公布日：2023.05.02
申请日：2023.02.20
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/44(2023.01)N;C02F1/469(2023.01)N;C02F1/00(2023.01)N;C02F1/24(2023.01)N;C02F1/52(2023.01)N;C02F5/06(2023.01)N;C02F1/
14(2023.01)N;C02F1/04(2023.01)N;C02F101/10(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种高硬含油废水处理系统，包括废水调节池，所述废水调节池上依次管道连接有除硬除油单元、反渗透膜浓缩单元、电渗析浓缩单元和蒸发塘，所述除硬除油单元包括依次管道连接的高密度沉淀池、气浮池、活性炭过滤器、超滤装置和软化床；所述的反渗透膜浓缩单元包括苦咸水反渗透和海水反渗透两级反渗透膜浓缩；所述的电渗析浓缩单元可将浓盐水的含盐量浓缩至200g/L；蒸发塘单元设有机械雾化器，利用太阳能对浓盐液进行结晶复用。同时还公开了一种高硬含油废水处理的方法。本发明投资运行费用低，运行维护简单、适用水质广泛，产出的结晶盐可资源化利用同时适用于高硬含油废水的零排放。
权利要求书
1.一种高硬含油废水处理系统，包括废水调节池(1)，其特征在于，所述废水调节池(1)上依次管道连接有除硬除油单元(2)、反渗透膜浓缩单元(3)、电渗析浓缩单元(4)和蒸发塘(5)，所述除硬除油单元(2)包括依次管道连接的高密度沉淀池(6)、气浮池(7)、活性炭过滤器(8)、超滤装置(9)和软化床(10)，实现双重除硬除油，所述高密度沉淀池(6)上设置有混凝剂投加口(11)和助凝剂投加口(12)，所述软化床(10)与反渗透膜浓缩单元(3)管道连接。
2.根据权利要求1所述的一种高硬含油废水处理系统，其特征在于，所述反渗透膜浓缩单元(3)包括依次管道连接的一级反渗透装置(13)和二级反渗透装置(14)，一级反渗透装置(13)与二级反渗透装置(14)之间设置有一级浓水箱(15)，二级反渗透装置(14)上管道连接有淡水池(16)，一级反渗透装置(13)与软化床(10)管道连接，二级反渗透装置(14)与电渗析浓缩单元(4)管道连接。
3.根据权利要求2所述的一种高硬含油废水处理系统，其特征在于，所述二级反渗透装置(14)与电渗析浓缩单元(4)之间设置有二级浓水箱(17)。
4.根据权利要求1所述的一种高硬含油废水处理系统，其特征在于，所述高密度沉淀池(6)包括管道连接的前混池(18)、絮凝池(19)和沉淀池(28)，前混池(18)上设置有混凝剂投加口(11)、石灰投加口(29)和碳酸钠投加口(30)，絮凝池(19)上设置有助凝剂投加口(12)，前混池(18)与废水调节池(1)管道连接，沉淀池(28)与气浮池(7)管道连接。
5.根据权利要求1所述的一种高硬含油废水处理系统，其特征在于，所述气浮池(7)与活性炭过滤器(8)之间设置有澄清水池(20)，所述气浮池(7)设置有溶气水泵(27)，气浮池(7)上也设置有混凝剂投加口(11)和助凝剂投加口(12)。
6.根据权利要求1所述的一种高硬含油废水处理系统，其特征在于，所述活性炭过滤器(8)与超滤装置(9)之间设置有依次设置有活性炭产水箱(21)和自清洗过滤器(22)，所述活性炭产水箱(21)与活性炭过滤器(8)之间设置有反洗水泵(23)。
7.根据权利要求2所述的一种高硬含油废水处理系统，其特征在于，所述超滤装置(9)与软化床(10)之间设置有超滤产水箱(24)，软化床(10)与一级反渗透装置(13)之间设置有软化水池(25)。
8.根据权利要求1所述的一种高硬含油废水处理系统，其特征在于，所述蒸发塘(5)内设置有雾化器(26)。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的系统的高硬含油废水处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：首先，各类废水排放至废水调节池(1)；然后，除硬除油单元(2)对废水进行除硬除油处理；接着，反渗透膜浓缩单元(3)对除硬除油处理后的废水进行浓缩处理；再接着，电渗析浓缩单元(4)对浓缩处理后的废水进行进一步浓缩；最后，蒸发塘(5)进行机械雾化蒸发。
