CN116514348A - 高盐度废水处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及废水处理技术领域，具体地说，涉及高盐度废水处理工艺。其包括预处理、浓水处理和蒸发结晶处理；预处理包括除氟/软化处理、前置臭氧氧化和反渗透处理；浓水处理包括浓水除氟/软化处理、后置臭氧处理、纳滤分盐和反渗透处理；蒸发结晶处理包括硫酸钠结晶、氯化钠结晶和杂盐处理；本发明高盐度废水处理工艺中，结合预处理、浓水处理和蒸发结晶三者来共同实现废水的净化和资源回收利用，三者的联合能够有效改善废水的品质，减少处理过程中的能耗，提高整个工艺流程的处理效率和经济性。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，具体地说，涉及高盐度废水处理工艺。
背景技术
环境污染问题日趋严重，提高环保意识，减少污染物，尤其是工业生产的污染废水的排放，是造成环境污染的重要原因之一，如何处理工业污染废水的排放成为减少环境污染的一个重要措施。
目前针对于高盐度废水处理工艺中，现有技术一般采用基于电化学反应的高盐度海水淡化和废水处理技术，该技术利用电化学反应，通过氧化还原反应对盐水和废水进行处理，运用电解池或电吸附器实现对盐水和废水的去除或捕集，特点是利用电流作用于水中阳离子和阴离子之间的相互作用吸附和去除溶解的离子，过程中不用添加其他的化学剂，对环境友好。但该技术存在一些问题；首先是能耗问题，电化学反应过程中需要大量的电能，使得该技术在实际应用中能耗非常高，成本也较高。其次是成本问题，电化学反应设备的成本较高，使得该技术应用的门槛较高，无法适用于一些医院、学校等比较小规模的场所。此外，该技术对亚稳态溶液处理效果不佳，处理后的溶液中仍会存在一定量的盐分和有害物质，难以达到一定的处理标准。
其次，为了对高盐度废水中的盐类进行回收，通常采用蒸发废水中的水分，使盐分析出和回收；但该技术存在一些问题。首先，耗能问题。蒸发废水需要大量的蒸发热，能耗较高，成本也较高。其次，难以处理高盐浓度的废水。高盐浓度的废水需要更高的温度和时间进行蒸发浓缩，技术过程复杂，难以实现应用。另外处理后的蒸发残渣复杂，需要经过进一步的处理和回收，增加了处理难度和成本。
鉴于此，急需一种能够回收高盐度废水盐类，降低浓缩和结晶过程中能耗，提高废水处理效率的高盐度废水处理工艺来改善现有技术的不足。
发明内容
本发明的目的在于提供高盐度废水处理工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供高盐度废水处理工艺，包括预处理、浓水处理和蒸发结晶处理；
所述预处理步骤如下：
S1.1、废水进入中水池中，调节废水水质，然后进入加药池中加入药剂和软化剂，通过沉淀去除水中的悬浮固体颗粒和浑浊物质；
S1.2、废水进入滤池中，去除废水中的颗粒物和悬浮物；过滤后废水进入氧化池中，将臭氧气体注入到废水中，使废水中的氧气和废水中其他污染物紧密接触，发生氧化反应；
S1.3、氧化处理的废水进入反渗透***，采用去离子膜处理；
预处理用于对原始的高盐度废水进行预处理，主要目的是去除其中的固体悬浮物、泥土、沙粒、颗粒性有机物等，从而减轻后续处理单元的工作负担，可以减少废水中的杂质含量，避免结晶器管道等的堵塞和设备的损坏，并且预处理单元还能够将液固分离，将液体和废渣分开处理，降低浓缩和结晶过程中的能耗；因此，在废水处理过程中，预处理工艺能够有效改善废水的品质，同时延长设备的使用寿命、提高处理效率和减少后续工序的费用；
所述浓水处理步骤如下：
S2.1、预处理废水加入药剂，调节pH值和水质，然后废水进入网格药槽去除废水中的氟离子，废水经过网格药槽后进入反应池，进行少量沉淀；
S2.2、将废水采用多介质过滤器，去除废水中的悬浮物质和颗粒物质，多介质过滤后的废水引入后置臭氧氧化池中氧化处理，氧化后的水进入超滤膜设备中进行超滤；
S2.3、超滤后的废水进入树脂软化器中，将废水进行软化处理，经过软化后的废水进入纳滤器，分离出残留液；
