CN205653272U - 一种水处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种水处理装置，所述装置包括设置有高效澄清池和砂滤的预处理单元、超滤单元、反渗透单元和电渗析单元，其中所述预处理单元的出水处与超滤单元的进水处连通，所述超滤单元的出水处与反渗透单元的进水处连通。本实用新型各单元能够完全稳定运行，能够有效的去除了水中绝大部分可溶性盐分、悬浮物、胶体、硬度、碱度、COD、有机物及微生物等，工艺流程简单，采用模块化结构设计，使运行管理更加方便。

Description

一种水处理装置

技术领域

本实用新型涉及水处理领域，尤其涉及一种水处理装置。

背景技术

高含盐废水指总含盐质量分数≥1％的废水，一般属于难降解废水。特别是工业浓盐水，其含有高浓度的无机盐分以及大量的难降解性有机物或有毒物质，此类废水如果未经处理直接排入天然水体，必然会对水体生物、生活饮用水和工农业生产用水产生极大的危害，将给生态环境造成巨大的压力。在用的处理方法大致可分为生物处理法和物理化学法。目前比较常见的有蒸馏脱盐法、吸附法、膜法、反渗透、生物法等。

生物处理法是目前废水处理最常用的方法之一，它具有应用范围广、适应性强等特点。但高含盐污水中的无机盐对一般微生物有较强的抑制作用，高含盐污水的有机物根据生产过程不同，所含有机物的种类及化学性质差异较大，但所含盐类物质多为Cl^-、SO₄ ^2-、Na⁺、Ca²⁺等盐类物质。虽然这些离子都是微生物生长所必需的营养元素。但是若这些离子浓度过高，会对微生物产生抑制和毒害作用。为此，高含盐污水的生物处理通常在低盐浓度(盐浓度＜1％)下运行。然而随着水资源的日趋紧张，国家出台的保护水资源各项法规和收费的实施，给高含盐污水处理的企业带来了负担，当污水中含盐量大于2g/L时，采用生物法进行高盐污水处理难度较大。

物理化学法包括蒸馏脱盐法、吸附技术、膜脱盐法等。蒸馏脱盐法是一种最古老、最常用的脱盐方法，蒸馏法就是把含盐水加热使之沸腾蒸发，再把蒸汽冷凝成淡水的过程。蒸馏法的优点是结构简单、操作容易、所得淡水水质好等。蒸馏法有很多种，应用较为广泛的有：多效蒸发(MED)、低温多效蒸馏(LT-MED)、多级闪蒸(MSF)等。吸附技术是利用吸附剂与污染物之间的物理化学作用相互结合，从水中将污染物脱除。根据吸附机理的不同，可分为物理吸附、化学吸附和离子交换吸附，通常情况是三种机理同时发生。膜脱盐法是利用渗透压差作为推动力实现脱盐的技术。膜脱盐法主要有反渗透(RO)、碟管式反渗透(DTRO)、膜蒸馏(MD)、正渗透(FO)、电渗析(ED)等。膜脱盐法具有投资少、能耗低，同时也能够达到深度除盐目的，产水可作为回用水。结构简单、操作容易、所得淡水水质好等，但是却存在投资费用高、占地面积大、耗能高等缺点。

实用新型内容

针对现有技术之不足，本实用新型提供了一种水处理装置，所述装置包括设置有高效澄清池和砂滤装置、超滤装置和超高压反渗透装置，其中所述高效澄清池连接废水收集箱和所述砂滤装置，所述砂滤装置连接超滤装置，所述超滤装置连接超高压反渗透装置；所述超高压反渗透装置连接产水回用装置；所述高效澄清池包括混凝单元、絮凝单元和沉淀澄清单元；所述超滤装置包括超滤膜，所述超滤膜的孔径为1～50nm；所述超高压反渗透装置具有微孔过滤器。

