申请日2014.12.31
公开(公告)日2016.07.27
IPC分类号C02F9/10
摘要
一种反渗透浓水处理与零排放的方法与装置，其工艺步骤是：首先向废水中投加絮凝剂、助凝剂和除硬剂，搅拌混匀、沉淀，出水进入两级过滤系统，去除残余悬浮物和COD，过滤出水进入阳床离子交换器，去除残余硬度;离子交换出水加酸调节PH至4.3，然后进入除碳器脱除碱度，脱碳出水的pH用碱调至9?11，进入反渗透系统，反渗透浓水进入MVC蒸发器和结晶器，蒸发结晶，获得产水和浓缩液。通过本发明提供的方法，反渗透浓水的系统回收率可达到90%以上。
摘要附图
权利要求书
1.一种反渗透浓水处理与零排放的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：混凝沉淀：向反渗透浓水中投加混凝剂、助凝剂和除硬剂，快速混匀，混匀后的浓水进入混凝反应池，混凝反应池的出水进入沉淀池;
步骤二：二级过滤：沉淀池出水首先进入第一级过滤器，去除悬浮物;然后进入第二级过滤器，去除溶解性有机物;
步骤三：离子交换：二级过滤的出水经中间水池，进入离子交换床，进一步去除硬度;
步骤四：脱碳：离子交换柱出水调节PH后进入除碳器，去除碳酸根和重碳酸根离子;
步骤五：反渗透：除碳器出水进入一级两段反渗透系统，进行浓缩;
步骤六：蒸发结晶：反渗透浓水进入低能耗蒸发系统，进一步浓缩，获得浓缩液和冷凝水。
2.根据权利1所要求的一种反渗透浓水处理与零排放的方法，其特征在于：所述的反渗透浓水的混凝沉淀，投加的混凝剂可以是聚合氯化铝、氯化铁、聚合硫酸铁;投加的助凝剂可以是活化硅酸或聚丙烯酰胺;除硬剂可以是氢氧化钙、氢氧化钙/碳酸钠或氢氧化钠;药剂的投加顺序为：除硬剂—混凝剂—助凝剂。
3.根据权利1所要求的一种反渗透浓水处理与零排放的方法，其特征在于：所述的反渗透浓水的混凝沉淀，所采用的药剂混匀方式为机械搅拌混匀，搅拌速度梯度为700-1000s-1，所采用的混凝反应池为多级机械搅拌反应池，搅拌速度梯度为20-70s-1。
4.根据权利1所要求的一种反渗透浓水处理与零排放的方法，其特征在于：所述的反渗透浓水的二级过滤，第一级过滤器为多介质过滤器，滤料为双层，上层滤料为无烟煤，下层为石英砂;第二级过滤器为活性炭过滤器，所采用的活性炭为煤质颗粒活性炭;活性炭床的进水浊度小于10NTU。
5.根据权利1所要求的一种反渗透浓水处理与零排放的方法，其特征在于所述的反渗透浓水的离子交换，所选用的树脂为强酸性离子交换树脂。
6.根据权利1所要求的一种反渗透浓水处理与零排放的方法，其特征在于：所述的反渗透浓水的脱碳，在脱碳之前，需加酸调节除碳器的进水pH至4;除碳器所用的填料为聚丙烯多面空心球。
7.根据权利1所要求的一种反渗透浓水处理与零排放的方法，其特征在于：所述的反渗透浓水的反渗透处理，反渗透系统进水的PH需加碱调至9-11;所述的反渗透浓水的反渗透处理，反渗透系统为一级两段式，系统设计回收率为85-90%。
8.根据权利1所要求的一种反渗透浓水处理与零排放的方法，其特征在于：所述的反渗透浓水的蒸发结晶，所采用的蒸发器为机械蒸汽压缩蒸发器;进入蒸发器的污水，pH需预先调节至5.5-6.5;所采用的结晶器为盐水浓缩器;需要根据废水水质，向待结晶的废水中投加硫酸钙;从浓缩器中获得的浓缩液，送至干燥器或蒸发塘。
