CN103936197B - 工业废水反渗透浓排水回用工艺和装置 - Google Patents
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Abstract
工业废水反渗透浓排水回用工艺和装置，所述工业废水是指在例如冶金、电力及化工行业等运行工业项目产生的废水，所述反渗透浓排水是指采用反渗透膜技术处理工业废水时产生的浓盐水，包括：采用氧化-生物膜多孔吸附技术降低所述反渗透浓排水中的COD含量；采用药剂软化-过滤技术降低所述反渗透浓排水的硬度，成为硬度降低的药剂软化水和沉淀污泥，采用过滤技术降低所述药剂软化水的浊度，采用煅烧技术煅烧所述沉淀污泥；采用钠树脂软化及二次反渗透技术进一步软化所述药剂软化水后对其进行第二次反渗透处理得到二次反渗透产水和二次反渗透浓排水，所述二次反渗透浓排水用于所述钠树脂软化中的钠树脂床再生，所述二次反渗透产水回收利用。
Description
技术领域
本发明涉及反渗透浓排水处理领域，特别是一种工业废水反渗透浓排水回用工艺和装置，所述工业废水是指在例如冶金行业、电力行业及化工行业等运行工业项目产生的废水，所述反渗透浓排水是指采用反渗透膜技术处理工业废水时产生的浓盐水。
背景技术
反渗透膜技术在现代工业中的应用越来越广泛，在水源的选择上由原来的地下水、地表水到后来的工业废水。由于反渗透膜工艺的特点，在水的利用上，会有25-30%左右的浓盐水产生。在不同的水源上，反渗透浓盐水的处理方式不同。特别是在废水作为水源的钢铁冶金企业，由于水量大，产生的反渗透浓排水也很多。这部分反渗透浓排水如果直接排放，第一是对环境有污染，第二是造成水资源的浪费。如果能对这部分反渗透浓排水进行回收，则会形成很好的社会效益和环境效益，如处理得当，还会形成一定的经济效益。钢铁冶金工业废水作为反渗透的水源，进水的CODcr含量一般控制在30-40mg/L，经过反渗透4倍左右的浓缩后，反渗透浓排水中的CODcr的含量一般在120mg/L左右，同时废水硬度较高，一般在400mg/L左右。经过反渗透工艺浓缩后，反渗透浓排水硬度更高，是废水硬度的4倍左右，约为1000-1200mg/L左右，属于高CODcr、高硬度和高含盐量废水，处理非常麻烦，成为目前工业废水处理的难点。化学需氧量（COD或CODcr，ChemicalOxygenDemand）以氧的mg/L表示，可作为废水中有机物质相对含量的一项综合性指标。
目前，地下水或地表水作为水源的反渗透浓排水处理起来相对容易，这种反渗透浓排水主要克服的是高硬度的问题，在工业上也有个别工程案例。而冶金、化工等工业废水回用反渗透浓排水根据废水水源和预处理工艺的特点，浓排水中含有较高的COD、盐和碱度，处理工艺目前尚不成熟，且运行费用很高，企业一般不易接受，目前找不到工程实例。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种工业废水反渗透浓排水回用工艺和装置，所述工业废水是指在例如冶金行业、电力行业及化工行业等运行工业项目产生的废水，所述反渗透浓排水是指采用反渗透膜技术处理工业废水时产生的浓盐水。
本发明技术方案如下：
工业废水反渗透浓排水回用工艺，其特征在于，包括：采用氧化-生物膜多孔吸附技术降低所述反渗透浓排水中的COD含量；采用药剂软化-过滤技术降低所述反渗透浓排水的硬度，成为硬度降低的药剂软化水和沉淀污泥，采用过滤技术降低所述药剂软化水的浊度，采用煅烧技术煅烧所述沉淀污泥；采用钠树脂软化及二次反渗透技术进一步软化所述药剂软化水后对其进行第二次反渗透处理得到二次反渗透产水和二次反渗透浓排水，所述二次反渗透浓排水用于所述钠树脂软化中的钠树脂床再生，所述二次反渗透产水回收利用。