S2.4、纳滤后废水进入反渗透器，通过反渗透器中反渗透膜处理，去除溶解盐和微量溶质，废水引入电渗析器，经过电渗析的清洁水会从出水口排出；
浓水处理用于提高废水中盐分的含量和处理效率，同时进行一定的化学处理，进一步去除细菌和有害物质，减小蒸发和结晶过程中设备的磨损和阻塞，不仅能够提高整个工艺***的处理效率，同时还能够降低工艺的总成本，提高废水处理效果；
所述蒸发结晶处理步骤如下：
S3.1、将纳滤处理后的残留液进入蒸发器浓缩，将浓缩的废水输送到冷冻结晶器中，使硫酸钠结晶继而与水分分离，最后将结晶分离出来进行融化，得到硫酸钠结晶产品，残余液体进入杂盐处理；
S3.2、将反渗透处理的溶解盐和微量溶质进入蒸发器中加热结晶，然后将废水中的结晶分离出来，并烘干处理，得到纯净的氯化钠晶体产品，残余液体进入杂盐处理；
S3.3、将上述残余液体采用电解方法分离出其中含有价值的钾、钠、氯等金属离子；
蒸发结晶处理是高盐度废水处理的关键步骤之一，能够通过蒸发水分的方式将废水中的盐分逐渐浓缩到一定的浓度，然后用冷冻和热蒸发的方式进行结晶分离，从而达到废水的净化和盐类资源的回收利用的目的，能够提高整个废水处理工艺的能源利用率和经济性。
作为本技术方案的进一步改进，所述S1.1中，药剂采用氢氧化钠，软化剂采用磷酸盐钠和柠檬酸中的一种。
作为本技术方案的进一步改进，所述S1.2中，采用紫外线辐射制造臭氧气体。
作为本技术方案的进一步改进，所述S2.1中，药剂采用氢氧化钠。
作为本技术方案的进一步改进，所述S2.1中，药槽中装有活性炭和去氟树脂颗粒。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、该高盐度废水处理工艺中，结合预处理、浓水处理和蒸发结晶三者来共同实现废水的净化和资源回收利用，三者的联合能够有效改善废水的品质，减少处理过程中的能耗，提高整个工艺流程的处理效率和经济性。
1、该高盐度废水处理工艺中，预处理将废水中的杂质和固体悬浮物去除后，将注水发送到浓水处理；浓水处理通过不断浓缩的过程，逐渐增加注水中盐类的浓度，同时进行一定的化学处理，去除废水中有害的有机物和细菌，减小蒸发和结晶过程中设备的磨损和阻塞，进一步减少处理成本，之后，浓缩废水通过管道进入蒸发结晶处理中，通过低温或高温下的蒸发作用，上一步所得盐类被进一步加工，最终得到高质量的结晶物。
2、该高盐度废水处理工艺中，提高了处理率和经济性，由于预处理去除了大量的杂质和固体悬浮物，保证了蒸发结晶器的正常运行，从而提高了设备的利用率，并减少了处理成本；提高了结晶器产率，浓缩处理的作用可以让蒸发结晶单元中的盐类得到更高的收率，而结晶产品的规模对设备的产出和运行与后续工艺的效果有巨大影响；减少了排放量和降低环境压力，减少高盐度废水的排放，以及通过废水回收再利用，降低大气、水体和土地的污染程度，降低环境压力和减轻地球的负担。
附图说明
图1为本发明的整体流程框图；
图2为本发明的预处理流程框图；
图3为本发明的浓水处理流程框图；
图4为本发明的蒸发结晶处理流程框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
根据图1-图4所示，本发明实施例提供了高盐度废水处理工艺，包括预处理、浓水处理和蒸发结晶处理，具体步骤如下：
一、预处理
（1）除氟/软化处理：废水进入中水池中，调节废水水质，包括pH值和温度等参数，然后进入加药池中加入药剂，采用氢氧化钠用于中和废水的酸度，并逐步将废水的pH值调节至理想的范围内，以减少对RO膜的腐蚀和膜污染，在加药池中还会加入软化剂，采用磷酸盐钠和柠檬酸中的一种，用于去除水中的钙、镁离子，降低水的硬度，废水中钙、镁、硅酸盐等离子会在此处与加入药剂的离子结合生成相应的沉淀物颗粒，通过沉淀去除水中的悬浮固体颗粒和浑浊物质；