根据一种优选实施方式，所述高效澄清池还包括石灰乳接触反应单元。

根据一种优选实施方式，所述高效澄清池的入口设置混凝剂投加单元。

根据一种优选实施方式，所述超滤单元的超滤膜的孔径范围为1～50nm。

根据一种优选实施方式，所所述微孔过滤器的孔径为25μm。

根据一种优选实施方式，所述絮凝单元的长宽高分别为0.7m、0.7m和1.85m。

根据一种优选实施方式，所述高效澄清池和过滤单元设置于一个集装箱内，所述超滤装置和超高压反渗透装置设置于同一个集装箱内。

附图说明

图1是本实用新型一种实施方式的装置示意图；

图2是本实用新型另一种实施方式的装置示意图；和

图3是本实用新型另一种实施方式的装置示意图。

具体实施方式

下面结合附图进行详细说明。

预处理单元预处理段采用高效澄清池+砂滤，通过物理化学反应降低硬度、COD、胶体及浊度等。由于炼油、化纤污水水质变化特性，不同排水的水质差异较大，水中易结垢的离子浓度高，不可生物降解的有机物，特别容易造成膜***的污堵，为保证后续双膜单元的稳定运行，预处理采用碳酸钠和氢氧化钠软化、聚铝混凝、PAM助凝的高效澄清池和砂滤装置。软化工艺可以根据进水水质灵活控制加药量；除了去除部分有机物及微生物，进一步降低悬浮物外，最主要的作用是能够降低污水中的碱度和暂时硬度，保证后续用水的安全和经济。混凝澄清处理后设置砂滤装置，进一步去除水中的细小颗粒、悬浮物、胶体等杂质。

高效澄清池由混凝单元、絮凝单元和沉淀澄清三个单元有机结合而成。其技术核心在于污泥回流和斜管沉淀应用，通过污泥回流提供了凝聚核心、增加了反应区悬浮物浓度、加强了絮凝效果同时回收了部分药剂。

高效澄清池具有去除污水中有机物、胶体、悬浮物的作用，增加投加石灰乳接触反应单元时，还能够实现部分软化。高效澄清池入口是混凝剂投加单元，通过搅拌机充分搅拌使混凝剂与污水充分接触进行混凝反应，形成大量的絮凝团。污水由混凝段底部出水进入沉淀池的絮凝单元，在絮凝单元通过投加絮凝剂以及慢速搅拌使得上述大量絮凝团形成大而密实的矾花。经过絮凝段的污水进入高效澄清池的沉淀澄清单元，在此单元内设置了足够的斜板沉淀面积，经过斜板沉淀使水流可以以缓和的流速流经斜板沉淀，上部溢流的清水由收集槽收集流入下一个处理设施，下部沉淀下来的矾花沿斜板向下滑动，沉淀在沉淀澄清单元底部，泥斗中的污泥一部分由污泥回流泵打入前端混凝段回流，以便充分发挥药剂的作用，剩余污泥由污泥提升泵打入泥浆池，进入污泥处理流程处理。

高效澄清池的特点：(1)设有外部污泥循环***把污泥从污泥浓缩区提升到反应池进水管，与原水混合；(2)凝聚-絮凝在两个反应区中进行，首先通过搅拌的混合反应区，接着进入推流式反应区；(3)采用合成有机絮凝剂PAM；(4)从低速反应区到斜管沉淀区矾花能保持完整，并且产生的矾花质均、密度高；(5)采用高效的斜管沉淀，沉淀区上升速度可达20～40m/h，高效矾花在此得到很好的沉淀；(6)能有效地完成污泥浓缩，出水水质稳定，耐冲击负荷。

中间水池出水，经过泵提升后进水经过砂滤的滤层时，能够有效地除去水中悬浮物、胶体等杂质，当滤层中截留的杂质过多时，滤层中孔隙被堵，水流的阻力增大，过滤速度变小，为恢复原过滤速度，可采用砂滤出水和压缩空气进行定期反洗，将滤料孔隙中积存的杂质冲洗掉，恢复过滤能力。常用的滤层填料是石英砂，截留悬浮物的精度在5～10μm以上，出水浊度在3NTU以下。

