CN108083546A - 一种用于油砂尾矿废水处理的磁絮凝强化膜集成装置及油砂尾矿废水的处理方法 - Google Patents

一种用于油砂尾矿废水处理的磁絮凝强化膜集成装置及油砂尾矿废水的处理方法 Download PDF

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Abstract

一种用于油砂尾矿废水处理的磁絮凝强化膜集成装置及油砂尾矿废水的处理方法，涉及一种用于油砂尾矿废水处理的装置及废水处理方法。是要解决现有的污水处理方法中预处理油砂尾矿废水时混凝剂投加量过高的问题。该装置包括静态管道混合器、絮凝池、沉淀池、污泥脱水装置、磁粉回收装置、污泥外运装置、滤池、超滤膜装置、超滤产水箱、纳滤膜装置、废水箱、纳滤产水箱和阻垢剂药箱，静态管道混合器与絮凝池相连，絮凝池与沉淀池相连，沉淀池与滤池相连。方法：开启进水阀，启动原水泵，原水与混凝剂在静态管道混合器中混合，经絮凝池、沉淀池流入滤池；进入超滤膜，超滤产水进入纳滤膜装置，纳滤产水进入纳滤产水箱。本发明用于油砂尾矿废水处理。

Description

一种用于油砂尾矿废水处理的磁絮凝强化膜集成装置及油砂 尾矿废水的处理方法
技术领域
本发明涉及一种用于油砂尾矿废水处理的装置及废水处理方法。
背景技术
沥青是由不同分子量的碳氢化合物及其非金属衍生物组成的黑褐色复杂的混合物，沥青主要分为煤焦沥青、石油沥青和天然沥青三种，其中天然沥青储藏在地下，有的形成矿层或在地壳表面堆积。沥青可广泛用于涂料、塑料、橡胶等工业以及铺筑路面等，随着经济的日益发展和工业化需求的扩大，从天然矿石中提取沥青也成为获取沥青资源的重要手段，工业生产上通常通过热水萃取方法提取油矿石中的沥青。一般来说，热水萃取法生产1m3原油会产生1.5m3的尾渣，主要成分为砂子、粘土、泥沙和残留的沥青和大量的油砂废水，这些废水一般储存在油砂矿附近的尾池中以待处理。
热水萃取油砂中沥青过程中产生的油砂尾矿废水存在的主要问题是该废水对生物体有毒性，而该类废水中的主要的有毒物质来源于废水中存在的可溶性有机物，而在这些有机物中环烷酸含量占第一位。目前，随着环境保护政策的日益严格和居民对环保日益重视，有必要对该废水进行处理，已达到环境保护和水资源可持续利用的目的。
现有技术采用混凝和浸没式陶瓷超滤膜处理油砂尾矿废水，并对陶瓷膜进行了改性，研究表明混凝剂的浓度和膜改性对复合工艺去除废水中的有机与无机成分没有影响；对TOC和COD的去除率分别小于17％和10％。还有采用臭氧(O3)与移动床生物膜反应器(MBBR)耦合工艺处理油砂尾矿废水的技术，结果表明，经过210d的连续运行，复合工艺对可萃取酸成分与环烷酸的去除率分别为41.0％和78.8％。
采用氧化技术虽然能够有效降低油砂尾矿废水中的有机物含量，但臭氧投加量较高，成本较高；生物法处理，往往需要的时间长，设备复杂，启动时间较长。常规处理工艺对浊度和颗粒物去除效果较好，但有机物去除效率低，出水远达不到标准要求；膜技术具有操作简单，污染物去除效率高等特点，但需要预处理，将常规工艺与膜技术相结合，充分发挥两者优势，可用于油砂尾矿废水的处理。但从现有的研究成果来看，采用混凝和絮凝作为预处理时，考虑到油砂尾矿废水的水质特性，往往需要投加的混凝剂量很大，这就在一定程度上增加了运行成本。
发明内容
本发明是要解决现有的污水处理方法中预处理油砂尾矿废水时混凝剂投加量过高的问题，提供一种用于油砂尾矿废水处理的磁絮凝强化膜集成装置及油砂尾矿废水处理方法。
本发明用于油砂尾矿废水处理的磁絮凝强化膜集成装置包括原水泵、静态管道混合器、混凝剂药箱、混凝加药泵、絮凝池、助凝剂药箱、助凝加药泵、沉淀池、污泥回流泵、污泥增压泵、污泥脱水装置、磁粉回收装置、污泥外运装置、磁粉加药箱、磁粉加药泵、滤池、超滤增压泵、超滤膜装置、清洗泵、清洗剂药箱、超滤产水箱、纳滤增压泵、纳滤膜装置、废水箱、纳滤产水箱、纳滤加药泵和阻垢剂药箱，
