保安滤器 3012：第一臭氧接触室

22：中压反渗透过滤池 3013：第一导流板

23：高压反渗透过滤池 3014：第一隔板

24：浓水箱 3015：第二隔板

25：反渗透过滤池 3016：第一挡板

31：臭氧接触池 3017：第二挡板

具体实施方式

下面结合附图进行详细说明。

本发明的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”和仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”和的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“内侧”、“内部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，术语“以可拆卸的方式”是粘接、键连接、螺纹连接、销连接、卡接、铰接、间隙配合或过渡配合中的一种。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

如图2所示，本实施例提供一种废水软化处理装置，包括预处理单元1，膜浓缩单元2、浓水处理单元3和产水单元4。预处理单元1通过膜浓缩单元2与浓水处理单元3连接，产水单元4与浓水处理单元3连接。

如图1所示，浓水处理单元3包括臭氧接触池31、生化曝气池32和催化氧化塔33。臭氧接触池31、生化曝气池32和催化氧化塔33依次串联连接。膜浓缩单元2包括反渗透过滤池。反渗透过滤池通过浓水箱24与臭氧接触池31连接。预处理单元1包括调节池10和高密池11。调节池10通过高密池11与反渗透过滤池连接。

调节池的作用10是克服废水排放的不均匀性，均衡调节废水的水质、水量、水温的变化，储存盈余、补充短缺，使后续处理设施的进水量均匀，从而降低废水的不一致性对后续处理设施的冲击性影响。

优选的，臭氧接触池31设置有至少一个反应池。反应池之间设置有与臭氧接触池31内壁连接的隔板。反应池包括进水室和接触氧化室，进水室与接触氧化室之间设置有与臭氧接触池31内壁连接的导流板。其中，接触氧化室通过具有散气孔结构和设置有用于测量臭氧流量的流量计的臭氧输送管道与臭氧发生器34连接。反应池中的接触氧化室有臭氧散气孔结构的臭氧输送管道，臭氧能够以喷射的形式进入接触氧化室，臭氧与有机物充分接触并反应。臭氧与有机物以三种不同的方式反应：一是普通化学反应；二是生成过氧化物；三是发生臭氧分解或生成臭氧化物。如有害物质二甲苯与臭氧反应后，生成无毒的水及二氧化碳。所谓臭氧分解是指臭氧在与极性有机化合物的反应，是在有机化合物原来的双键的位置上发生反应，把其分子分裂。由于臭氧的氧化力极强，不但可以杀菌，而且还可以除去水中的色味等有机物。

臭氧发生器34利用高压电离(或化学、光化学反应)，使空气中的部分氧气分解聚合为臭氧，是氧的同素异形转变过程，亦可利用电解水法获得。臭氧发生器可以高压放电式、紫外线照射式和电解式。例如，臭氧发生器采用型号为HY-003-30A的电解式臭氧发生器。

具体地，如图3所示，臭氧接触池31设置有三个反应池，第一反应池301，第二反应池和第三反应池。第一反应池包括第一进水室3011和第一接触氧化室3012。第一进水室3011和第一接触氧化室3012之间设置第一导流板3013。第一导流板3013的高度小于臭氧接触池31的高度，以满足废水在臭氧接触池31中能够流动。第一导流板3013焊接于臭氧接触池31内壁的底端。第一反应池301和第二反应池之间设置有第一隔板3014，第二反应池和第三反应池之间设置有第二隔板3015。第一隔板3014和第二隔板3015的高度小于臭氧接触池31的高度，以满足废水在臭氧接触池31中能够流动。第一隔板3014和第二隔板3015焊接于臭氧接触池31内壁的顶端。第二反应池包括第二进水室和第二接触氧化室，第二进水室和第二接触氧化室之间设置第二导流板。第三反应池包括第三进水室和第三接触氧化室，第三进水室和第三接触氧化室之间设置第三导流板。第二导流板和第三导流板的高度小于臭氧接触池31的高度，以满足废水在臭氧接触池31中能够流动。第二导流板和第三导流板焊接于臭氧接触池31内壁的底端。臭氧接触池31的进水口设置于第一进水室。又如，臭氧接触池31还可以设置有1个，2个和4个甚至更多个反应池，内部结构与含3个反应池的内部结构相同。

优选的，臭氧接触池31设置有至少一个脱气池302。反应池与脱气室之间设置有与臭氧接触池31内壁连接的第一挡板3016。其中，脱气池302包括存水室和脱气室，存水室和脱气室与臭氧接触池31内壁连接的第二挡板3017。脱气室设置与臭氧发生器34的进气口连接的排气孔。具体地，如图3所示，臭氧接触池31设置有1个脱气池。脱气池包括脱气室包括存水室和脱气室，存水室和脱气室与臭氧接触池31内壁连接的第二挡板3017。脱气室设置采用降压脱气的原理，使得接触反应后液体中的气体脱除。具体地，脱气室设置有与真空泵连接的脱气管。为使得脱气充分，脱气池还可以是2个，3个甚至更多个。脱除的气体从排气孔排入臭氧发生器34。