超滤(UF)可用于除去水中的微粒、胶体、细菌、病毒、热源、蛋白质及大分子有机物，使水得以净化。本实施例中超滤膜的孔径范围在1～50nm，能从水溶液中分离分子量大于数千的大分子和胶体物质。对于超滤而言，被广泛用来形象的分析超滤膜分离机理的说法是“筛分”理论。理想的超滤膜分离是筛分过程，即在压力作用下，原料液中的溶剂和小的溶质粒子从高压料液侧透过膜的低压侧，因为尺寸大于膜孔径的大分子及微粒被膜阻挡，料液逐渐被浓缩；溶液中的大分子、胶体、蛋白质、微粒等则被超滤膜截留而作为浓缩液被回收。然而，实际上超滤膜在分离过程中，膜的孔径大小和膜表面的化学性质等将分别起着不同的截留作用，因此，不能简单的分析超滤现象，超滤膜具有孔结构的重要特性，同时还具有膜表面的化学性质。超滤膜的性能指标有渗透通量和截留率。超滤膜的耐压性、耐清洗性、耐温性等性能对于工业应用时非常重要的。

本实施例采用倍杰特公司生产的超滤膜组件，具有优秀的化学兼容性和高机械强度，可在线反冲洗清洗、和高强度的化学清洗。对氯的清洗承受程度可达200mg/l。超滤***膜柱采用内压式，水由内向外正压流动方式，原水从位于膜柱上部的进水口进入膜柱，原水在膜丝内侧通过压力的作用，透过膜丝过滤膜进入膜丝外侧，透过的清水从膜柱底端的净水出口汇集，进入收集管后集中进入超滤水箱。剩余未透过超滤膜的浓水在膜的下游被回流收集，通过膜柱底部循环泵回收至进水口。

超高压反渗透***的主要功能是除去水中的阴/阳离子、溶解性胶体、小分子有机物、细菌等。反渗透***对离子的除去率可以达到98％以上。

反渗透装置是本***中最主要的脱盐装置，反渗透***利用反渗透膜的特性来除去水中绝大部分可溶性盐分、胶体、有机物及微生物。

经过超滤处理后的水进行微孔过滤，去除水中的微量悬浮颗粒杂质，从而满足反渗透膜***对进水的要求，本反渗透***配置1台25μm微孔过滤器，内装1只滤袋滤芯，经过处理后的水进入压力容器的膜组件。水分子和极少量的小分子量有机物通过膜层，经收集管道集中后，通过产水管再注入反渗透产水箱。反之不能通过膜层的物质就经另外一组收集管道集中后通往浓水排放管，排到反洗水箱。***的进水，产水和浓水管道上都装有一系列的控制阀门、监控仪表及程控操作***，它们将保证设备能长期保质、保量的***化运行。

实施例2

本实施例在实施例1工艺设备的基础上，采用了频繁倒极电渗析装置。即本实施例包括高效澄清池、砂滤装置、超滤装置、频繁倒极电渗析装置和产水回用装置。

EDR(频繁倒极电渗析)是在电渗析基础上发展而来以电位差为推动力的膜分离法，用于从水溶液中脱除离子，主要用于苦咸水脱盐或海水淡化。当含盐水通过由阴、阳离子交换膜及浓、淡水隔板交替叠装，且在两端设置电极而成的电渗析的隔室时，在直流电场作用下产生离子定向迁移，即阳离子向阴极方向迁移，阴离子向阳极方向迁移，由于离子交换膜具有选择透过性，阴离子交换膜只能让阴离子通过，阳离子交换膜只能让阳离子通过，结果淡水室中的阴离子向阳极方向迁移，透过阴膜进入浓水室，阳离子向阴极方向迁移，透过阳膜进入浓水室；而浓水室中的阴、阳离子，虽然也在直流电场的作用下，分别向阳极和阴极方向迁移，但由于受到隔室两侧阳膜和阴膜的阻挡，无法迁出浓水室，从而留在浓水室中，这样，浓水室因阴、阳离子不断进入而浓度提高，淡水室因阴、阳离子不断移出而使浓度下降，通过隔板边缘特制的孔，分别将各浓、淡隔室的水流汇聚引出，便产生两股主水流，脱盐水和浓缩盐水。