所述原水泵与静态管道混合器的入口通过管道相连，所述原水泵与静态管道混合器之间设有进水阀，所述混凝剂药箱通过混凝加药泵与静态管道混合器的加药口相连，所述静态管道混合器的出口与絮凝池的入口相连，所述助凝剂药箱通过助凝加药泵与絮凝池相连，所述磁粉加药箱的出口通过磁粉加药泵与絮凝池相连，
所述絮凝池的出口与沉淀池的入口通过出水堰相连，所述沉淀池的底部与第一三通管的第一接头相接，第一三通管的第二接头通过回流管与絮凝池相连，第一三通管与絮凝池之间设有污泥回流泵，第一三通管的第三接头通过污泥增压泵与污泥脱水装置的入口相连，污泥脱水装置的废水出口通过管道与絮凝池的入口相连，污泥脱水装置的污泥出口与磁粉回收装置的入口相连，磁粉回收装置的磁粉出口与磁粉加药箱的入口相连，磁粉回收装置的污泥出口连接污泥外运装置，
所述沉淀池的出口与滤池的入口通过出水堰相连，所述滤池的出口通过超滤增压泵与超滤膜装置相连，超滤增压泵与超滤膜装置之间设有超滤进水阀，所述超滤膜装置的浓水端通过管道依次与超滤浓水阀和废水箱相连，超滤膜装置的出水口通过管道与超滤产水箱相连，所述超滤膜装置的进水端通过管道依次与超滤清洗阀、清洗泵和清洗剂药箱相连，所述超滤产水箱通过管道依次与纳滤增压泵、纳滤进水阀和纳滤膜装置相连，所述纳滤膜装置的产水端直接连接纳滤产水箱，所述纳滤膜装置的浓水端通过管道连接废水箱，纳滤膜装置与废水箱之间设有纳滤浓水阀，所述纳滤膜装置的进水端通过管道依次与纳滤加药阀、纳滤加药泵和阻垢剂药箱相连，
所述超滤清洗阀和清洗泵之间设有第二三通管，所述纳滤膜装置和纳滤加药阀之间设有第三三通管，第二三通管和第三三通管通过管道相连，第二三通管和第三三通管之间设有纳滤清洗阀。
进一步的，所述油砂尾矿废水水质特征为：pH＝6.4-8.3、浊度＝165.4-220.7NTU、TOC＝42.3-63.5mg/L、COD＝195.7-278.8mg/L、环烷酸(NAs)＝17.9-28.5mg/L、电导率＝2956.2-3988.5μS/cm。
进一步的，所述混凝剂药箱内采用的混凝剂为金属盐类混凝剂，具体为聚合氯化铝、聚合硫酸铁、三氯化铁、硫酸亚铁、聚合氯化铝铁、硫酸铝中的一种或几种按任意比例的组合。
进一步的，所述助凝剂药箱内采用的助凝剂为高分子混凝剂，具体为聚丙烯酰胺、活化硅酸、骨胶、海藻酸钠中的一种或几种按任意比例的组合。
进一步的，所述磁粉加药箱内采用的磁粉由四氧化三铁和铁粉按质量比(4～10):1组成，使用前在磁场中磁化2-10min。
进一步的，所述滤池中采用的滤料为石英砂、无烟煤、锰砂、沸石、颗粒活性炭、羟基磷灰石中的一种或几种按任意比例的组合。
进一步的，所述超滤膜装置的超滤膜为抗污染的无机陶瓷膜，采用错流过滤方式，截留分子量为10-100kDa。
进一步的，所述纳滤膜装置的纳滤膜材质为聚酰胺，纳滤膜的形式为平板式、管式或中空纤维式，纳滤膜的截留分子量为80-250Da。
进一步的，所述阻垢剂药箱中采用的阻垢剂为氨基三亚甲基磷酸ATMP、羟基亚乙基二膦酸HEDP、亚乙基二氨四亚甲基膦酸EDTMP、三聚偏磷酸钠Na5P3O10、六偏磷酸钠SHMP、多氨基多醚基亚甲基膦酸盐PAPEMP中的一种或几种按任意比例的组合。
利用上述装置进行油砂尾矿废水的处理方法，包括以下步骤：
步骤一：开启进水阀，启动原水泵，加压后的原水与混凝剂在静态管道混合器中充分混合，通过混凝加药泵控制混凝剂的投加量为50-300mg/L；其中所述原水水质特征为：pH＝6.4-8.3、浊度＝165.4-220.7NTU、TOC＝42.3-63.5mg/L、COD＝195.7-278.8mg/L、环烷酸(NAs)＝17.9-28.5mg/L、电导率＝2956.2-3988.5μS/cm；
步骤二：与混凝剂充分混合后的原水进入絮凝池，由助凝加药泵和磁粉加药泵同时投加助凝剂和磁粉，通过助凝加药泵控制助凝剂投加量为3.0-10.0mg/L，同时由磁粉加药泵控制磁粉投加量10-50mg/L；然后原水经沉淀池流入滤池；
原水中的无机颗粒和有机物在混凝、静电吸附、网捕卷扫和重力沉降等复杂作用后得到分离，未能混凝去除的悬浮颗粒、微生物和有机物等经沉淀池和滤池进一步截留。
