一种高含盐废水的多级零排放处理设备的制作方法

本实用新型涉及水处理技术领域，尤其涉及一种高含盐废水的多级零排放处理设备。

背景技术：

水处理产业是在20世纪70年代随环境保护的发展而出现的新兴产业，是实施可持续发展战略和改善城市环境的重要措施。随着我国工业化进程的加快,越来越多的工业生产领域将产生高盐废水，如何有效地处理此类废水是一个难题。高盐废水中最常见的是高氯盐废水和高硫酸盐废水,其主要的来源渠道为：海水利用、印染、造纸、制药、海产品加工、奶制品加工、化工和农药等。高盐废水的处理是现阶段水处理的热门话题，其中最主要的话题有含盐废水提盐和零排放。

例如，公开号为CN206886898U的中国专利公开的一种高盐污水处理系统，包括通过管道依次连接的沉淀池、固液分离器、中间水箱、多介质过滤器、电渗析装置、储水罐、酸化厌氧池、好氧降解池、膜生物反应器、杀菌池和清水池，高盐污水排入沉淀池后进行沉淀，经沉淀和分离后的固体分别进入污泥池，渗析出的高浓度盐水吸入高盐水收集箱，酸化厌氧池与污泥池连通，好氧降解池与污泥池连通，杀菌池的出口处设有检测装置。本实用新型所述的一种高盐污水处理系统，针对排放的高盐污水的主要含量，结合生产排放周边环境的实际情况，设计出符合此种污水处理的系统，造价较低，利用率较高，在将污水处理达到再利用等目的的基础上节约了成本，达到可持续循环利用的目的。但是上述装置并没有设置零排放的设备，处理后的水直接排放至环境中。

技术实现要素：

针对现有技术之不足，本发明提供了一种高含盐废水的多级零排放处理设备。所述设备包括预处理单元、软化单元、深度浓缩单元、分盐单元和回用单元，所述预处理单元包括高密池；所述软化单元包括反渗透过滤池；所述深度浓缩单元包括换热器和变频振动负压浓缩器；所述分盐单元包括纳滤池、蒸发器组和离心脱水机组；所述回用单元包括产水箱和双极膜电渗析解析器；其中，所述高密池、所述反渗透过滤池、所述换热器、所述变频振动负压浓缩器、所述纳滤池、所述蒸发器组和离心脱水机组依次串联连接，以使得所述预处理单元、所述软化单元、所述深度浓缩单元和所述分盐单元依次串联连接；所述反渗透过滤池与所述高密池之间以串联形式连接有所述产水箱和所述双极膜电渗析解析器连接；和/或所述变频振动负压浓缩器与所述高密池以串联形式连接有所述产水箱和所述双极膜电渗析解析器；以使得所述软化单元和/或所述深度浓缩单元通过回用单元与所述预处理单元连接；所述换热器与所述离心脱水机组连接，以使得深度浓缩单元与分盐单元双向连接。

根据一种优选的实施方式，所述变频振动负压浓缩器包括变频电机；所述变频电机的输出轴固定于以偏离震源板重心的方式设置于所述震源板内部和/或表面的偏心轴承；所述震源板通过传动杆与内置有膜组的腔体连接；所述膜组将所述腔体分各位上腔体和下腔体；其中，所述上腔体设置有与所述换热器连接的进水口、与真空发生器连接的真空口、与所述纳滤池连接的浓水口；所述下腔体设置有与所述产水箱连接的产水口。

根据一种优选的实施方式，所述深度浓缩单元还包括设置于所述变频振动负压浓缩器和所述纳滤池之间的电渗析装置；所述电渗析装置通过所述产水箱与所述双极膜电渗析解析器连接；所述电渗析装置通过以串联形式连接的微生物曝气滤池和浓水缓冲罐与所述纳滤池连接。

