申请日2018.12.03
公开(公告)日2019.03.01
IPC分类号C02F9/10
摘要
本发明属于土壤修复技术领域，具体涉及一种污染土壤热脱附废水零排放系统，包括污泥浓缩装置以及沿废水流通方向依次连接的重金属捕捉反应器、高效氧化反应器、炭强化吸附反应器、纳滤装置和热脱附燃烧室;重金属捕捉反应器的出泥口与污泥浓缩装置连接;纳滤装置的纳滤产水出口与热脱附燃烧室的水喷入管连通。本发明还提供一种污染土壤热脱附废水零排放的方法，对热脱附系统废水进行重金属捕捉、多级高级氧化、炭强化吸附反应、纳滤装置过滤后，将处理后的达标废水代替一部分燃烧调节冷风全部喷入间热热脱附燃烧室中，对燃烧室进行高温热烟气进行温度调节。本发明可以将热脱附废水中的有机污染物全部分解，真正意义上实现废水零排放。
权利要求书
1.一种污染土壤热脱附废水零排放系统，其特征在于：包括污泥浓缩装置以及沿废水流通方向依次连接的重金属捕捉反应器、高效氧化反应器、 炭强化吸附反应器、纳滤装置和热脱附燃烧室;所述重金属捕捉反应器的出水口与所述高效氧化反应器的进水口连通，所述重金属捕捉反应器的出泥口与所述污泥浓缩装置连接;所述纳滤装置的纳滤产水出口与所述热脱附燃烧室的水喷入管连通。
2.如权利要求1所述的一种污染土壤热脱附废水零排放系统，其特征在于：所述重金属捕捉反应器内分为絮凝反应区和沉淀区，所述沉淀区的进水口与所述絮凝反应区的出水口连通，所述沉淀区的出水口与所述高效氧化反应器的进水口连通，所述沉淀区的出泥口与所述污泥浓缩装置连接。
3.如权利要求2所述的一种污染土壤热脱附废水零排放系统，其特征在于：所述沉淀区内设有折流板。
4.如权利要求1所述的一种污染土壤热脱附废水零排放系统，其特征在于：所述高效氧化反应器为多级高效氧化反应器，多级高效氧化反应器的多个高级氧化反应器依次串联连接。
5.如权利要求1所述的一种污染土壤热脱附废水零排放系统，其特征在于：所述炭强化吸附反应器采用卧式活性炭床，所述卧式活性炭床的进水口与所述高效氧化反应器的出水口连通，所述卧式活性炭床的出水口与所述纳滤装置的进水口连通。
6.如权利要求1所述的一种污染土壤热脱附废水零排放系统，其特征在于：所述纳滤装置包括循环泵和多级纳滤膜单元，多级纳滤膜单元的相邻纳滤膜单元之间通过循环泵连接，靠近所述卧式活性炭床的纳滤膜单元的进水口与所述卧式活性炭床的出水口连通，靠近所述热脱附燃烧室的纳滤膜单元的纳滤浓缩液出口与所述高效氧化反应器的进水口连通，纳滤膜单元的纳滤产水出口与所述热脱附燃烧室的水喷入管连通。
7.如权利要求1所述的一种污染土壤热脱附废水零排放系统，其特征在于：所述热脱附燃烧室内设有若干喷嘴，所述喷嘴通过水喷入管与所述纳滤装置的纳滤产水出口连通。
8.如权利要求1所述的一种污染土壤热脱附废水零排放系统，其特征在于：所述污泥浓缩装置包括污泥浓缩池和压滤机，所述重金属捕捉反应器的出泥口与所述污泥浓缩池连通，所述污泥浓缩池与所述压滤机的进泥口连通。
9.一种污染土壤热脱附废水零排放的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将热脱附污水收集到重金属捕捉反应器的絮凝反应区，投加酸碱调节剂以及絮凝剂进行絮凝，然后进入重金属捕捉反应器的沉淀区进行泥水分离;
2)泥水分离后的上层清液进入高效氧化反应器，有机物被氧化分解为二氧化碳和水;
3)经过氧化后的废水进入炭强化吸附反应器，有机物在碳吸附强化过程中被催化分解;
4)经过碳吸附强化后废水进入纳滤装置，经过纳滤处理后得到纳滤产水以及纳滤浓缩液;
5)纳滤产水通过喷嘴对热脱附燃烧室内的高温热烟气进行降温，纳滤浓缩液回流至高效氧化反应器中继续被氧化分解;