9.根据权利1所要求的一种反渗透浓水处理与零排放的方法，其特征在于：所述的反渗透浓水的混凝沉淀，将两级过滤器的反洗水、离子交换床的再生废液、反渗透系统的清洗水，回流至混凝工段并调节pH至中性，重新处理。
10.一种反渗透浓水处理与零排放的装置，其特征在于，包括：
1)混凝沉淀装置：用于去除浓水中的悬浮物和硬度;
2)二级过滤装置，用于去除混凝出水中的残余悬浮物和COD，与所述的混凝沉淀装置连接;
3)离子交换装置，用于进一步去除硬度，与所述的二级过滤装置相连;
4)脱碳装置，用于脱除剩余碱度，与所述的离子交换装置连接;
5)反渗透装置，用于废水的脱盐净化，与所述的脱碳装置连接;
6)蒸发结晶装置，用于反渗透浓水的进一步浓缩，与所述的反渗透装置连接。
说明书
一种用于反渗透浓水处理与零排放的方法与装置
技术领域
本发明涉及一种反渗透(RO)浓水处理与零排放的方法与装置，属于污水处理领域。
技术背景
反渗透(RO)技术的应用涵盖了城市与工业生产给水、污水处理与回用、海水淡化等领域，因此在上述领域均有反渗透浓水的产生。RO浓水中常常含有4000~100000mg/L的盐和100-600mg/L的COD，其种类和浓度与反渗透技术的应用领域及系统的设计回收率有关。RO浓水直接排放会对环境造成不利影响。
目前，国内反渗透浓水的处理方式主要有：(1)浓水回流：浓水回流可以提供系统回收率，但回流率太高会增加膜负担，降低使用寿命;(2)回用：由于RO浓水无悬浮物，有压力且含阻垢剂，故可作为过滤装置的反冲洗水，冲渣水，但有些反渗透浓水中常常含有大量的内分泌干扰物及药物残留等，其中很多也属于环境优先控制污染物，故对这类浓水的回用需要谨慎考虑;(3)资源化利用：RO系统产生的浓水可用于制盐，但这仅限于海水淡化领域;(4)直接排放：将RO浓水和废水混合排入污水处理厂，这也是目前最常用的反渗透浓水处置方法;(5)蒸发结晶：蒸发结晶可以实现废水和废盐的回收，目前常见的蒸发结晶方式为多效蒸发，但多效蒸发的整个蒸发系统比较复杂，其运行成本也不容忽视。
上文所提及的反渗透浓水处置方法，在浓水产生量较少时尚可一用。但目前反渗透浓水的设计回收率常常在50%-80%之间。随着反渗透技术的日趋普及，反渗透浓水的产生量越来越大，传统的反渗透处理方式已经不能适应技术发展的需要了。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种反渗透浓水处理与零排放的方法与装置，本发明的技术方案如下：
一种反渗透浓水处理与零排放的方法，包括以下步骤：
1)混凝沉淀：向反渗透浓水中投加混凝剂、助凝剂和除硬剂，快速混匀，混匀后的浓水进入混凝反应池，混凝反应池的出水进入沉淀池;
2)二级过滤：沉淀池出水首先进入第一级过滤器，去除悬浮物;然后进入第二级过滤器，去除溶解性有机物;
3)离子交换：二级过滤的出水经中间水池，进入离子交换床，进一步去除硬度;
4)脱碳：离子交换柱出水调节PH后进入除碳器，去除碳酸根和重碳酸根离子;
5)反渗透：除碳器出水进入一级两段反渗透系统，进行浓缩;