（2）前置臭氧氧化：废水进入滤池中，滤池中采用砂石为基本滤料，用于去除废水中的颗粒物和悬浮物；废水在通过滤料层时会被过滤，清洁的水可以流出立管；过滤后废水进入氧化池中，采用紫外线辐射制造臭氧气体，将臭氧气体注入到废水中，使废水中的氧气和废水中其他污染物紧密接触，发生氧化反应，在氧化池中发生氧化反应，将废水中的有机物、硫化物、甲基强度等化合物钝化、分解并消除若干种流荷的异味和色度，同时达到降低膜污染的效果；
（3）反渗透处理：氧化处理的废水进入反渗透***，采用去离子膜处理，将去离子膜被放置在高盐废水和压力管道内的纯水之间，去离子膜能够阻挡钠和氯等离子，最后废水进入下一处理步骤。
预处理用于对原始的高盐度废水进行预处理，主要目的是去除其中的固体悬浮物、泥土、沙粒、颗粒性有机物等，从而减轻后续处理单元的工作负担，可以减少废水中的杂质含量，避免结晶器管道等的堵塞和设备的损坏，并且预处理单元还能够将液固分离，将液体和废渣分开处理，降低浓缩和结晶过程中的能耗；因此，在废水处理过程中，预处理工艺能够有效改善废水的品质，同时延长设备的使用寿命、提高处理效率和减少后续工序的费用。
二、浓水处理
（1）浓水除氟/软化处理：上述预处理废水加入药剂氢氧化钠，调节pH值和水质，然后废水进入网格药槽，药槽中装有活性炭和去氟树脂颗粒，有效去除废水中的氟离子，废水经过网格药槽后进入反应池，进行少量沉淀，过程中根据沉淀量条件盐酸或氢氧化钠中和处理；
（2）后置臭氧处理：将废水采用多介质过滤器，去除废水中的悬浮物质和颗粒物质，多介质过滤后的废水引入后置臭氧氧化池中氧化处理，氧化后的水进入超滤膜设备中进行超滤，分子量较小的污染物质将通过过滤膜去除，达到固体颗粒的目的；
（3）纳滤分盐：超滤后的废水进入树脂软化器中，将废水进行软化处理，经过软化后的废水进入纳滤器，废水通过纳滤器中的纳滤膜时，会被分离出残留液，残留液用于后续硫酸钠结晶处理，废水进入反渗透单元处理；
（4）反渗透处理：纳滤后废水进入反渗透器，通过反渗透器中反渗透膜处理，可去除更多的溶解盐和微量溶质，该物质用于后续氧化钠结晶处理，废水则引入电渗析器，电渗析膜夹层中有阴阳离子交替的膜和电极，通过外加电场，促进废水中离子向相应离子选择性渗透的电解过程，阳离子向阴极方向逆渗，阴离子则向阳极方向逆渗，污染物将根据大部分的阴离子被分离到阳极侧，而正负离子则被分离到阴极侧，以实现离子的有效分离去除；经过电渗析的清洁水会从出水口排出。
浓水处理用于提高废水中盐分的含量和处理效率，同时进行一定的化学处理，进一步去除细菌和有害物质，减小蒸发和结晶过程中设备的磨损和阻塞，不仅能够提高整个工艺***的处理效率，同时还能够降低工艺的总成本，提高废水处理效果。
三、蒸发结晶处理
（1）硫酸钠结晶：将纳滤处理后的残留液进入蒸发器，通过蒸发的方式浓缩废水中的盐分含量，将浓缩的废水输送到冷冻结晶器中，通过低温冷却方式，使硫酸钠结晶继而与水分分离，最后将结晶分离出来进行融化，得到纯净的硫酸钠结晶产品，残余液体进入杂盐处理；
（2）氯化钠结晶；将反渗透处理的溶解盐和微量溶质进入蒸发器中加热，水分逐渐被蒸发，直到盐分浓缩到一定程度，出现结晶现象，然后将废水中的结晶分离出来，并烘干处理，得到纯净的氯化钠晶体产品，残余液体进入杂盐处理；
（3）杂盐处理：将上述残余液体采用电解方法分离出其中含有价值的钾、钠、氯等金属离子，用于后续生产处各种高价值的化工产品。
蒸发结晶处理是高盐度废水处理的关键步骤之一，能够通过蒸发水分的方式将废水中的盐分逐渐浓缩到一定的浓度，然后用冷冻和热蒸发的方式进行结晶分离，从而达到废水的净化和盐类资源的回收利用的目的，能够提高整个废水处理工艺的能源利用率和经济性。
本发明中，结合预处理、浓水处理和蒸发结晶三者来共同实现废水的净化和资源回收利用，三者的联合能够有效改善废水的品质，减少处理过程中的能耗，提高整个工艺流程的处理效率和经济性；
预处理将废水中的杂质和固体悬浮物去除后，将注水发送到浓水处理；浓水处理通过不断浓缩的过程，逐渐增加注水中盐类的浓度，同时进行一定的化学处理，去除废水中有害的有机物和细菌，减小蒸发和结晶过程中设备的磨损和阻塞，进一步减少处理成本，之后，浓缩废水通过管道进入蒸发结晶处理中，通过低温或高温下的蒸发作用，上一步所得盐类被进一步加工，最终得到高质量的结晶物，这种结晶物可以直接用于再次产生盐和其他化学物质；