步骤三：滤池的出水经超滤增压泵加压后进入超滤膜装置，超滤可有效截留细菌、病毒等微生物和粒径大于膜孔径的无机颗粒以及部分溶解性有机物，超滤产水进入超滤产水箱中；
步骤四：超滤产水经纳滤增压泵加压后进入纳滤膜装置中，纳滤产水进入纳滤产水箱，纳滤进水端同时添加阻垢剂，通过纳滤加药泵控制阻垢剂投加量为2-7mg/L。
进一步的，步骤二中磁粉使用前在磁场中磁化2-10min。
进一步的，步骤三中超滤膜装置所采用的无机陶瓷超滤膜运行通量为30～60L/m2·h。
进一步的，步骤四中纳滤膜装置的运行压力为0.5～1MPa，浓水流量30～50L/h。
本发明装置的工作原理：
开启进水阀，原水(油砂尾矿废水)进入静态管道混合器，开启混凝加药泵，混凝剂进入静态管道混合器，然后流入絮凝池，开启助凝加药泵，使得助凝剂加入絮凝池，同时开启磁粉加药泵，使得磁粉加入絮凝池，原水、混凝剂进、助凝剂和磁粉在絮凝池经过混合搅拌后，进入沉淀池，
所述沉淀池产生的污泥一部分通过污泥回流泵回流至絮凝池，一部分通过污泥增压泵进入污泥脱水装置，所述污泥脱水装置产生的废水回流至絮凝池的入口进行再处理，脱水后的污泥进入磁粉回收装置，所述磁粉回收装置回收的磁粉再次进入磁粉加药箱进行回收利用，磁粉回收装置产生的污泥通过污泥外运装置进行处理，
沉淀池的出水进入滤池，经过滤池过滤后进入超滤膜装置，超滤膜装置的浓水端进入废水箱，超滤膜装置的出水直接进入超滤产水箱，超滤产水箱出水经过纳滤膜装置进入纳滤产水箱。
投加的混凝剂与原水中污染成分在管道混合器内充分接触，在絮凝池内与高分子助凝剂和磁粉作用下，通过静电吸附、吸附架桥、压缩双电层和网捕卷扫作用，使得污染物之间、污染物与絮凝剂之间形成较大的颗粒，在重力作用下分离。加载磁粉后，由于磁粉具有离子极性和金属特性，因而可增加混凝剂与原水中污染物的结合能力，因而磁粉可与絮体之间形成粒径更大的磁性复合体。且磁粉可以回收利用，从而降低混凝剂的投量。未被沉淀分离的细小颗粒和有机物经滤池的截留和吸附后，进入膜单元。在超滤膜的孔径筛分作用下原水中的颗粒胶体、悬浮物被进一步截留，而未能去除的无机盐和有机物进入纳滤膜单元进行进一步处理，通过纳滤膜的静电排斥和孔径筛分作用，大于膜孔的有机物、无机盐得到有效截留，使得出水达到排放标准。
本发明的有益效果：
本发明采用微滤、超滤、纳滤和反渗透膜组合运行的方式，能够充分发挥各自膜工艺的优势，可作为一种快速启动和高效除污染作用的水处理技术平台；同时利用太阳能作为***的动力来源，大大降低电能的消耗，同时充分保障了供水安全。
1、本发明装置的流程简单，采用采用常规工艺预处理与膜技术相结合，最大程度实现污水资源化，同时充分发挥各工艺之间的优势，节省了投资。
2、本发明采用常规的混凝沉淀过滤技术作为膜技术预处理过程，考虑到原水高浊、高有机物的特点，采用磁絮凝与常规混凝相结合的混凝方式，大大降低了常规混凝药剂的投加剂量，本发明的混凝剂投加量为50-300mg/L，而传统混凝剂的投加量为200-600mg/L，投加量减少了50％以上。降低了药剂费用。
3、本发明装置出水可直接回用，再次加热用作热法萃取沥青的萃取剂，既节省了清洁水源的消耗，同时实现污水回用。
4、本发明解决了尾矿池中大量水污染问题，不仅降低了对地下水的污染，同时缓解了对周围地表环境的危害。
5、本发明可以适应原水水质变化，可以根据水质和水量变动采取相应的措施，如增加混凝剂、助凝剂和磁粉投加量等，适用范围广。
6、本发明装置采用自动化管理，出水可达到一级A标准，在一定程度上保证了工业生产的顺利进行。经本发明处理后的油砂尾矿废水，浊度去除率99.2～100％，TOC去除率94.9％～98.2％，COD去除率95.8％～98.5％，环烷酸NAs去除率86.9～92.7％，电导去除率84.7％～91.5％。
附图说明