所述药剂软化中的药剂采用石灰-碳酸钠-氢氧化钠组合。
所述煅烧技术将所述沉淀污泥煅烧成生石灰。
所述生石灰进入循环回用。
所述氧化-生物膜多孔吸附技术使所述反渗透浓排水中的有机物的去除率不低于60%。
所述药剂软化使所述反渗透浓排水的硬度降低至160mg/L或以下，所述过滤技术使所述药剂软化水的浊度降低至0.3NTU或以下，使所述药剂软化水的淤塞指数SDI＜4。
所述钠树脂软化使得所述药剂软化水的硬度进一步降低至10-20mg/L。
所述钠树脂床再生所使用的二次反渗透浓排水通过投加部分NaCL增加Na离子浓度。
工业废水反渗透浓排水回用装置，其特征在于，包括氧化-生物膜多孔吸附系统，药剂软化-过滤系统，钠树脂软化-二次反渗透系统，以及污泥处理系统；所述氧化-生物膜多孔吸附系统包括连接反渗透浓排水池的浓排水提升泵，所述浓排水提升泵连接臭氧接触氧化塔，所述臭氧接触氧化塔连接生物膜多孔吸附装置；所述药剂软化-过滤系统包括连接所述生物膜多孔吸附装置的药剂软化装置，所述药剂软化装置分别连接中间水池和所述污泥处理系统，所述中间水池连接软化水提升泵，所述软化水提升泵连接过滤装置；所述钠树脂软化-二次反渗透系统包括连接所述过滤装置的钠树脂软化装置，所述钠树脂软化装置连接保安过滤装置，所述保安过滤装置连接高压提升装置，所述高压提升装置连接第二次反渗透装置，所述第二次反渗透装置通过二次反渗透浓排水管路连接所述钠树脂床再生装置，所述钠树脂床再生装置连接所述钠树脂软化装置，所述第二次反渗透装置通过二次反渗透产水管路连接回用系统。
所述污泥处理系统包括连接所述药剂软化装置的污泥浓缩池，所述污泥浓缩池连接提升装置，所述提升装置连接压滤装置，所述压滤装置连接煅烧装置。
本发明的技术效果如下：本发明结合冶金、电力或化工行业反渗透浓排水的特点，提出了一种全新的工业废水反渗透浓排水处理及回用工艺技术。冶金、化工等行业反渗透浓排水主要滤池出水经过反渗透工艺后产生的浓排废水，滤池前一般采用沉淀工艺，主要工艺系统对COD的去除率很低，在20%左右，所以反渗透浓排水中的COD含量很大。本发明在处理某钢厂冶金废水反渗透浓排水系统中，取得了很好的效果，系统水的利用率达到90%以上，并且将COD对系统的影响降到最低。该工艺在处理反渗透浓排水回用上取得了明显的效果。
本发明工艺如下：工业废水反渗透浓排水回用工艺包括氧化-生物膜多孔吸附、药剂软化-过滤、钠树脂软化及二次反渗透工艺。
本发明的优点：本发明针对于现有冶金废水、化工废水及电力废水反渗透浓排水高COD、高含盐量、高硬度的特点，采用一种组合处理工艺，去除水中的有机物、盐份及硬度，使水资源重复利用，提高水资源的利用率。同时，还可以对系统产生的污泥进行高温煅烧回收再利用，利用二次浓排水对钠树脂床进行再生，增加了系统的经济性。
附图说明
图1是实施本发明的工业废水反渗透浓排水回用装置及工艺流程示意图。
附图标记列示如下：100-反渗透浓排水池；101-浓排水提升泵；102-臭氧接触氧化塔；103-生物膜多孔吸附过滤装置；201-药剂软化装置；202-中间水箱（池）；203-软化水提升泵；204-过滤装置；301-钠树脂软化装置；302-保安过滤器；303-高压泵；304-第二次反渗透装置；305-钠树脂床再生装置；400-污泥处理系统。
具体实施方式
下面结合附图（图1）对本发明进行说明。