10.根据权利要求9所述的系统的高硬含油废水处理的方法，其特征在于，各类废水排放至废水调节池(1)，经过水泵提升至高密度沉淀池(6)，混凝剂投加口(11)、石灰投加口(29)和碳酸钠投加口(30)分别向前混池(18)内投加碳酸钠、石灰及混凝剂三种药剂，其中石灰和碳酸钠用于去除废水中的钙镁硬度，混凝剂则用于吸附、凝聚废水中的固体悬浮物，废水在前混池(18)停留30分钟后进入絮凝池(19)，助凝剂投加口(12)向絮凝池(19)内投加助凝剂PAM将凝聚的悬浮固体进一步絮凝，从而在随后的沉淀池(28)内沉降，沉降后的污泥由泵输送至污泥处理系统，污泥系统中的上清液及压榨水也回流至废水调节池(1)；初步除硬及去除悬浮物后的废水自流进入气浮池(7)进行去除油脂，气浮池(7)为一体化设备，其可去除废水中90％油脂及小颗粒悬浮物，去除后的浮渣收集至浮渣池后外运可复用，处理后的水重力流入澄清水池(20)，经过输送水泵进入活性炭过滤器(8)通过活性炭吸附作用进一步去除废水中剩余油脂及有机物，此时废水中的含油量基本可以控制在0.02mg/L以下，满足超滤装置(9)的进水需求；活性炭过滤器(8)产水进入活性炭产水箱(21)，同时采用反洗水泵(23)进行定期反洗，反洗废水回收至废水调节池(1)；活性炭产水经过水泵加压依次进水自清洗过滤器(22)及超滤装置(9)，采用膜分离技术去除废水中高分子溶解态及胶体态的污染物，其产水浊度可小于0.1NTU，SDI小于3，超滤产水储存于超滤产水箱(24)，再通过水泵加压进入软化床(10)，经过软化床(10)之后的废水硬度降低至2mg/L，软化床(10)产水储存于软化水池(25)；经过前述双重除硬和双重除油后的废水经过加压进入一级反渗透装置(13)，一级反渗透采用苦咸水反渗透膜，采用一级二段设置，段间设置增压泵，一级反渗透产水回收至淡水池(16)，浓水进入一级浓水箱(15)；浓水再经过加压进入二级反渗透装置(14)，二级反渗透采用海水反渗透膜，设置一级一段，将废水含盐量浓缩8-10倍，二级反渗透的高盐浓水进入二级浓水箱(17)进行进一步处理，产水则与一级反渗透产水一样回收至淡水池(16)；二级反渗透的浓盐水进入电渗析浓缩单元(4)后，在直流电场作用下产生离子的定向迁移，通过具有选择透过性的阳阴离子交换膜从而将盐水中的阳阴离子迁移至电渗析的浓水室进一步浓缩，电渗析浓水室的含盐量高达200g/L,相当于将进水50000mg/L左右的盐再浓缩了4倍，此时浓缩后的废水流量也减少至原废水的3％左右；浓缩减量后的高盐废水通过泵输送至蒸发塘(5)进行机械雾化蒸发，蒸发塘内设置雾化器(26)将浓盐水进行强制雾化，有效提高蒸发速度，减少蒸发塘(5)的占地面积，蒸发塘(5)内的盐定期进行回收复用；其中，气浮池(7)采用一体化溶气气浮，接触室上升流速为10-20mm/s,气浮上部配有刮渣机，下部带有污泥斗，由气泡携带至池面的浮渣由刮渣机收集进入渣斗自流入泥渣池，气浮设备产水含油≤2mg/L，产水悬浮物≤5mg/L；超滤装置(9)采用中空纤维超滤膜，采用错流过滤，回收率高达93％；软化床(10)采用顺流再生钠床，流速高达上限30m/h,产水总硬度不大于2mg/L。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种高硬含油废水处理系统，还提供一种高硬含油废水处理的方法，本发明投资运行费用低，运行维护简单、适用水质广泛，产出的结晶盐可资源化利用同时适用于高硬含油废水的零排放。
为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种高硬含油废水处理系统，包括废水调节池，所述废水调节池上依次管道连接有除硬除油单元、反渗透膜浓缩单元、电渗析浓缩单元和蒸发塘。所述除硬除油单元包括依次管道连接的高密度沉淀池、气浮池、活性炭过滤器、超滤装置和软化床。其中高密度沉淀池和软化床设备实现双重除硬功能，气浮池和活性炭过滤器实现双重除油功能。所述高密度沉淀池上设置有混凝剂投加口和助凝剂投加口，所述软化床与后面的反渗透膜浓缩单元管道连接。