6)步骤1)中泥水分离后污泥进入污泥浓缩装置中压滤，分离得到滤渣和滤液，滤液回流至高效氧化反应器中继续被氧化分解。
10.如权利要求9所述的一种污染土壤热脱附废水零排放的方法，其特征在于：所述步骤2)中的高效氧化反应器为两级高效氧化反应器，第一级高级氧化反应器与第二级高级氧化反应器串联，第一级高级氧化反应器通入的臭氧浓度为10-15mg/L，第二级高级氧化反应器通入的臭氧浓度为15-30mg/L。
说明书
一种污染土壤热脱附废水零排放系统及方法
技术领域
本发明属于土壤修复技术领域，具体涉及一种污染土壤热脱附废水零排放系统及方法。
背景技术
废水零排放是指工业水经过重复使用后，将这部分含盐量和污染物高浓缩成废水全部(99%以上)回收再利用，或者使用压滤机过滤出不溶于水的物质后循环使用，无任何废液排出工厂。水中的盐类和污染物经过浓缩结晶或压滤废渣以固体形式排出送垃圾处理厂填埋或将其回收作为有用的化工原料。
目前在土壤修复领域中，针对有机污染土壤及含汞污染土壤，越来越多采用热脱附技术进行针对性修复，但更多将关注点放在污染物受热蒸发相变的工艺以及热脱附尾气的达标排放上，热脱附高温尾气需要降温冷凝等一系列手段尾气才能达标排放;而污染物则以液相形式存在系统废水中，若直接排放，对自然环境危害大。有机污染土壤热脱附的废水是在污染土壤热脱附后的尾气净化过程中产生的废水，其来源于尾气的喷淋降温、尾气冷凝、絮凝沉淀、气浮等多相分离工序中。热脱附的废水的污染成分复杂，与热脱附系统处理的污染土壤类型一致，一般污染类型多为苯系物、多环芳烃类(如苯并(a)芘、苯并(a)蒽、二苯并(a,h)蒽等)、石油烃、含氯化合物(如硝基氯苯、六氯苯、六氯化苯、二氯苯、DDT等)以及重金属(如汞)，此类污染类型复杂的废水采用的处理工艺较为复杂，且处理难度大，处理成本高。
目前，有机废水处理方法多采用物理化学方法、生物化学方法以及深度处理方法。针对有机废水中有机污染物普遍采用生物化学方法，但针对多环芳烃及含氯有机物氧化效果差;针对有机废水中的重金属(汞)污染物普遍采用物理化学方法，如采用混凝沉淀工艺对重金属进行捕捉和去除。在土壤修复热脱附技术中，目前尚没有专门针对热脱附系统废水处理的工艺，多借鉴化工行业有机废水处理工艺，一般采用“混凝沉淀+高级氧化+活性炭过滤”将废水处理达到一定标准即作为场地用水进行处理后的污染土壤降温加湿用水或者场地冲洗用水，处理后废水无法做到有效的零排放;尤其是热脱附后废水的污染成分复杂，该类组合处理工艺的针对性不强，对复杂污染物(如多环芳烃、含氯化合物)的去除效果较差，为达标排放往往会增加处理难度和处理成本，最终处理后的废水的有效处置无法得到有效保证。
鉴于目前污染土壤间接热脱附的废水净化处理系统及方法的种种不足与局限，有必要设计一种经济适用、高效节能的污染土壤间接热脱附的废水零排放系统及方法，以克服上述缺陷。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种污染土壤热脱附废水零排放系统及方法，可以将热脱附废水中的有机污染物全部分解，实现热脱附尾气净化系统废水零排放，从而真正实现节能环保。
为实现上述目的，本发明的技术方案为一种污染土壤热脱附废水零排放系统，包括污泥浓缩装置以及沿废水流通方向依次连接的重金属捕捉反应器、高效氧化反应器、 炭强化吸附反应器、纳滤装置和热脱附燃烧室;所述重金属捕捉反应器的出水口与所述高效氧化反应器的进水口连通，所述重金属捕捉反应器的出泥口与所述污泥浓缩装置连接;所述纳滤装置的纳滤产水出口与所述热脱附燃烧室的水喷入管连通。