总之，本发明废水处理工艺：1.提高处理率和经济性，由于预处理去除了大量的杂质和固体悬浮物，保证了蒸发结晶器的正常运行，从而提高了设备的利用率，并减少了处理成本；2.提高结晶器产率，浓缩处理的作用可以让蒸发结晶单元中的盐类得到更高的收率，而结晶产品的规模对设备的产出和运行与后续工艺的效果有巨大影响；3.减少排放量和降低环境压力，减少高盐度废水的排放，以及通过废水回收再利用，降低大气、水体和土地的污染程度，降低环境压力和减轻地球的负担。
为了验证本发明实施例提供的废水处理具有较好的废水处理效果，通过以下实施例对本发明实施例1提供的高盐度废水处理工艺进行说明。
实施例2
本实施例采用实施例1提供的高盐度废水处理工艺，设计水量350m3/h，具体检测指标见表1。
表1
，
根据表1所示，本发明实施例1提供的高盐度废水处理工艺，设计水量为350m3/h时，每年减少排污水量达到了294万吨，减少盐排放量达到了3.5万吨，减少氨氮排放量达到了141吨，减少COD排放量达到了555吨；此外，废水处理产生的氯化钠产品满足GB/T5462-2015中精制工业盐中工业干盐一级以上标准，硫酸钠产品满足GB/T6009-2014中二类一等品以上标准；因此可以说明，本发明提供的高盐度废水处理工艺具有较好的废水处理效果，减少了污染物的排放，提高了废水的利用率，降低了成本。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (5)
1.高盐度废水处理工艺，其特征在于：包括预处理、浓水处理和蒸发结晶处理；
所述预处理步骤如下：
S1.1、废水进入中水池中，调节废水水质，然后进入加药池中加入药剂和软化剂，通过沉淀去除水中的悬浮固体颗粒和浑浊物质；
S1.2、废水进入滤池中，去除废水中的颗粒物和悬浮物；过滤后废水进入氧化池中，将臭氧气体注入到废水中，使废水中的氧气和废水中其他污染物紧密接触，发生氧化反应；
S1.3、氧化处理的废水进入反渗透***，采用去离子膜处理；
所述浓水处理步骤如下：
S2.1、预处理废水加入药剂，调节pH值和水质，然后废水进入网格药槽去除废水中的氟离子，废水经过网格药槽后进入反应池，进行少量沉淀；
S2.2、将废水采用多介质过滤器，去除废水中的悬浮物质和颗粒物质，多介质过滤后的废水引入后置臭氧氧化池中氧化处理，氧化后的水进入超滤膜设备中进行超滤；
S2.3、超滤后的废水进入树脂软化器中，将废水进行软化处理，经过软化后的废水进入纳滤器，分离出残留液；
S2.4、纳滤后废水进入反渗透器，通过反渗透器中反渗透膜处理，去除溶解盐和微量溶质，废水引入电渗析器，经过电渗析的清洁水会从出水口排出；
所述蒸发结晶处理步骤如下：
S3.1、将纳滤处理后的残留液进入蒸发器浓缩，将浓缩的废水输送到冷冻结晶器中，使硫酸钠结晶继而与水分分离，最后将结晶分离出来进行融化，得到硫酸钠结晶产品，残余液体进入杂盐处理；
S3.2、将反渗透处理的溶解盐和微量溶质进入蒸发器中加热结晶，然后将废水中的结晶分离出来，并烘干处理，得到纯净的氯化钠晶体产品，残余液体进入杂盐处理；
S3.3、将上述残余液体采用电解方法分离出其中含有价值的钾、钠、氯等金属离子。
2.根据权利要求1所述的高盐度废水处理工艺，其特征在于：所述S1.1中，药剂采用氢氧化钠，软化剂采用磷酸盐钠和柠檬酸中的一种。
3.根据权利要求1所述的高盐度废水处理工艺，其特征在于：所述S1.2中，采用紫外线辐射制造臭氧气体。
4.根据权利要求1所述的高盐度废水处理工艺，其特征在于：所述S2.1中，药剂采用氢氧化钠。
5.根据权利要求1所述的高盐度废水处理工艺，其特征在于：所述S2.1中，药槽中装有活性炭和去氟树脂颗粒。
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