图1为本发明用于油砂尾矿废水处理的磁絮凝强化膜集成装置的结构示意图。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式用于油砂尾矿废水处理的磁絮凝强化膜集成装置包括原水泵1、静态管道混合器3、混凝剂药箱4、混凝加药泵5、絮凝池6、助凝剂药箱7、助凝加药泵8、沉淀池9、污泥回流泵10、污泥增压泵11、污泥脱水装置12、磁粉回收装置13、污泥外运装置14、磁粉加药箱15、磁粉加药泵16、滤池17、超滤增压泵18、超滤膜装置20、清洗泵23、清洗剂药箱24、超滤产水箱25、纳滤增压泵26、纳滤膜装置28、废水箱30、纳滤产水箱31、纳滤加药泵33和阻垢剂药箱34，
所述原水泵1与静态管道混合器3的入口通过管道相连，所述原水泵1与静态管道混合器3之间设有进水阀2，所述混凝剂药箱4通过混凝加药泵5与静态管道混合器3的加药口相连，所述静态管道混合器3的出口与絮凝池6的入口相连，所述助凝剂药箱7通过助凝加药泵8与絮凝池6相连，所述磁粉加药箱15的出口通过磁粉加药泵16与絮凝池6相连，
所述絮凝池6的出口与沉淀池9的入口通过出水堰相连，所述沉淀池9的底部与第一三通管1-1的第一接头相接，第一三通管1-1的第二接头通过回流管与絮凝池6相连，第一三通管1-1与絮凝池6之间设有污泥回流泵10，第一三通管1-1的第三接头通过污泥增压泵11与污泥脱水装置12的入口相连，污泥脱水装置12的废水出口通过管道与絮凝池6的入口相连，污泥脱水装置12的污泥出口与磁粉回收装置13的入口相连，磁粉回收装置13的磁粉出口与磁粉加药箱15的入口相连，磁粉回收装置13的污泥出口连接污泥外运装置14，
所述沉淀池9的出口与滤池17的入口通过出水堰相连，所述滤池17的出口通过超滤增压泵18与超滤膜装置20相连，超滤增压泵18与超滤膜装置20之间设有超滤进水阀19，所述超滤膜装置20的浓水端通过管道依次与超滤浓水阀21和废水箱30相连，超滤膜装置20的出水口通过管道与超滤产水箱25相连，所述超滤膜装置20的进水端通过管道依次与超滤清洗阀22、清洗泵23和清洗剂药箱24相连，所述超滤产水箱25通过管道依次与纳滤增压泵26、纳滤进水阀27和纳滤膜装置28相连，所述纳滤膜装置28的产水端直接连接纳滤产水箱31，所述纳滤膜装置28的浓水端通过管道连接废水箱30，纳滤膜装置28与废水箱30之间设有纳滤浓水阀29，所述纳滤膜装置28的进水端通过管道依次与纳滤加药阀32、纳滤加药泵33和阻垢剂药箱34相连，
所述超滤清洗阀22和清洗泵23之间设有第二三通管1-2，所述纳滤膜装置28和纳滤加药阀32之间设有第三三通管1-3，第二三通管1-2和第三三通管1-3通过管道相连，第二三通管1-2和第三三通管1-3之间设有纳滤清洗阀35。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述油砂尾矿废水水质特征为：pH＝6.4-8.3、浊度＝165.4-220.7NTU、TOC＝42.3-63.5mg/L、COD＝195.7-278.8mg/L、环烷酸＝17.9-28.5mg/L、电导率＝2956.2-3988.5μS/cm。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述混凝剂药箱4内采用的混凝剂为金属盐类混凝剂，具体为聚合氯化铝、聚合硫酸铁、三氯化铁、硫酸亚铁、聚合氯化铝铁、硫酸铝中的一种或几种按任意比例的组合。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述助凝剂药箱7内采用的助凝剂为高分子混凝剂，具体为聚丙烯酰胺、活化硅酸、骨胶、海藻酸钠中的一种或几种按任意比例的组合。其它与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述磁粉加药箱15内采用的磁粉由四氧化三铁和铁粉按质量比(4～10):1组成，使用前在磁场中磁化2-10min。其它与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：所述滤池17中采用的滤料为石英砂、无烟煤、锰砂、沸石、颗粒活性炭、羟基磷灰石中的一种或几种按任意比例的组合。