图1是实施本发明的工业废水反渗透浓排水回用装置及工艺流程示意图。如图1所示，工业废水反渗透浓排水回用装置，其特征在于，包括氧化-生物膜多孔吸附系统，药剂软化-过滤系统，钠树脂软化-二次反渗透系统，以及污泥处理系统400；所述氧化-生物膜多孔吸附系统包括连接反渗透浓排水池100的浓排水提升泵101，所述浓排水提升泵101连接臭氧接触氧化塔102，所述臭氧接触氧化塔102连接生物膜多孔吸附装置103；所述药剂软化-过滤系统包括连接所述生物膜多孔吸附装置103的药剂软化装置201，所述药剂软化装置201分别连接中间水池202和所述污泥处理系统400，所述中间水池202连接软化水提升泵203，所述软化水提升泵203连接过滤装置204；所述钠树脂软化-二次反渗透系统包括连接所述过滤装置204的钠树脂软化装置301，所述钠树脂软化装置301连接保安过滤装置302，所述保安过滤装置302连接高压提升装置303，所述高压提升装置303连接第二次反渗透装置304，所述第二次反渗透装置304通过二次反渗透浓排水管路连接所述钠树脂床再生装置305，所述钠树脂床再生装置305连接所述钠树脂软化装置301，所述第二次反渗透装置通过二次反渗透产水管路连接回用系统。所述污泥处理系统400包括连接所述药剂软化装置201的污泥浓缩池，所述污泥浓缩池连接提升装置，所述提升装置连接压滤装置，所述压滤装置连接煅烧装置。
工业废水反渗透浓排水回用工艺，其特征在于，包括：采用氧化-生物膜多孔吸附技术降低所述反渗透浓排水中的COD含量；采用药剂软化-过滤技术降低所述反渗透浓排水的硬度，成为硬度降低的药剂软化水和沉淀污泥，采用过滤技术降低所述药剂软化水的浊度，采用煅烧技术煅烧所述沉淀污泥；采用钠树脂软化及二次反渗透技术进一步软化所述药剂软化水后对其进行第二次反渗透处理得到二次反渗透产水和二次反渗透浓排水，所述二次反渗透浓排水用于所述钠树脂软化中的钠树脂床再生，所述二次反渗透产水回收利用。。所述药剂软化中的药剂采用石灰-碳酸钠-氢氧化钠组合。所述煅烧技术将所述沉淀污泥煅烧成生石灰。所述生石灰进入循环回用。所述氧化-生物膜多孔吸附技术使所述反渗透浓排水中的有机物的去除率不低于60%。所述药剂软化使所述反渗透浓排水的硬度降低至160mg/L或以下，所述滤技术使所述药剂软化水的浊度降低至0.3NTU或以下，使所述药剂软化水的淤塞指数SDI＜4。所述钠树脂软化使得所述药剂软化水的硬度进一步降低至10-20mg/L。所述钠树脂床再生所使用的二次反渗透浓排水通过投加部分NaCL增加Na离子浓度以满足对钠树脂床的再生。
本发明的几点创新是：药剂软化产生的CaCO3沉淀污泥，可以通过高温煅烧工艺转化为CaO利用于冶金系统高炉等；二次反渗透产生的二次浓排水，可对钠树脂床再生。氧化主要采用对COD具有氧化性的气体或药剂促使水中的COD被氧化分解，使系统中的有机物含量降低；生物-吸附主要采用一种可多孔填料，将水中的有机物进行吸附，同时在填料上生成生物膜，生物膜和多孔填料共同作同，使浓盐水中的COD含量进一步下降，通过氧化-生物膜多孔吸附可去除水中60%以上的COD。由于反渗透浓排水硬度较高，一般硬度约为800-1000mg/L，有时可达到1500mg/L，在这种情况下，采用石灰-碳酸钠-NaOH组合的药剂软化方法，使出水的硬度达到100mg/L左右，在药剂软化的同时，COD可被去除20%。经药剂软化后的出水再进入钠树脂软化器进一步软化，出水硬度可达到10-20mg/L。经过药剂和钠树脂软化后的浓排水再进水二次反渗透系统，由于硬度很低，二次反渗透装置的回收率可以调整到90%也不会存在盐类结垢的污堵。二次反渗透的脱盐率98%，出水达到作为工业项目的生产补充新水。
1.氧化-生物膜多孔吸附：氧化-生物膜多孔填料吸附联合处理工艺，主要是去反渗透浓排水中的有机物，通过氧化-生物膜-多孔填料吸附联合处理工艺，有机物的去除率可以达到60%以上。氧化主要采用氧化性气体或氧化性药剂对水中的有机物进行氧化分解，通过氧化作用，水中有机物得以降解。生物膜-多孔填料为一种罐式设备，通过多孔填料对有机物的吸附，以及后期在多孔填料表面上形成的生物膜的共同作用，进一步吸附和降解水中的有机物。罐式设备由于生物膜的存在，定期的反洗易造成生物膜的破坏，在运行过程中需倍加注意。