EDR的产水率可达85％以上，若在***水质波动，SO4^2-含量较高时，则只需添加少许阻垢剂仍可保证同样产水率，即对于无机盐结垢，EDR***有良好的自身清洗效果。EDR***可以任意通过调节电压电流来实现对废水不同的脱盐率，非常方便地实现循环冷却水脱盐，满足回用水质水量要求。EDR耐余氯能力大大增强，故可添加杀菌剂，保证***不受细菌污染。同时，由于电渗析运行时推动力为直流电，对微生物也有杀灭作用。总之，对于微生物和粘泥类污染，EDR***具有良好的自身清洗效果。EDR***具有良好的自清洗效果，跟一般脱盐技术相比，显著减少了化学药剂的消耗，同时可以避免或减少向废水中加酸或阻垢剂等药品，是一种新颖的环境友好型水处理技术。

实施例3

本实施例包括高校澄清池、DAF气浮装置、中压反渗透装置、高压反渗透装置、超高压反渗透装置以及浓水蒸发结晶装置。

超级浓缩高压膜技术以特种膜片和特种膜结构为核心的超级反渗透浓缩技术，GTR系列膜比标准抗污染膜流道宽，更耐污堵，膜片更牢固，可保证在高污染、高浓缩倍率下的稳定运行，降低清洗频率，延长膜的高性能；分为中压GTR3系列，GTR4系列及进口DTRO系列，可将TDS的浓缩分段实现，中压GTR3膜到15000mg/L以上、高压GTR4膜到45000mg/L以上，有利于平衡膜效率和降低能耗。该技术的核心之一是特种膜片，与常规膜相比可承受更高的操作压力，耐受更高浓度的悬浮物、胶体和COD，大大改善了对进水水质指标的苛刻要求；在膜结构上，采用了更宽的流道，形成无障碍湍流，大大减缓了膜的结垢，可保证长周期运行。

超级浓缩技术是指选用常规预处理设施(如软化、过滤等)、采用特殊的抗污染浓缩反渗透膜(中压、高压、超高压反渗透膜)，通过优化膜***的回收率及操作条件，以特殊的方式来实现浓盐水的浓缩减量化(浓缩液TDS通常可以达到5％～10％)，在发挥膜***的优越性的同时，减少“零排放”整体工艺的投资和运行费用。该技术的最大优点是利用特种膜结构(宽流道、材质特殊)使含盐水在不发生相变化下实现高倍浓缩；通过采用开放式的宽流道设计，其支撑导流盘表面特殊设计，使流体分流均匀，并形成更佳湍流效果，最大程度上减少膜表面结垢、污染及浓差极化现象的产生，使具有较强的抗污染性能，对废水预处理要求相对较低。目前该技术在高含盐废水处理、污水“零排放”等方面已实现突破性进展，具备工业化的条件。

实施例4

本实施例试验设备由3个40英尺集装箱组成的大型实施例***，分别为预处理单元，双膜+EDR单元和超高压膜法单元，装置本身可以分析浊度、电导率、TDS、pH、SDI等指标，实施例装置为装备完整而先进的***，配有完备的在线监测仪表及自控***，同时安排了合理的取样口。各集装箱分配如下：