根据一种优选的实施方式，所述反渗透过滤池与所述换热器之间设置有鳌合树脂床。

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、高压反渗透过滤池和/或超高压反渗透过滤池；所述中压反渗透过滤池、所述高压反渗透过滤池和/或所述超高压反渗透过滤池依次串联连接；其中，所述中压反渗透过滤池与所述高密池连接；所述超高压反渗透过滤池与所述鳌合树脂床连接。

根据一种优选的实施方式，所述中压反渗透过滤池、所述高压反渗透过滤池和/或所述超高压反渗透过滤池分别通过所述产水箱与所述双极膜电渗析解析器连接；所述中压反渗透过滤池和所述高压反渗透过滤池之间设置有高压泵；所述高压反渗透过滤池和所述超高压反渗透过滤池之间设置有超高压泵。

根据一种优选的实施方式，所述预处理单元还包括设置于所述高密池与所述中压反渗透过滤池之间的臭氧接触池；所述臭氧接触池通过保安过滤器与所述中压反渗透过滤池连接；所述保安过滤器与所述中压反渗透过滤池之间设置有中压泵。

根据一种优选的实施方式，所述预处理单元还包括通过沉后清水池与所述高密池连接的序批式沉淀池。

根据一种优选的实施方式，所述蒸发器组包括第一蒸发器和第二蒸发器；所述第一蒸发器和所述第二蒸发器以并联的形式与纳滤池连接；其中，所述第一蒸发器通过第一离心脱水机分别与所述换热器和第一集盐罐连接；所述第二蒸发器通过第二离心脱水机分别与所述换热器和第二集盐罐连接。

根据一种优选的实施方式，所述双极膜电渗析解析器的盐室通过循环泵与所述产水箱双向连接；所述双极膜电渗析解析器的碱室与所述高密池连接。

本实用新型提供一种高含盐废水的多级零排放处理设备，至少具有如下优势：

(1)设置有变频振动负压浓缩器，废液中的水分子可经过负压和振动双重作用去除，提升了废液的浓缩率；变频振动负压浓缩器内置有膜组，在变频电机的驱动下，膜组振动，水分子能够在振动力的作用下通过，而其余分大分子、固体颗粒和杂质不能通过；由于变频电机具有变频效果，膜组具有了振动加速度，振动速度和振幅可变，提升了浓缩效果；变频振动负压浓缩器具有真空口，由于废液经过蒸汽换热，还能够在负压环境下蒸发；

(2)设置的曝气生物滤池和臭氧接触池，能有效降低有机物、氨氮等杂质对分质盐晶体纯度的影响；

(3)设备中产生的产水经过双极膜电渗析解析器的作用从而制碱，碱作为高密池的药剂回用，不仅实现了零排放还能减本增效；设备中产生的浓水回流至浓缩单元，实现了污水零排放。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种高含盐废水的多级零排放处理设备的逻辑模块示意图；