前述的一种高硬含油废水处理系统，所述反渗透膜浓缩单元包括依次管道连接的一级反渗透装置和二级反渗透装置，一级反渗透装置与二级反渗透装置之间设置有一级浓水箱，一二级反渗透装置产水管道连接有淡水池，一级反渗透装置进水与软化床产水管道连接，二级反渗透装置浓水与电渗析浓缩单元管道连接；一二级反渗透产水水质较好，回用为一部分循环水补充水，完全满足其水质要求，双重除硬和双重除油后的废水经过加压进入一级反渗透装置，一级反渗透采用苦咸水反渗透膜，采用一级二段设置，段间设置增压泵，一级反渗透产水回收至淡水池，浓水进入一级浓水箱。浓水再经过加压进入二级反渗透装置，二级反渗透采用海水反渗透膜，设置一级一段，将废水含盐量浓缩8-10倍，二级反渗透的高盐浓水进入二级浓水箱进行进一步处理，产水则与一级反渗透产水一样回收至淡水池。
前述的一种高硬含油废水处理系统，所述二级反渗透装置与电渗析浓缩单元之间设置有二级浓水箱；浓盐水进入电渗析浓缩装置后，在直流电场作用下产生离子的定向迁移，通过具有选择透过性的阳阴离子交换膜从而将盐水中的阳阴离子迁移至电渗析的浓水室进一步浓缩，电渗析浓水室的含盐量高达180-200g/L，相当于将进水50000mg/L左右的盐再浓缩了4倍，此时浓缩后的废水流量也减少至原废水的3％左右。
前述的一种高硬含油废水处理系统，所述高密度沉淀池包括管道连接的前混池、絮凝池和沉淀池，前混池上设置有混凝剂投加口、石灰投加口和碳酸钠投加口，絮凝池上设置有助凝剂投加口，前混池与废水调节池管道连接，沉淀池与气浮池管道连接；采用双重除硬——高密池和软化床，双重除油——气浮及活性炭的预处理，确保反渗透膜及电渗析膜免受结垢及有机杂质的污染，减少设备维护量，延长设备使用寿命；混凝剂投加口、石灰投加口和碳酸钠投加口分别向前混池内投加碳酸钠、石灰及混凝剂三种药剂，其中石灰和碳酸钠用于去除废水中的钙镁硬度，混凝剂则用于吸附、凝聚废水中的固体悬浮物。
前述的一种高硬含油废水处理系统，所述气浮池与活性炭过滤器之间设置有澄清水池，所述气浮池与澄清水池之间设置有溶气水泵，气浮池上也设置有混凝剂投加口和助凝剂投加口。
前述的一种高硬含油废水处理系统，所述活性炭过滤器与超滤装置之间设置有依次设置有活性炭产水箱和自清洗过滤器，所述活性炭产水箱与活性炭过滤器之间设置有反洗水泵；活性炭产水经过水泵加压依次进水自清洗过滤器及超滤装置，采用膜分离技术去除废水中高分子溶解态及胶体态的污染物，其产水浊度可小于0.1NTU，SDI小于3，超滤产水储存于超滤产水箱，再通过水泵加压进入软化床，经过软化床之后的废水硬度降低至2mg/L，软化床产水储存于软化水池。
前述的一种高硬含油废水处理系统，所述超滤装置与软化床之间设置有超滤产水箱，软化床与一级反渗透装置之间设置有软化水池。
前述的一种高硬含油废水处理系统，所述蒸发塘内设置有雾化器；浓缩减量后的高盐废水通过泵输送至蒸发塘进行机械雾化蒸发，蒸发塘是利用太阳能自然蒸发的废水处理方法，具有处理成本低、运营维护简单稳定、使用寿命长、抗冲击负荷好等优点，可大幅度降低电厂废水处理负担。
一种高硬含油废水处理的方法，包括以下步骤：首先，各类废水排放至废水调节池；然后，除硬除油单元对废水进行除硬除油处理；接着，反渗透膜浓缩单元对除硬除油处理后的废水进行浓缩处理；再接着，电渗析浓缩单元对浓缩处理后的废水进行进一步浓缩；最后，蒸发塘进行机械雾化蒸发。