集装箱No.1：高效澄清池+过滤单元；

集装箱No.2：超滤+反渗透+EDR双膜单元；

集装箱No.3：中压+高压+超高压膜法单元。

本实施例预处理单元包括高效澄清池+砂滤，位于集装箱No.1中，设计规模为1m³/h，经过试验过程中的改造和升级，目前处理能力为1.5m³/h，主要设备和规格或性能参数如下表1-1。

表1-1高效沉淀池及砂滤单元主要设备表

(1)实施例1砂滤+超滤+反渗透工艺：污水进膜依然需加砂滤预处理设备，减轻超滤的运行压力，延长使用寿命，砂滤能够更好的去除部分大部分悬浮物、有机物和胶体。超滤膜具有孔结构的重要特性，同时还具有膜表面的化学性质。超滤产水浊度稳定为0.09NTU不随进水浊度的变动而变化，超滤对浊度去除率平均在92％左右。反渗透产水电导率随进水变化而变化，在压力稳定的情况下，回收率稳定在75％，脱盐率稳定在98％以上。

(2)实施例2砂滤+超滤+EDR工艺：砂滤和超滤稳定运行，超滤对浊度去除率平均在92％左右，EDR控制回收率70％和90％时，脱盐率都是稳定在75％以上。

(3)实施例3高密池+砂滤+中压反渗透+高压反渗透+超高压反渗透工艺：

高效澄清池装置，有效的发挥了碳酸钠/氢氧化钠软化、降低硬度、悬浮物胶体及浊度等功能，在确定合适的投加药量的情况下(碳酸钠435mg/L、氢氧化钠450mg/L、PAC22.5mg/L、PAM1mg/L、盐酸395mg/L)，总硬度去除率94％以上，中压、高压及超高压各脱盐率分别为：96.3％，97.5％，92.6％，平均脱盐率95％，中压、高压及超高压各回收率分别为：80％，66.7％，25％，流程整体回收率95％。

(4)实施例4高密池+砂滤+中压反渗透+EDR工艺：高效澄清池、砂滤及中压反渗透正常运行，中压及EDR各脱盐率分别为：96.3％，92.5％，平均脱盐率94.4％，中压及EDR各回收率分别为：80％，69％，流程整体回收率95.2％。

从以上数据结论中可以看出，各单元能够完全稳定运行，能够有效的去除了水中绝大部分可溶性盐分、悬浮物、胶体、硬度、碱度、COD、有机物及微生物等污水回用两套工艺产水可直接补充循环排污水或锅炉化学水站处理单元，经过深度软化后，补充锅炉补给水，浓水需提高B/C比值进行生化处理。高含盐反渗透浓水两个工艺流程产水需二级反渗透除盐后，补充循环排污水或锅炉化学水站处理单元，经过深度软化后，补充锅炉补给水，浓水可结晶蒸发。

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实用新型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实用新型的公开范围并落入本实用新型的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本实用新型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。本实用新型的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种水处理装置，其特征在于，所述装置包括设置有高效澄清池和砂滤装置、超滤装置和超高压反渗透装置，其中所述高效澄清池连接废水收集箱和所述砂滤装置，所述砂滤装置连接超滤装置，所述超滤装置连接超高压反渗透装置；所述超高压反渗透装置连接产水回用装置；所述高效澄清池包括混凝单元、絮凝单元和沉淀澄清单元；所述超滤装置包括超滤膜，所述超滤膜的孔径为1～50nm；所述超高压反渗透装置具有微孔过滤器。

2.如权利要求1所述的水处理装置，其特征在于，所述高效澄清池还包括石灰乳接触反应单元。

3.如权利要求1所述的水处理装置，其特征在于，所述高效澄清池的入口设置混凝剂投加单元。

4.如权利要求1所述的水处理装置，其特征在于，所述超滤单元的超滤膜的孔径范围为1～50nm。

5.如权利要求1所述的水处理装置，其特征在于，所述微孔过滤器的孔径为25μm。

6.如权利要求1所述的水处理装置，其特征在于，所述絮凝单元的长宽高分别为0.7m、0.7m和1.85m。