图2是本实用新型提供的一种高含盐废水的多级零排放处理设备的一种优选的逻辑模块示意图；

图3是本实用新型提供的一种高含盐废水的多级零排放处理设备的变频振动负压发生器的结构示意图；和

图4是本实用新型提供的一种高含盐废水的多级零排放处理设备的单元模块示意图。

附图标记列表

1：预处理单元 51：第一蒸发器

2：软化单元 52：第一离心脱水机

3：深度浓缩单元 53：第一集盐罐

4：回用单元 54：第二蒸发器

5：分盐单元 55：第二离心脱水机

10：序批式沉淀池 56：第二集盐罐

11：高密池 57：蒸发器组

12：臭氧接触池 58：离心脱水机组

13：保安过滤器 301：真空口

20：中压反渗透过滤池 302：浓水口

21：高压反渗透过滤池 303：膜组

22：超高压反渗透过滤池 304：压板

23：鳌合树脂床 305：产水口

24：反渗透过滤池 306：变频电机

30：变频振动负压浓缩器 307：输出轴

31：电渗析装置 308：偏心轴承

32：微生物曝气滤池 309：震源板

33：浓水缓冲罐 3010：支座

34：换热器 3011：下腔体

40：产水箱 3012：上腔体

41：双极膜电渗析解析器 3013：进水口

50：纳滤池 3014：传动杆

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4所示，本实施例提供一种高含盐废水的多级零排放处理设备，包括预处理单元1、软化单元2、深度浓缩单元3、分盐单元5和回用单元4。预处理单元1包括高密池11。软化单元包括反渗透过滤池24。深度浓缩单元3包括换热器34和变频振动负压浓缩器30。分盐单元5包括纳滤池50、蒸发器组57和离心脱水机组58。回用单元4包括产水箱40和双极膜电渗析解析器41。

如图1所示，高密池11、反渗透过滤池24、换热器34、变频振动负压浓缩器30、纳滤池50、蒸发器组57和离心脱水机组58依次串联连接，以使得预处理单元1、软化单元2、深度浓缩单元3和分盐单元5依次串联连接。所述反渗透过滤池24与所述高密池11之间以串联形式连接有所述产水箱40和所述双极膜电渗析解析器41。和/或所述变频振动负压浓缩器30与所述高密池11以串联形式连接有所述产水箱40和所述双极膜电渗析解析器41。以使得软化单元2和/或深度浓缩单元3通过回用单元4与预处理单元1连接。换热器34与离心脱水机58连接，以使得深度浓缩单元3与分盐单元5双向连接。

优选的，如图3所示，变频振动负压浓缩器30包括变频电机306。变频电机306的输出轴307固定于以偏离震源板309重心的方式设置于震源板309内部和/或表面的偏心轴承308。震源板309通过传动杆3014与内置有膜组303的腔体连接。膜组303将腔体分各位上腔体3012和下腔体3011。具体地，偏心轴承308以焊接的形式固定于震源板309内部。输出轴307以过盈配合的形式与偏心轴承308连接。传动杆3014的一端以焊接的形式固定于震源板309上。传动杆3014的另一端以焊接的形式固定于压板304。压板304以焊接形式固定于腔体的下端。膜组303包含至少一张设置有若干通孔的膜片，膜片以阵列的形式排列并以垫圈分隔。具体地，膜组303包含1张设置有若干通孔的膜片。膜组303还可以包含2张，3张或更多张设置有若干通孔的膜片(膜材质为芳香族聚酰胺复合材料)。变频电机306通过螺柱固定于与大地连接的支架。变频电机306型号可以是YTSP和QABP系列。具体地，变频电机306型号的型号是YTSP400L2-4。震源板309底部以焊接形式固定有支座3010。

优选的，如图3所示，上腔体3012设置有与换热器34连接的进水口3013、与真空发生器连接的真空口301、与纳滤池50连接的浓水口302。下腔体设置有与产水箱40连接的产水口305。具体地，进水口3013、真空口301、浓水口302、产水口305是以胀接的形式固定于腔体。又如，进水口3013、真空口301、浓水口302、产水口305还可以以焊接的形式固定于腔体。真空发生器是真空泵。

优选的，如图2所示，深度浓缩单元3还包括设置于变频振动负压浓缩器30和纳滤池50之间的电渗析装置31。电渗析装置31通过产水箱40与双极膜电渗析解析器41连接。电渗析装置31通过以串联形式连接的微生物曝气滤池32和浓水缓冲罐33与纳滤池50连接。电渗析装置31是在直流电场的作用下，利用阴、阳电驱动膜对溶液当中阴、阳离子的选择透过性过滤，从而使溶液中的溶质与水相互分离的一种物理化学过程，对浓水进一步浓缩。纳滤池50主要部件为纳滤膜元件，纳滤膜元件内置于纳滤池50中，是允许溶剂分子或某些低分子量溶质或低价离子透过的一种功能性的半透膜。根据这一特点，将浓水中的离子分离，以获得分质盐。微生物曝气滤池32利用固体界面固定微生物对水中污染物进行去除的一种水处理技术，其机理是将生物接触氧化法与给水快滤池进行有机结合，将生物降解与吸附过滤两种处理过程合并在同一单元反应器中，以滤池中填装的粒状填料(如陶粒、焦炭、石英砂、活性炭等)为载体，在滤池内部进行曝气，使滤料表面生长大量生物膜。当污水流经时，利用滤料上所附生物膜中高浓度的活性微生物的氧化分解作用、充分发挥微生物的生物代谢、生物絮凝、生物膜和填料的物理吸附和截留以及反应器内沿水流方向食物链的分级捕食作用，完成污染物的高效去除。