2.药剂软化-过滤：由于反渗透的性能的特性，决定了反渗透浓排水的高硬度，反渗透浓排水是反渗透进水水质的3-4倍浓缩，当反渗透进水硬度较大为400mg/L，其浓排水的硬度可达1600mg/L。通常情况下，冶金废水和化工废水的硬度较高，一般硬度为300-400mg/L，在反渗透工艺系统中，反渗透回收率控制在70%-75%，由此可知，反渗透浓排水的硬度可达到1000-1600mg/L。这部分反渗透浓排水由于硬度高，且含有较高的COD，不易被循环利用，通常情况下勾兑部分新水，使COD达标后排入市政管网。由于冶金系统用水量大，反渗透浓排水能力可达2000m3/h，这部分浓排水如果直接排放，是一种严重的浪费，并且还会造成对水资源的恶化及环境的破坏。目前，根据国家节能环保政策要求，反渗透浓排水需回用处理。根据反渗透浓排水水质特点，一般采用二次反渗透，二次反渗透工艺是最为经济有效的处理反渗透浓排水的工艺。
药剂软化主要采用石灰-碳酸钠-氢氧化钠软化工艺，利用沉淀池的沉淀效果，使出反渗透浓排水的硬度降低到100mg/L左右，产生的CaCO3沉淀污泥定期排出，通过污泥脱水机后进行煅烧，产生的CaO进行循环利用。通过药剂软化还可去除20%左右的COD，进一步降低进入二次反渗透有机物的含量。药剂软化后，出水的浊度较高，且CaCO3处于饱和状态，易在后续的系统中产生CaCO3垢，需在出水侧加水质稳定剂，以便控制出水的结垢现象。药剂软化后出水浊度在10-20NTU左右，这种高浊度的软化水不可以直接进入钠树脂软化装置及反渗透系统，需经过进一步的过滤，使出水浊度降低到0.3NTU，SDI＜4时方可进一步利用处理。NTU(NephelometricTurbidityUnits)是散射浊度单位。SDI是淤塞指数或称污染指数（SiltingDensityIndex,简称SDI），是水质指标的重要参数之一，它代表了水中颗粒、胶体和其他能阻塞各种水净化设备的物体含量。
过滤器主要对药剂软化后的出水进行过滤，采用颗粒状滤料，形式为钢制罐式。经过介质过滤器后，软化水的浊度得到降低，可达到0.3NTU。过滤器出水直接进入的钠树脂软化器。
3.钠树脂软化及二次反渗透：为了提高反渗透的回收率，需使反渗透进水Ca、Mg硬度值再一步下降。同时，由于钡锶对反渗透膜的结垢有很大的影响，钡锶的溶度积KSP较低，易结垢,而钠树脂软化可以降低钡锶的含量.所以药剂软化后再通过钠树脂软化可以提高二次反渗透的回收率。采用药剂软化-钠树脂软化联合软化工艺处理反渗透浓排水，可极大的解决进入二次反渗透装置的水质硬度问题，使反渗透浓排水的硬度值在10-20mg/L左右。针对这种硬度的水质，二次反渗透的进水压力相比没有软化的反渗透浓排水，压力可以下降60%，同时，由于易结垢离子被软化去除，二次反渗透装置便不易受到盐类结垢的污染，回收率做到90%，大大提高了水的利用率。
4.药剂软化工艺污泥煅烧利用：反渗透浓排水的特点是浊度低、硬度高。在药剂软化时，沉淀装置产生的沉淀物为乳白色CaCO3污泥，该污泥通过浓缩脱水后进行850-1200℃高温煅烧产生CaO生石灰，纯度达到70%，可以循环利用。
5.二次浓排水对钠床的再生：二次反渗透浓产生的浓排水可作为钠床的再生剂被利用。二次反渗透的回收率为90%，根据反渗透浓排水的特性，Na+的含量为164-520mg/L，经过二次反渗透脱盐后，二次浓排水Na+浓度可以达到1.0%和1.5%。钠树脂床再生要求Na+浓度为5%，可以通过配合投加NaCL增加Na+浓度的方式，以满足对钠树脂床的再生。