其它与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：所述超滤膜装置20的超滤膜为抗污染的无机陶瓷膜，采用错流过滤方式，截留分子量为10-100kDa。其它与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：所述纳滤膜装置28的纳滤膜材质为聚酰胺，纳滤膜的形式为平板式、管式或中空纤维式，纳滤膜的截留分子量为80-250Da。其它与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：所述阻垢剂药箱34中采用的阻垢剂为氨基三亚甲基磷酸ATMP、羟基亚乙基二膦酸HEDP、亚乙基二氨四亚甲基膦酸EDTMP、三聚偏磷酸钠Na5P3O10、六偏磷酸钠SHMP、多氨基多醚基亚甲基膦酸盐PAPEMP中的一种或几种按任意比例的组合。其它与具体实施方式一至八之一相同。
具体实施方式十：结合图1说明本实施方式，本实施方式利用磁絮凝强化膜集成装置进行油砂尾矿废水的处理方法包括以下步骤：
步骤一：开启进水阀2，启动原水泵1，加压后的原水与混凝剂在静态管道混合器3中充分混合，通过混凝加药泵5控制混凝剂的投加量为50-300mg/L；其中所述原水水质特征为：pH＝6.4-8.3、浊度＝165.4-220.7NTU、TOC＝42.3-63.5mg/L、COD＝195.7-278.8mg/L、环烷酸＝17.9-28.5mg/L、电导率＝2956.2-3988.5μS/cm；
步骤二：与混凝剂充分混合后的原水进入絮凝池6，由助凝加药泵8和磁粉加药泵16同时投加助凝剂和磁粉，通过助凝加药泵8控制助凝剂投加量为3.0-10.0mg/L，同时由磁粉加药泵16控制磁粉投加量10-50mg/L；然后原水经沉淀池9流入滤池17；
步骤三：滤池17的出水经超滤增压泵18加压后进入超滤膜装置20，超滤产水进入超滤产水箱25中；
步骤四：超滤产水经纳滤增压泵26加压后进入纳滤膜装置28中，纳滤产水进入纳滤产水箱31，纳滤进水端同时添加阻垢剂，通过纳滤加药泵33控制阻垢剂投加量为2-7mg/L。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式十不同的是：步骤三中超滤膜装置20所采用的无机陶瓷超滤膜运行通量为30～60L/m2·h。其它与具体实施方式十相同。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式十或十一不同的是：步骤四中纳滤膜装置28的运行压力为0.5～1MPa，浓水流量30～50L/h。其它与具体实施方式十或十一相同。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式十至十二之一不同的是：步骤一所述混凝剂为聚合氯化铝、聚合硫酸铁、三氯化铁、硫酸亚铁、聚合氯化铝铁、硫酸铝中的一种或几种按任意比例的组合。其它与具体实施方式十至十二之一相同。
具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式十至十三之一不同的是：步骤二所述助凝剂为聚丙烯酰胺、活化硅酸、骨胶、海藻酸钠中的一种或几种按任意比例的组合。其它与具体实施方式十至十三之一相同。
具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式十至十四之一不同的是：步骤二所述磁粉由四氧化三铁和铁粉按质量比(4～10):1组成，使用前在磁场中磁化2-10min。其它与具体实施方式十至十四之一相同。
具体实施方式十六：本实施方式与具体实施方式十至十五之一不同的是：步骤三所述滤池17中采用的滤料为石英砂、无烟煤、锰砂、沸石、颗粒活性炭、羟基磷灰石中的一种或几种按任意比例的组合。其它与具体实施方式十至十五之一相同。