优选的，如图2所示，反渗透过滤池24与换热器34之间设置有鳌合树脂床23。换热器34可以采用板壳式换热器和列管式换热器中的一种，用于加热软化单元中的浓水。换热介质采用高品位(高内能)的蒸汽。蒸汽的高内能可通过机械式再压缩技术获得。

优选的，如图2所示，反渗透过滤池24包括中压反渗透过滤池20、高压反渗透过滤池21和/或超高压反渗透过滤池22。中压反渗透过滤池20、高压反渗透过滤池21和/或超高压反渗透过滤池22依次串联连接。其中，中压反渗透过滤池20与高密池11连接。超高压反渗透过滤池22与鳌合树脂床23连接。鳌合树脂床23内置有螯合树脂，用于吸附浓水中的钙镁离子。螯合树脂可以采用LSC-500胺基膦酸树脂和LSC-100胺基羧酸树脂。

优选的，如图2所示，中压反渗透过滤池20、高压反渗透过滤池21和/或超高压反渗透过滤池22分别通过产水箱40与双极膜电渗析解析器41连接。中压反渗透过滤池20和高压反渗透过滤池21之间设置有高压泵(输出压力3.5Mpa～6Mpa)。高压反渗透过滤池21和超高压反渗透过滤池22之间设置有超高压泵(6Mpa～7.5Mpa)。

优选的，具体地，中压反渗透过滤池20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21内置特种浓缩抗污染高压膜元件(GTR4-8040F-65，流道宽度65mil)。超高压反渗透过滤池22内置超高压DTR0叠管式膜元件7W101500(流道宽度6mm)。中压膜元件、高压膜元件和超高压膜元件采用膜材质的芳香族聚酰胺复合材料。

优选的，如图2所示，预处理单元1还包括设置于高密池11与中压反渗透过滤池20之间的臭氧接触池12。臭氧接触池12通过保安过滤器13与中压反渗透过滤池20连接。保安过滤器13与中压反渗透过滤池20之间设置有中压泵(输出压力2～3.5Mpa)。保安过滤器13主要包括壳体和过滤滤芯，过滤滤芯内置于壳体。过滤滤芯可以是烧结滤管、熔喷式纤维滤芯和蜂房滤芯。优选的，过滤滤芯可以采用过滤精度为5微米的蜂房滤芯。臭氧接触池12臭氧接触池31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。

优选的，如图2所示，预处理单元1还包括通过沉后清水池与高密池11连接的序批式沉淀池10。序批式沉淀池10包括至少一个沉淀池，沉淀池之间通过串联的方式或并联的方式或并联后串联的方式或串联后并联的方式连接。优选的，为加大序批式沉淀池10的处理能力，沉淀池之间以并联形式连接。又如，为提高序批式沉淀池10的处理质量，沉淀池之间以串联形式连接。又如，为加大序批式沉淀池10的处理能力和质量，沉淀池之间以并联后串联的方式或串联后并联的方式连接。序批式沉淀池10包括一个沉淀池。序批式沉淀池10还可以包括2个，3个或更多个沉淀池。