优选的，催化氧化塔33设置有与臭氧发生器34排气口连接的臭氧曝气板和至少一层催化剂层，臭氧曝气板和催化剂层分别固定在所述催化氧化塔33的塔体内壁。具体地，臭氧曝气板和催化剂层分别以焊接的形式固定在所述催化氧化塔33的塔体内壁。又如，臭氧曝气板和催化剂层分别以插接的形式固定在所述催化氧化塔33的塔体内壁。

催化氧化塔33塔体设置有注水口、产水排水口和排气口。其中，注水口与生化曝气池32的排料口连接，产水排水口与第一过滤池40连接，排气口与臭氧发生器34连接。具体地，催化氧化塔33设置有与臭氧发生器34排气口连接的臭氧曝气板和一层催化剂层，臭氧曝气板和催化剂层分别与催化氧化塔33的塔体内壁以焊接的形式连接。

优选的，为使得残留的有机物有效脱除，臭氧曝气板和催化剂可以是2个，3个甚至更多个。臭氧曝气板和催化剂层以交错排列的方式与塔体内壁连接。具体地，以臭氧曝气板/催化剂层/臭氧曝气板/催化剂层的方式沿催化氧化塔33的轴向与塔体内壁连接。又如，臭氧曝气板/催化剂层/臭氧曝气板/催化剂层/臭氧曝气板/催化剂层的方式沿催化氧化塔33的轴向与塔体内壁连接。

优选的，生化曝气池32设置有至少一层以沸石为基底的填料层和至少一个与曝气机连接的含若干通孔的空气吸入管。具体地，生化曝气池32设置有一层以沸石为基底的填料层和一个与曝气机连接的含若干通孔的空气吸入管。又如，以沸石为基底的填料层可以是1层、2层甚至更多层。空气吸入管可以是1个，2个甚至更多个。例如，曝气机选用QSB系列曝气机。具体地，曝气机选用QSB7.5型。

优选的，第一过滤池40与设置有电导率监测仪的产水箱41连接。产水单元4包括第一过滤池40和产水箱41。

优选的，如图1所示，反渗透过滤池包括中压反渗透过滤池22和高压反渗透过滤池23。其中，中压反渗透过滤池22通过中压泵与高密池11连接。高压反渗透过滤池23通过高压泵与中压反渗透过滤池22连接。高压反渗透过滤池23的浓水口通过管道与浓水箱24连接。中压反渗透过滤池22的第一产水口和/或高压反渗透过滤池23的第二产水口通过管道与第一过滤池40连接。具体地，如图1所示，中压反渗透过滤池22的第一产水口和高压反渗透过滤池23的第二产水口通过管道与第一过滤池40连接。具体地，中压反渗透过滤池22内置特种浓缩抗污染中压膜元件(GTR3-8040F-65，流道宽度65mil，1mil＝0.0254mm)。高压反渗透过滤池23内置特种浓缩抗污染高压膜元件(GTR4-8040F-65，流道宽度65mil)。中压膜元件采用膜材质的芳香族聚酰胺复合材料，操作压力为2-3.5Mpa之间。第一中压泵的输出压力在2-3.5Mpa。高压膜元件采用膜材质的芳香族聚酰胺复合材料，操作压力为3.5-4.5Mpa。第一中压泵的输出压力在3.5-4.5Mpa之间。

优选的，装置还包括设置于高密池11和中压反渗透过滤池22之间的深度软化单元。深度软化单元包括高强度膜过滤池12、第二过滤池13和/或保安过滤器14。高强度膜过滤池12、第二过滤池13和/或保安过滤器14依次串联连接。

优选的，高密池包括前混凝池、絮凝池、后混凝池和澄清池。前混凝池、絮凝池、后混凝池和澄清池依次串联连接。前混凝池与调节池10连接。澄清池分别和高强度膜过滤池12与中压反渗透过滤池22连接。前混凝池、絮凝池、后混凝池和澄清池均通过污泥管与污泥浓缩池连接。前混凝池、絮凝池、后混凝池和澄清池通过注药泵与注药池连接。药剂主要包括石灰、氢氧化钠、碳酸钠、PAC(Polyaluminium Chloride，聚合氯化铝)和PAM(Polyacrylamide，聚丙烯酰胺)。

优选的，高强度膜过滤池12与高密池11连接。高强度膜过滤进水池的作用是收集高密池的产水，保证后期高强度膜的安全稳定运行，高强度膜过滤池的作用用于存放高强度膜。高强度膜过滤作为一种新型过滤设备，解决了污水波动大，沉降效果差，普通超滤膜易堵塞、断丝等问题，同时出水水质好，出水浊度<1NTU(nephelometric turbidity unit，浊度单位)，高强度膜过滤式12产水可直接进入GTR3中压反渗透过滤池。