具体实施方式十七：本实施方式与具体实施方式十至十六之一不同的是：步骤三所述超滤膜装置20的超滤膜为抗污染的无机陶瓷膜，采用错流过滤方式，截留分子量为10-100kDa。其它与具体实施方式十至十六之一相同。
具体实施方式十八：本实施方式与具体实施方式十至十七之一不同的是：步骤四所述纳滤膜装置28的纳滤膜材质为聚酰胺，纳滤膜的形式为平板式、管式或中空纤维式，纳滤膜的截留分子量为80-250Da。其它与具体实施方式十至十七之一相同。
具体实施方式十九：本实施方式与具体实施方式十至十八之一不同的是：步骤四所述阻垢剂为氨基三亚甲基磷酸ATMP、羟基亚乙基二膦酸HEDP、亚乙基二氨四亚甲基膦酸EDTMP、三聚偏磷酸钠Na5P3O10、六偏磷酸钠SHMP、多氨基多醚基亚甲基膦酸盐PAPEMP中的一种或几种按任意比例的组合。其它与具体实施方式十至十八之一相同。
下面对本发明的实施例做详细说明，以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方案和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1：
结合图1说明本实施例，本实施例用于油砂尾矿废水处理的磁絮凝强化膜集成装置包括原水泵1、静态管道混合器3、混凝剂药箱4、混凝加药泵5、絮凝池6、助凝剂药箱7、助凝加药泵8、沉淀池9、污泥回流泵10、污泥增压泵11、污泥脱水装置12、磁粉回收装置13、污泥外运装置14、磁粉加药箱15、磁粉加药泵16、滤池17、超滤增压泵18、超滤膜装置20、清洗泵23、清洗剂药箱24、超滤产水箱25、纳滤增压泵26、纳滤膜装置28、废水箱30、纳滤产水箱31、纳滤加药泵33和阻垢剂药箱34，
所述原水泵1与静态管道混合器3的入口通过管道相连，所述原水泵1与静态管道混合器3之间设有进水阀2，所述混凝剂药箱4通过混凝加药泵5与静态管道混合器3的加药口相连，所述静态管道混合器3的出口与絮凝池6的入口相连，所述助凝剂药箱7通过助凝加药泵8与絮凝池6相连，所述磁粉加药箱15的出口通过磁粉加药泵16与絮凝池6相连，
所述絮凝池6的出口与沉淀池9的入口通过出水堰相连，所述沉淀池9的底部与第一三通管1-1的第一接头相接，第一三通管1-1的第二接头通过回流管与絮凝池6相连，第一三通管1-1与絮凝池6之间设有污泥回流泵10，第一三通管1-1的第三接头通过污泥增压泵11与污泥脱水装置12的入口相连，污泥脱水装置12的废水出口通过管道与絮凝池6的入口相连，污泥脱水装置12的污泥出口与磁粉回收装置13的入口相连，磁粉回收装置13的磁粉出口与磁粉加药箱15的入口相连，磁粉回收装置13的污泥出口连接污泥外运装置14，
所述沉淀池9的出口与滤池17的入口通过出水堰相连，所述滤池17的出口通过超滤增压泵18与超滤膜装置20相连，超滤增压泵18与超滤膜装置20之间设有超滤进水阀19，所述超滤膜装置20的浓水端通过管道依次与超滤浓水阀21和废水箱30相连，超滤膜装置20的出水口通过管道与超滤产水箱25相连，所述超滤膜装置20的进水端通过管道依次与超滤清洗阀22、清洗泵23和清洗剂药箱24相连，所述超滤产水箱25通过管道依次与纳滤增压泵26、纳滤进水阀27和纳滤膜装置28相连，所述纳滤膜装置28的产水端直接连接纳滤产水箱31，所述纳滤膜装置28的浓水端通过管道连接废水箱30，纳滤膜装置28与废水箱30之间设有纳滤浓水阀29，所述纳滤膜装置28的进水端通过管道依次与纳滤加药阀32、纳滤加药泵33和阻垢剂药箱34相连，
所述超滤清洗阀22和清洗泵23之间设有第二三通管1-2，所述纳滤膜装置28和纳滤加药阀32之间设有第三三通管1-3，第二三通管1-2和第三三通管1-3通过管道相连，第二三通管1-2和第三三通管1-3之间设有纳滤清洗阀35。
所述滤池17中采用的滤料为石英砂。
所述超滤膜装置20的超滤膜为抗污染的无机陶瓷膜，采用错流过滤方式。
所述纳滤膜装置28的纳滤膜材质为聚酰胺，纳滤膜的形式为中空纤维式。