结合图1所示，氧化-药剂软化-过滤-钠树脂软化-反渗透系统处理工业废水反渗透浓排水的工艺包括氧化-生物膜多孔吸附单元、药剂软化-过滤单元、钠树脂软化-二次反渗透单元。反渗透浓排水由浓水提升泵101提升到臭氧接触氧化塔102，出水再经生物膜多孔吸附装置103到药剂软化装置201。药剂软化装置自流到中间水箱（池）202后，由软化水提升泵203提升到过滤装置204，经过滤后的水在浊度满足要求的前提下进入钠树脂软化装置301，钠树脂软化装置301可以将反渗透浓排水的硬度进一步降低产生软水，软水进入精密过滤装置302，再经由高压提升装置303进入二次反渗透装置304，二次反渗透装置304产出的淡水循环使用，微量的二次浓排水收集后，对钠树脂软化装置301进行再生使用。药剂软化201装置产生的沉淀物由污泥处理系统进行压滤处理后煅烧循环回用。本发明的创新特点在于：1、工业废水反渗透浓排水回用工艺，包括氧化-生物膜多孔吸附子系统、药剂软化-过滤子系统、钠树脂软化-二次反渗透子系统三个单元系统。2、氧化-生物膜多孔吸附子系统包括浓排水提升泵、氧化接触装置及生物膜多孔吸附装置及生物膜多孔吸附装置的反洗装置。3、药剂软化-过滤子系统包括药剂软化加药装置、澄清设备、过滤装置及中间水池及软化水提升泵等装置。4、钠树脂软化-二次反渗透子系统包括钠树脂软化装置、精密过滤器、高压增加设备及二次反渗透装置以及钠树脂软化装置的再生系统、二次反渗透的加药及清冼系统。5、药剂软化所产生的污泥经过脱水后进行高温煅烧，循环回用。6、二次反渗透产生的浓水对钠离子软化装置进行再生。
在此指明，以上叙述有助于本领域技术人员理解本发明创造，但并非限制本发明创造的保护范围。任何没有脱离本发明创造实质内容的对以上叙述的等同替换、修饰改进和/或删繁从简而进行的实施，均落入本发明创造的保护范围。
Claims (7)
1.工业废水反渗透浓排水回用工艺，其特征在于，包括：采用氧化-生物膜多孔吸附技术降低所述反渗透浓排水中的COD含量；采用药剂软化-过滤技术降低所述反渗透浓排水的硬度，成为硬度降低的药剂软化水和沉淀污泥，采用过滤技术降低所述药剂软化水的浊度，采用煅烧技术煅烧所述沉淀污泥；采用钠树脂软化及二次反渗透技术进一步软化所述药剂软化水后对其进行第二次反渗透处理得到二次反渗透产水和二次反渗透浓排水，所述二次反渗透浓排水用于所述钠树脂软化中的钠树脂床再生，所述二次反渗透产水回收利用；
所述药剂软化中的药剂采用石灰-碳酸钠-氢氧化钠组合；所述煅烧技术将所述沉淀污泥煅烧成生石灰；所述生石灰进入循环回用。
2.根据权利要求1所述的工业废水反渗透浓排水回用工艺，其特征在于，所述氧化-生物膜多孔吸附技术使所述反渗透浓排水中的有机物的去除率不低于60％。
3.根据权利要求1所述的工业废水反渗透浓排水回用工艺，其特征在于，所述药剂软化使所述反渗透浓排水的硬度降低至160mg/L或以下，所述过滤技术使所述药剂软化水的浊度降低至0.3NTU或以下，使所述药剂软化水的淤塞指数SDI＜4。
4.根据权利要求1所述的工业废水反渗透浓排水回用工艺，其特征在于，所述钠树脂软化使得所述药剂软化水的硬度进一步降低至10-20mg/L。
5.根据权利要求1所述的工业废水反渗透浓排水回用工艺，其特征在于，所述钠树脂床再生所使用的二次反渗透浓排水通过投加部分NaCL增加Na离子浓度以满足对钠树脂床的再生。