优选的，如图1所示，为防止微生物的滋生和偶然因素出现的颗粒状悬浮物进入膜系统击穿膜组件。第二过滤池13通过第二中压泵与中压反渗透过滤池22连接，和/或保安过滤器14通过第三中压泵与中压反渗透过滤池22连接。第二过滤池13主要包括以活性炭为主的滤料。保安过滤器14主要包括过滤精度比低于10微米的滤芯，如蜂房滤芯。

优选的，催化氧化塔33的塔体设置有污水排水口，污水排水口与调节池10连接。

工作原理：含盐废水进入通过原水泵泵入均质池10中。不同来源的废水经过均衡调节废水的水质、水量和水温的变化、储存盈余和补充短缺的过程后，排入高密池11中。高密池11包括前混凝池、絮凝池、后混凝池和澄清池，向高密池11泵入石灰、氢氧化钠、碳酸钠、PAC(Polyaluminium Chloride，聚合氯化铝)和PAM(Polyacrylamide，聚丙烯酰胺)，去除废水中硬度、硅、COD、等残余杂质，消除杂质对后续平稳运行的不利影响。根据抽样水质情况(含固体颗粒的程度和固体颗粒的类型)，若能满足中压反渗透过滤池22的处理能力，则通过第一中压泵排入中压反渗透过滤池22。若不能满足中压反渗透过滤池22的处理能力，则排入深度软化单元，经过高强度膜过滤池12、第二过滤池13和保安滤器14过滤后，通过第二中压泵(输出压力2-3.5Mpa)和/或第三中压泵(输出压力2-3.5Mpa)泵入中压反渗透过滤池22。

中压反渗透过滤池22的产水排入第一过滤池40，浓水经过高压泵(输出压力3.5Mpa-4.5Mpa)泵入高压反渗透过滤池23。高压反渗透过滤池23的产水排入第一过滤池40。浓水排入浓水箱24缓存。浓水箱24中的浓水排入臭氧接触池31。臭氧是强氧化剂，可将水中的难降解有机物转化为易降解有机物，从而提高污水的可生化性，并可降低部分化学需氧量。由于臭氧的半衰期仅30min，臭氧投加方式的最佳设计是臭氧接触池沿水流方向分为3个反应池。在第一、二反应池投加臭氧，可以在短时间内能达到设计的溶解臭氧浓度。在第三反应池主要是维持臭氧浓度在一个稳定的水平(补充与水中污染物反应了的溶解臭氧)。第三接触氧化室之后设置一个脱气池，将水中的剩余臭氧去除，避免水中的剩余臭氧对后续生化曝气池32造成的伤害。

生化曝气池32中含有好氧生物膜，膜分离也使微生物被完全被截流在生物反应器内，使得系统内能够维持较高的微生物浓度，不但提高了反应装置对污染物的整体去除效率，保证了良好的出水水质，同时反应器对进水负荷(水质及水量)的各种变化具有很好的适应性，耐冲击负荷，能够稳定获得优质的出水水质。由于微生物被完全截流在生物反应器内，从而有利于增殖缓慢的微生物如硝化细菌的截留生长，系统硝化效率得以提高。同时，可增长一些难降解的有机物在系统中的水力停留时间，有利于难降解有机物降解效率的提高。

催化氧化塔33采用高级氧化技术(AOP)，是指氧化能力超过所有常见氧化剂或氧化电位接近或达到羟基自由基-OH水平，可与有机污染物进行系列自由基链反应，从而破坏其结构。使其逐步降解为无害的低分子量的有机物，最后降解为CO2、H2O和其他矿物盐的技术，具有反应时间短、反应速度快、过程可以控制且无选择性等优点，能将多种有机污染物全部降解，不产生二次污染。随着AOP技术的发展，金属氧化物广泛用于臭氧催化氧化难降解有机物，可以有效的提高臭氧的氧化能力，从而降低反应的苛刻度，提高废水化学需氧量的去除效果。催化层为金属氧化物层，如钯Pd和铈Ce等金属的氧化物。曝气板保证臭氧环境。

催化氧化塔33中的产水排入第一过滤池40中。第一过滤池40以活性炭再把有机物质杂质吸附到活性炭颗粒内的原理，使其达到很高的吸附效果。催化氧化塔33中的浓水排入均质池10中。催化氧化塔33设置有电导率监测仪和浓度监测仪。

第一过滤池40过滤后的水排入产水箱41中。产水箱41经电导率监测仪检测后，达到排放标准后，排出。若未达到排放标准，排入中压反渗透过滤池22中。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。