6)蒸发结晶：反渗透浓水进入低能耗蒸发系统，进一步浓缩，获得浓缩液和冷凝水;
进一步地，所述的反渗透浓水的混凝沉淀，投加的混凝剂可以是聚合氯化铝、氯化铁、聚合硫酸铁;投加的助凝剂可以是活化硅酸或聚丙烯酰胺;除硬剂可以是氢氧化钙、氢氧化钙/碳酸钠或氢氧化钠。
进一步地，所述的反渗透浓水的混凝沉淀，药剂的投加顺序为：除硬剂—混凝剂—助凝剂。
进一步地，所述的反渗透浓水的混凝沉淀，所采用的药剂混匀方式为机械搅拌混匀，搅拌速度梯度为700-1000s-1，所采用的混凝反应池为多级机械搅拌反应池，搅拌速度梯度为20-70s-1。
进一步地，所述的反渗透浓水的二级过滤，第一级过滤器为多介质过滤器，滤料为双层，上层滤料为无烟煤，下层为石英砂;第二级过滤器为活性炭过滤器，所采用的活性炭为煤质颗粒活性炭;活性炭床的进水浊度小于10NTU。
进一步地，所述的反渗透浓水的离子交换，所选用的树脂为强酸性离子交换树脂。
进一步地，所述的反渗透浓水的脱碳，在脱碳之前，需加酸调节除碳器的进水pH至4。
进一步地，所述的反渗透浓水的脱碳，除碳器所用的填料为聚丙烯多面空心球。
进一步地，所述的反渗透浓水的反渗透处理，反渗透系统进水的PH需加碱调至9-11。
进一步地，所述的反渗透浓水的反渗透处理，反渗透系统为一级两段式，系统设计回收率为85-90%。
进一步地，所述的反渗透浓水的蒸发结晶，所采用的蒸发器为机械蒸汽压缩蒸发器;进入蒸发器的污水，pH需预先调节至5.5-6.5。
进一步地，所述的反渗透浓水的蒸发结晶，所采用的结晶器为盐水浓缩器;需要根据废水水质，向待结晶的废水中投加硫酸钙;从浓缩器中获得的浓缩液，送至干燥器或蒸发塘。
进一步地，所述的反渗透浓水的混凝沉淀，将两级过滤器的反洗水、离子交换床的再生废液、反渗透系统的清洗水，回流至混凝工段并调节pH至中性，重新处理。
一种反渗透浓水处理与零排放的装置，包括：
1)混凝沉淀装置：用于去除浓水中的悬浮物和硬度;
2)二级过滤装置，用于去除混凝出水中的残余悬浮物和COD，与所述的混凝沉淀装置连接;
3)离子交换装置，用于进一步去除硬度，与所述的二级过滤装置相连;
4)脱碳装置，用于脱除剩余碱度，与所述的离子交换装置连接;
5)反渗透装置，用于废水的脱盐净化，与所述的脱碳装置连接;
6)蒸发结晶装置，用于反渗透浓水的进一步浓缩，与所述的反渗透装置连接。
本发明的有益效果如下：
(1)通过混凝沉淀去除反渗透浓水中的悬浮物、一部分COD、一部分硬度，通过二级过滤进一步去除悬浮物和COD;保证了后续离子交换和反渗透工段在稳定进水水质条件下运行;
(2)本发明中，反渗透系统的回收率可达到90%以上;脱盐率可达95%以上;
(3)通过提高反渗透进水pH值，有效减缓反渗透膜的污染状况，运行过程中不需要投加阻垢剂;有效提高反渗透膜通量，远远高于普通反渗透装置75%的回收率;
(4)蒸发结晶工段采用MVC蒸发器，其运行成本大大低于传统的多效蒸发工艺;采用种盐(硫酸钙)结晶技术，可获得固溶物含量300000ppm的浓缩液，最大限度的减少了废液的产生量;
(5)本发明中，过滤器的反冲洗水、离子交换冲洗水和再生废液，以及反渗透系统清洗水，重新回流至原水端处理，减少了系统的废水排放量。