6.用于如权利要求1所述工业废水反渗透浓排水回用工艺的装置，其特征在于，包括氧化-生物膜多孔吸附系统，药剂软化-过滤系统，钠树脂软化-二次反渗透系统，以及污泥处理系统；所述氧化-生物膜多孔吸附系统包括连接反渗透浓排水池的浓排水提升泵，所述浓排水提升泵连接臭氧接触氧化塔，所述臭氧接触氧化塔连接生物膜多孔吸附装置；所述药剂软化-过滤系统包括连接所述生物膜多孔吸附装置的药剂软化装置，所述药剂软化装置分别连接中间水池和所述污泥处理系统，所述中间水池连接软化水提升泵，所述软化水提升泵连接过滤装置；所述钠树脂软化-二次反渗透系统包括连接所述过滤装置的钠树脂软化装置，所述钠树脂软化装置连接保安过滤装置，所述保安过滤装置连接高压提升装置，所述高压提升装置连接第二次反渗透装置，所述第二次反渗透装置通过二次反渗透浓排水管路连接所述钠树脂床再生装置，所述钠树脂床再生装置连接所述钠树脂软化装置，所述第二次反渗透装置通过二次反渗透产水管路连接回用系统。
7.根据权利要求6所述的工业废水反渗透浓排水回用装置，其特征在于，所述污泥处理系统包括连接所述药剂软化装置的污泥浓缩池，所述污泥浓缩池连接提升装置，所述提升装置连接压滤装置，所述压滤装置连接煅烧装置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 065300, Hui Autonomous County, Dachang Hui Autonomous County, Hebei, Langfang Applicant after: HEBEI HENGHUASHENGSHI ENVIRONMENT PROTECTION TECHNOLOGY CO.,LTD. Address before: 065300, Hui Autonomous County, Dachang Hui Autonomous County, Hebei, Langfang Applicant before: LANGFANG HENGSHENG ENVIRONMENTAL PROTECTION EQUIPMENT Co.,Ltd. |
|
| COR | Change of bibliographic data | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Industrial wastewater reverse osmosis concentrated drainage reuse process and device Granted publication date: 20151202 Pledgee: Bank of China Limited Yanjiao branch Pledgor: HEBEI HENGHUASHENGSHI ENVIRONMENT PROTECTION TECHNOLOGY CO.,LTD. Registration number: Y2025980007700 |
|
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 065000 Hebei Province Langfang City Dachang Hui Autonomous County Dachang Chaobai River Industrial Zone Patentee after: Hebei Henghua Shengshi Environmental Protection Technology Group Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: 065300, Hui Autonomous County, Dachang Hui Autonomous County, Hebei, Langfang Patentee before: HEBEI HENGHUASHENGSHI ENVIRONMENT PROTECTION TECHNOLOGY CO.,LTD. Country or region before: China |