所述阻垢剂药箱34中采用的阻垢剂为氨基三亚甲基磷酸ATMP。
利用上述装置进行油砂尾矿废水的处理方法，包括以下步骤：
(1)原水水质特征为：pH＝6.4-8.3、浊度＝165.4-220.7NTU、TOC＝42.3-63.5mg/L、COD＝195.7-278.8mg/L、环烷酸(NAs)＝17.9-28.5mg/L、电导率＝2956.2-3988.5μS/cm。
(2)混凝剂聚合氯化铝投加量为150mg/L，助凝剂聚丙烯酰胺投加量5.0mg/L，磁粉投加量30mg/L，其中磁粉由四氧化三铁和铁粉质量比5:1组成，使用前在磁场中磁化8min。
(3)原水经混凝、沉淀、砂滤后，经加压进入超滤装置，采用的无机陶瓷超滤膜的截留分子量为10kDa，运行通量为35L/m2·h。
(4)超滤产水经加压后进入纳滤膜装置中，纳滤产水进入纳滤产水箱，纳滤进水端同时添加阻垢剂氨基三亚甲基磷酸ATMP，阻垢剂投加量为5mg/L。纳滤装置运行压力为0.5MPa，浓水流量30L/h，所采用的中空纤维纳滤膜材质为聚酰胺，截留分子量为100Da。
经过处理后，油砂尾矿废水的浊度平均去除率99.4％，TOC平均去除率96.5％，COD平均去除率96.8％，环烷酸NAs平均去除率88.9％，电导平均去除率87.7％，出水达到一级A排放标准，有效降低了环境污染和提高了水资源重复利用。

Claims (10)

1.一种用于油砂尾矿废水处理的磁絮凝强化膜集成装置，其特征在于该装置包括原水泵(1)、静态管道混合器(3)、混凝剂药箱(4)、混凝加药泵(5)、絮凝池(6)、助凝剂药箱(7)、助凝加药泵(8)、沉淀池(9)、污泥回流泵(10)、污泥增压泵(11)、污泥脱水装置(12)、磁粉回收装置(13)、污泥外运装置(14)、磁粉加药箱(15)、磁粉加药泵(16)、滤池(17)、超滤增压泵(18)、超滤膜装置(20)、清洗泵(23)、清洗剂药箱(24)、超滤产水箱(25)、纳滤增压泵(26)、纳滤膜装置(28)、废水箱(30)、纳滤产水箱(31)、纳滤加药泵(33)和阻垢剂药箱(34)，
所述原水泵(1)与静态管道混合器(3)的入口通过管道相连，所述原水泵(1)与静态管道混合器(3)之间设有进水阀(2)，所述混凝剂药箱(4)通过混凝加药泵(5)与静态管道混合器(3)的加药口相连，所述静态管道混合器(3)的出口与絮凝池(6)的入口相连，所述助凝剂药箱(7)通过助凝加药泵(8)与絮凝池(6)相连，所述磁粉加药箱(15)的出口通过磁粉加药泵(16)与絮凝池(6)相连，
所述絮凝池(6)的出口与沉淀池(9)的入口通过出水堰相连，所述沉淀池(9)的底部与第一三通管(1-1)的第一接头相接，第一三通管(1-1)的第二接头通过回流管与絮凝池(6)相连，第一三通管(1-1)与絮凝池(6)之间设有污泥回流泵(10)，第一三通管(1-1)的第三接头通过污泥增压泵(11)与污泥脱水装置(12)的入口相连，污泥脱水装置(12)的废水出口通过管道与絮凝池(6)的入口相连，污泥脱水装置(12)的污泥出口与磁粉回收装置(13)的入口相连，磁粉回收装置(13)的磁粉出口与磁粉加药箱(15)的入口相连，磁粉回收装置(13)的污泥出口连接污泥外运装置(14)，
所述沉淀池(9)的出口与滤池(17)的入口通过出水堰相连，所述滤池(17)的出口通过超滤增压泵(18)与超滤膜装置(20)相连，超滤增压泵(18)与超滤膜装置(20)之间设有超滤进水阀(19)，所述超滤膜装置(20)的浓水端通过管道依次与超滤浓水阀(21)和废水箱(30)相连，超滤膜装置(20)的出水口通过管道与超滤产水箱(25)相连，所述超滤膜装置(20)的进水端通过管道依次与超滤清洗阀(22)、清洗泵(23)和清洗剂药箱(24)相连，所述超滤产水箱(25)通过管道依次与纳滤增压泵(26)、纳滤进水阀(27)和纳滤膜装置(28)相连，所述纳滤膜装置(28)的产水端直接连接纳滤产水箱(31)，所述纳滤膜装置(28)的浓水端通过管道连接废水箱(30)，纳滤膜装置(28)与废水箱(30)之间设有纳滤浓水阀(29)，所述纳滤膜装置(28)的进水端通过管道依次与纳滤加药阀(32)、纳滤加药泵(33)和阻垢剂药箱(34)相连，