优选的，如图2所示，蒸发器组57包括第一蒸发器51和第二蒸发器54。第一蒸发器51和第二蒸发器54以并联的形式与纳滤池50连接。其中，第一蒸发器51通过第一离心脱水机52分别与换热器34和第一集盐罐53连接。第二蒸发器54通过第二离心脱水机55分别与换热器34和第二集盐罐56连接。具体地，第一蒸发器51和第二蒸发器54优选为强制循环蒸发器。第一离心脱水机52和第二离心脱水机55优选为沉降式离心机。又如，第一蒸发器51和第二蒸发器54还可以优选为降膜蒸发器。第一离心脱水机52和第二离心脱水机55还可以优选为过滤式离心机。

优选的，双极膜电渗析解析器41的盐室通过循环泵与产水箱40双向连接。双极膜电渗析解析器41的碱室与高密池11连接。具体地，双极膜电渗析器41包括供电单元和膜堆单元。膜堆单元包括双极膜、阴膜和阳膜。供电单元包括正极板、负极板和直流电源箱。阴膜和阳膜之间的腔体构成盐室。阳膜和双极膜之间构成碱室。双极膜和腔壁之间构成极水室。在通电后，双极膜两侧电离出氢离子和氢氧根离子，盐室中的阳离子透过阳膜，与碱室中的阴离子结合成碱排入高密池11中。产水箱40与双极膜电渗析解析器40中的盐室通过循环泵双向连接。

优选的，该设备中还包括污泥浓缩单元，用于处理序批式沉淀池10、高密池11中产生的污泥。

优选的，高密池11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。前混凝池与沉后清水池连接。澄清池和臭氧接触池12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)。注药泵为计量泵。

工作原理：高盐废水进入序批式沉淀池10中，经过静置后，经沉后清水池排入高密池11中。高密池11设置的前混凝池、絮凝池、后混凝池和澄清池可以根据混合、絮凝反应、沉淀不同的速度梯度，通过调整机械搅拌提供适宜的水力条件，达到很好的絮凝效果，矾花生成效果要好于常规机械加速沉淀池，用于去除胶体杂质、硬度、硅及部分有机物。臭氧接触池12用于对有机物的降解，提高污水的可生化性，并能降低COD(化学需氧量)。经过预处理单元1处理，高盐废水能够达到软化单元2的进水标准(浊度小于等于1NTU，COD小于等于50mg/L，总硬度小于等于600mg/L)后。废水进入软化单元2之前，经保安过滤器13除掉5微米粒径以上的杂质，防止对反渗透膜的损伤。在软化单元2中，废水经过中压、高压和超高压三级反渗透的作用，产生的浓水排入鳌合树脂床23中。产生的产水排放至产水箱，作为制碱的原料，实现零排放。鳌合树脂床23具有强大的吸附钙镁离子的静电作用，再次吸附浓水中钙镁离子。经鳌合树脂床23处理后的废水排入换热器34中，与蒸汽进行换热后，排入变频振动负压浓缩器30中。

变频振动负压浓缩器30内置有膜组，在变频电机306的驱动下，膜组303开始振动，水分子能够在振动力的作用下通过，而其余分大分子、固体颗粒和杂质不能通过。由于变频电机306具有变频效果，膜组303具有了振动加速度，振动速度和振幅可变，提升了浓缩效果。变频振动负压浓缩器30具有真空口，由于废液经过蒸汽换热，还能够在负压环境下蒸发，蒸发的液体可经冷凝作用排放至产水箱40中。因此，在变频振动负压浓缩器30中，废液中的水分子可经过负压和振动双重作用去除，提升了废液的浓缩率。

经变频振动负压浓缩器30排放的浓水可以经电渗析装置31进一步在电场作用下浓缩。经深度浓缩后，浓水的TDS为220550mg/L，完全满足分盐要求。

为降低氨氮杂质、有机物对分质盐的纯度的影响，电渗析装置31排放的浓水经曝气生物滤池32的生化处理后排入纳滤池50中。纳滤池50对深度浓缩后的浓水进行分盐，分盐后的浓水经蒸发器组57和离心脱水机组58得到分质盐晶体，离心脱水机组58脱除的水分进入换热器34，实现零排放。

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。