前述的一种高硬含油废水处理的方法，各类废水排放至废水调节池，经过水泵提升至高密度沉淀池，混凝剂投加口、石灰投加口和碳酸钠投加口分别向前混池内投加碳酸钠、石灰及混凝剂三种药剂，其中石灰和碳酸钠用于去除废水中的钙镁硬度，混凝剂则用于吸附、凝聚废水中的固体悬浮物，废水在前混池停留30分钟后进入絮凝池，助凝剂投加口向絮凝池内投加助凝剂PAM将凝聚的悬浮固体进一步絮凝，从而在随后的沉淀池内沉降，沉降后的污泥由泵输送至污泥处理系统，污泥系统中的上清液及压榨水也回流至废水调节池；初步除硬及去除悬浮物后的废水自流进入气浮池进行去除油脂，气浮池为一体化设备，其可去除废水中90％油脂及小颗粒悬浮物，去除后的浮渣收集至浮渣池后外运可复用，处理后的水重力流入澄清水池，经过输送水泵进入活性炭过滤器通过活性炭吸附作用进一步去除废水中剩余油脂及有机物，此时废水中的含油量基本可以控制在0.02mg/L以下，满足超滤装置的进水需求；活性炭过滤器产水进入活性炭产水箱，同时采用反洗水泵23进行定期反洗，反洗废水回收至废水调节池；活性炭产水经过水泵加压依次进水自清洗过滤器及超滤装置，采用膜分离技术去除废水中高分子溶解态及胶体态的污染物，其产水浊度可小于0.1NTU，SDI小于3，超滤产水储存于超滤产水箱，再通过水泵加压进入软化床，经过软化床之后的废水硬度降低至2mg/L，软化床产水储存于软化水池；经过前述双重除硬和双重除油后的废水经过加压进入一级反渗透装置，一级反渗透采用苦咸水反渗透膜，采用一级二段设置，段间设置增压泵，一级反渗透产水回收至淡水池，浓水进入一级浓水箱；浓水再经过加压进入二级反渗透装置，二级反渗透采用海水反渗透膜，设置一级一段，将废水含盐量浓缩8-10倍，二级反渗透的高盐浓水进入二级浓水箱进行进一步处理，产水则与一级反渗透产水一样回收至淡水池；二级反渗透的浓盐水进入电渗析浓缩单元后，在直流电场作用下产生离子的定向迁移，通过具有选择透过性的阳阴离子交换膜从而将盐水中的阳阴离子迁移至电渗析的浓水室进一步浓缩，电渗析浓水室的含盐量高达200g/L,相当于将进水50000mg/L左右的盐再浓缩了4倍，此时浓缩后的废水流量也减少至原废水的3％左右；浓缩减量后的高盐废水通过泵输送至蒸发塘进行机械雾化蒸发，蒸发塘内设置雾化器将浓盐水进行强制雾化，有效提高蒸发速度，减少蒸发塘的占地面积，蒸发塘内的盐定期进行回收复用；其中，气浮池采用一体化溶气气浮，接触室上升流速为10-20mm/s,气浮上部配有刮渣机，下部带有污泥斗，由气泡携带至池面的浮渣由刮渣机收集进入渣斗自流入泥渣池，气浮设备产水含油≤2mg/L，产水悬浮物≤5mg/L；超滤装置采用中空纤维超滤膜，采用错流过滤，回收率高达93％；软化床采用顺流再生钠床，流速高达上限30m/h,产水总硬度不大于2mg/L。
与现有技术相比，本发明的有益之处在于：
1、本发明可用于常规电厂废水的处理，对于含油、高有机物废水及高硬度废水也完全适用。
2、本发明采用分段布置，每个处理设备间均有过渡水池(箱)及超越管，可根据来水水质情况选择不同的工艺段进行运行。
3、工业废水零排放系统费用过高的原因主要在于盐的浓缩及蒸发结晶部分。本发明采用电渗析装置对浓盐水进行浓缩，浓缩效率高——浓缩液的水量仅为进水量的3％左右，浓缩盐含量高达200g/L，且直流电源电压和电流均可调，从而使得浓缩单位盐量所需电耗比蒸发器技术小得多。
4、本发明盐的结晶采用蒸发塘技术，利用太阳能对浓盐水进行自然蒸发结晶，结晶盐再回收利用，极大地减少了设备投资和能量消耗。
5、本发明采用双重除硬——高密度沉淀池和软化床，双重除油——气浮及活性炭的预处理，确保反渗透膜及电渗析膜免受结垢及有机杂质的污染，减少设备维护量，延长设备使用寿命。
6、本发明采用一二级反渗透产水作为一部分循环水补充水，水质较好，完全满足循环水补充水的水质要求。
7、本发明的超滤装置-超滤UF装置采用中空纤维超滤膜，采用错流过滤，回收率高达93％，高于常规80％-90％的设计。
8、本发明电渗析采用均相膜，运行电压0-300V，运行电流0-200A，电流电压均可调，电渗析浓水室的含盐量可达180-200g/L,相当于将进水50000mg/L左右的盐再浓缩了4倍。
9、本发明的蒸发塘采用机械雾化式蒸发塘，布置于蒸发塘内的机械雾化蒸发器利用特殊的压力喷嘴及风机合成的机械力将浓缩高盐废水喷射至目标区上，极大增加雾滴在大气中的比表面积和“悬浮时间”，从而加速浓盐水的蒸发效果，相比自然蒸发塘可将蒸发速度提升10倍以上。
10、本发明采用机械雾化蒸发器，通过调节其俯仰机构和摆动机构，可以有效控制雾滴飘逸的范围，规避盐的飘散，防止对周围环境产生污染。
（发明人：侯芳;周小琴;兰田斌;王正平;秦树篷;李宏秀;王晗;贾莹莹;王利群;何宽;陈楚瑜;王建华;杜亚强;王金超）