所述超滤清洗阀(22)和清洗泵(23)之间设有第二三通管(1-2)，所述纳滤膜装置(28)和纳滤加药阀(32)之间设有第三三通管(1-3)，第二三通管(1-2)和第三三通管(1-3)通过管道相连，第二三通管(1-2)和第三三通管(1-3)之间设有纳滤清洗阀(35)。
2.根据权利要求1所述的一种用于油砂尾矿废水处理的磁絮凝强化膜集成装置，其特征在于所述混凝剂药箱(4)内采用的混凝剂为金属盐类混凝剂，具体为聚合氯化铝、聚合硫酸铁、三氯化铁、硫酸亚铁、聚合氯化铝铁、硫酸铝中的一种或几种按任意比例的组合。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于油砂尾矿废水处理的磁絮凝强化膜集成装置，其特征在于所述助凝剂药箱(7)内采用的助凝剂为高分子混凝剂，具体为聚丙烯酰胺、活化硅酸、骨胶、海藻酸钠中的一种或几种按任意比例的组合。
4.根据权利要求3所述的一种用于油砂尾矿废水处理的磁絮凝强化膜集成装置，其特征在于所述磁粉加药箱(15)内采用的磁粉由四氧化三铁和铁粉按质量比(4～10):1组成，使用前在磁场中磁化2-10min。
5.根据权利要求1、2或4所述的一种用于油砂尾矿废水处理的磁絮凝强化膜集成装置，其特征在于所述滤池(17)中采用的滤料为石英砂、无烟煤、锰砂、沸石、颗粒活性炭、羟基磷灰石中的一种或几种按任意比例的组合。
6.根据权利要求5所述的一种用于油砂尾矿废水处理的磁絮凝强化膜集成装置，其特征在于所述超滤膜装置(20)的超滤膜为抗污染的无机陶瓷膜，采用错流过滤方式，截留分子量为10-100kDa。
7.根据权利要求6所述的一种用于油砂尾矿废水处理的磁絮凝强化膜集成装置，其特征在于所述纳滤膜装置(28)的纳滤膜材质为聚酰胺，纳滤膜的形式为平板式、管式或中空纤维式，纳滤膜的截留分子量为80-250Da。
8.根据权利要求7所述的一种用于油砂尾矿废水处理的磁絮凝强化膜集成装置，其特征在于所述阻垢剂药箱(34)中采用的阻垢剂为氨基三亚甲基磷酸ATMP、羟基亚乙基二膦酸HEDP、亚乙基二氨四亚甲基膦酸EDTMP、三聚偏磷酸钠Na5P3O10、六偏磷酸钠SHMP、多氨基多醚基亚甲基膦酸盐PAPEMP中的一种或几种按任意比例的组合。
9.利用权利要求1所述的磁絮凝强化膜集成装置进行油砂尾矿废水的处理方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤一：开启进水阀(2)，启动原水泵(1)，加压后的原水与混凝剂在静态管道混合器(3)中充分混合，通过混凝加药泵(5)控制混凝剂的投加量为50-300mg/L；其中所述原水水质特征为：pH＝6.4-8.3、浊度＝165.4-220.7NTU、TOC＝42.3-63.5mg/L、COD＝195.7-278.8mg/L、环烷酸＝17.9-28.5mg/L、电导率＝2956.2-3988.5μS/cm；
步骤二：与混凝剂充分混合后的原水进入絮凝池(6)，由助凝加药泵(8)和磁粉加药泵(16)同时投加助凝剂和磁粉，通过助凝加药泵(8)控制助凝剂投加量为3.0-10.0mg/L，同时由磁粉加药泵(16)控制磁粉投加量10-50mg/L；然后原水经沉淀池(9)流入滤池(17)；
步骤三：滤池(17)的出水经超滤增压泵(18)加压后进入超滤膜装置(20)，超滤产水进入超滤产水箱(25)中；
步骤四：超滤产水经纳滤增压泵(26)加压后进入纳滤膜装置(28)中，纳滤产水进入纳滤产水箱(31)，纳滤进水端同时添加阻垢剂，通过纳滤加药泵(33)控制阻垢剂投加量为2-7mg/L。
10.根据权利要求9所述的油砂尾矿废水的处理方法，其特征在于步骤四中纳滤膜装置(28)的运行压力为0.5～1MPa，浓水流量30～50L/h。
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