进一步地，所述重金属捕捉反应器内分为絮凝反应区和沉淀区，所述沉淀区的进水口与所述絮凝反应区的出水口连通，所述沉淀区的出水口与所述高效氧化反应器的进水口连通，所述沉淀区的出泥口与所述污泥浓缩装置连接。
更进一步地，所述沉淀区内设有折流板。
进一步地，所述高效氧化反应器为多级高效氧化反应器，多级高效氧化反应器的多个高级氧化反应器依次串联连接。
进一步地，所述炭强化吸附反应器采用卧式活性炭床，所述卧式活性炭床的进水口与所述高效氧化反应器的出水口连通，所述卧式活性炭床的出水口与所述纳滤装置的进水口连通。
进一步地，所述纳滤装置包括循环泵和多级纳滤膜单元，多级纳滤膜单元之间通过循环泵连接，靠近所述卧式活性炭床的纳滤膜单元的进水口与所述卧式活性炭床的出水口连通，靠近所述热脱附燃烧室的纳滤膜单元的纳滤浓缩液出口与所述高效氧化反应器的进水口连通，纳滤膜单元的纳滤产水出口与所述热脱附燃烧室的水喷入管连通。
进一步地，所述热脱附燃烧室内设有若干喷嘴，所述喷嘴通过水喷入管与所述纳滤装置的纳滤产水出口连通。
进一步地，所述污泥浓缩装置包括污泥浓缩池和压滤机，所述重金属捕捉反应器的出泥口与所述污泥浓缩池连通，所述污泥浓缩池与所述压滤机的进泥口连通。
本发明还提供一种污染土壤热脱附废水零排放的方法，包括如下步骤：
1)将热脱附污水收集到重金属捕捉反应器的絮凝反应区，投加酸碱调节剂以及絮凝剂进行絮凝，然后进入重金属捕捉反应器的沉淀区进行泥水分离;
2)泥水分离后的上层清液进入高效氧化反应器，有机物被氧化分解为二氧化碳和水;
3)经过氧化后的废水进入炭强化吸附反应器，有机物在碳吸附强化过程中被催化分解;
4)经过碳吸附强化后废水进入纳滤装置，经过纳滤处理后得到纳滤产水以及纳滤浓缩液;
5)纳滤产水通过喷嘴对热脱附燃烧室内的高温热烟气进行降温，纳滤浓缩液回流至高效氧化反应器中继续被氧化分解;
6)步骤1)中泥水分离后污泥进入污泥浓缩装置中压滤，分离得到滤渣和滤液，滤液回流至高效氧化反应器中继续被氧化分解。
进一步地，所述步骤2)中的高效氧化反应器为两级高效氧化反应器，第一级高级氧化反应器与第二级高级氧化反应器串联，第一级高级氧化反应器通入的臭氧浓度为10-15mg/L，第二级高级氧化反应器通入的臭氧浓度为15-30mg/L。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明提供的污染土壤热脱附废水零排放系统通过重金属捕捉反应器、高效氧化反应器、 炭强化吸附反应器、纳滤装置依次对废水进行处理后，将纳滤产水代替一部分燃烧调节冷风全部喷入热脱附燃烧室中，对热脱附燃烧室的高温热烟气进行温度调节，即实现了对热脱附的高温烟气温度的精准控制，又保证了间接热脱附系统产生的废水全部在高温烟道蒸发，其中残留的有机污染物全部被分解，真正意义上实现废水零排放;
(2)本发明采用重金属捕捉反应器内设置有折流板，可以有效保证废水的絮凝沉淀效果，使重金属的去除率达到90%以上，重金属沉淀和固液分离的效果明显，有利于后续的污泥浓缩处置;
(3)本发明提供的高效氧化反应器采用依次串联的多个高级氧化反应器，各个高级氧化反应器的臭氧浓度可以根据系统有机污染物浓度进行梯度调节，系统的灵活性强，能保证废水中有机物95%以上完全分解，系统稳定运行;
(4)本发明针对高级氧化后废水中残留的有机物以及少量小分子有机物，通过炭强化吸附反应器内的活性炭对其催化分解，进一步的降低废水中有机物浓度;
(5)本发明采用的纳滤装置，可以有效的截留残留的小分子有机物，对废水进行更深程度的过滤，小分子有机物等截留物输送至高级氧化反应器再次氧化分解，从而保证系统的废水得到彻底干净处理。
