申请日2019.03.14
公开(公告)日2019.05.10
IPC分类号C02F9/04
摘要
本发明涉及一种高盐废水除硬除硅除浊的处理系统与处理工艺，包括一体化反应装置和膜分离装置，所述一体化反应装置包括反应箱、加药装置，所述膜分离装置包括膜池、膜组件。高盐废水进入反应箱，通过加药装置在废水中加入所需药剂，药剂与废水充分混合反应产生不同种类的污泥颗粒;污泥颗粒混合液直接进入到膜池中;在曝气装置的作用下处于悬浮状态、浓度均匀，经过膜组件的筛分过滤，产水排出膜池，截留的污泥颗粒排出膜池。与现有技术相比，本发明工艺方法流程短、占地小、能耗低、运行稳定，有效去除高盐废水中的浊度、硬度及二氧化硅等，产水完全满足反渗透进水的各项水质要求。
权利要求书
1.一种高盐废水除硬除硅除浊的处理系统，其特征在于，包括一体化反应装置和膜分离装置，所述一体化反应装置包括反应箱、用于向反应箱加入药剂的加药装置，所述膜分离装置包括膜池、设置在膜池中用于对来自反应箱的混合液进行分离的膜组件，以及从膜池引出的产水管线，在反应箱与膜池之间连接用于使反应箱中加入药剂反应后的混合液直接进入到膜池的膜池进水管线。
2.根据权利要求1所述的一种高盐废水除硬除硅除浊的处理系统，其特征在于，所述反应箱内置挡板，将反应箱内部分隔成多个加药隔间，所述挡板在反应箱内高低交错排列，形成可以使溶液在反应器内上下折流的通道。
3.根据权利要求1所述的一种高盐废水除硬除硅除浊的处理系统，其特征在于，所述反应箱内设置搅拌机，在投加药剂后充分混合搅拌，使生成颗粒物不致沉淀，并且进水在反应箱中有足够的停留时间，使化学反应完全发生在反应箱中，在反应箱底部设置反应箱排泥泵。
4.根据权利要求1所述的一种高盐废水除硬除硅除浊的处理系统，其特征在于，所述膜池内的膜组件设置一组或多组。
5.根据权利要求1所述的一种高盐废水除硬除硅除浊的处理系统，其特征在于，所述膜组件的材质为聚四氟乙烯，耐受pH为1-14的范围长期运行，同时可以耐受3000ppm以内的次氯酸钠溶液的浸泡。
6.根据权利要求1所述的一种高盐废水除硬除硅除浊的处理系统，其特征在于，所述膜组件孔径为0.01-0.5μm。
7.根据权利要求1所述的一种高盐废水除硬除硅除浊的处理系统，其特征在于，所述膜池底部设置曝气装置与膜池排泥泵，使污泥在膜池中处于悬浮状态，同时，不会在膜组件的膜丝表面附着。
8.根据权利要求1所述的一种高盐废水除硬除硅除浊的处理系统，其特征在于，在所述产水管线上设置反洗系统与化学清洗系统，所述反洗系统包括反洗水箱以及反洗水箱与产水管线之间的反洗管线，在所述反洗管线上设置反洗泵;
所述化学清洗系统包括酸计量箱、酸加药泵、碱计量箱、碱加药泵、次氯酸钠计量箱、次氯酸钠加药泵。
9.基于权利要求1-8中任一项所述处理系统进行高盐废水除硬除硅除浊的处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
高盐废水进入反应箱，通过加药装置在废水中加入所需药剂，药剂与废水充分混合反应产生不同种类的污泥颗粒;
污泥颗粒混合液直接进入到膜池中;在曝气装置的作用下处于悬浮状态、浓度均匀，经过膜组件的筛分过滤，产水排出膜池，截留的污泥颗粒排出膜池;
所述产水满足反渗透进水的要求。
10.根据权利要求9所述高盐废水除硬除硅除浊的处理工艺，其特征在于，所述处理工艺采用连续进出水方式，采用连续排泥或间歇排泥的运行方式。
说明书
一种高盐废水除硬除硅除浊的处理系统与处理工艺
技术领域
本发明涉及水处理工艺，尤其是涉及一种高盐废水除硬除硅除浊的处理系统与处理工艺。
背景技术
高盐废水具有高含盐量、高硬度和高硅等特点，若不合理处置及利用，不但会浪费水资源，而且会造成严重的环境污染。所以，研发高效、低耗、安全、经济的水处理工艺是发展现代水处理技术的必然趋势。
高盐废水处理多采用“膜浓缩+蒸发结晶”的处理方法。而废水中的钙镁离子和二氧化硅浓度较高，易结垢造成膜污染，严重影响系统的稳定运行，增加劳动强度以及运行费用，严重限制了企业的高含盐废水处理能力。因此，为保证后续膜浓缩的正常运行，需要通过化学加药的方法去除废水中的钙镁和二氧化硅。在进行化学加药后，需经过固液分离预处理方可进入膜浓缩工艺。预处理效果的好坏将直接影响膜浓缩的效率和寿命。
目前，传统的预处理工艺是“澄清池+超滤膜过滤”，经过澄清池的静置沉淀去除大部分固体颗粒，然后由超滤膜去除水中剩余悬浮固体，从而使水质达到反渗透进水要求。但进水水质的硬度、硅等的含量不同，产生污泥(碳酸钙污泥、氢氧化镁污泥、硅酸盐污泥)的颗粒大小不同，污泥所需沉淀时间不同，污泥的停留时间不同导致了此工艺耗时较长。由于进水水质的波动，此工艺在多数项目运行中易出现翻池等现象，沉淀效果较差，导致了整个工艺运行的抗波动性和稳定性较差。传统工艺耗时长、占地面积大、成本高、抗波动性和稳定性差。中国专利CN108751523A披露了一种直接以管式膜装置过滤加药反应后的高盐废水的方法，此方法虽然省去了澄清池的占地面积和沉淀时间，但是管式膜装置能耗高且占地面积较大。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高盐废水除硬除硅除浊的处理系统与处理工艺。
本发明工艺流程短、占地小、能耗低、运行稳定，可以高效去除高盐废水中的硬度及硅含量，保证后续高盐废水膜浓缩处理工艺的稳定性。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种高盐废水除硬除硅除浊的处理系统，包括一体化反应装置和膜分离装置，所述一体化反应装置包括反应箱、用于向反应箱加入药剂的加药装置，所述膜分离装置包括膜池、设置在膜池中用于对来自反应箱的混合液进行分离的膜组件，以及从膜池引出的产水管线，在产水管线上设置产水泵，在反应箱与膜池之间连接用于使反应箱中加入药剂反应后的混合液直接进入到膜池的膜池进水管线，在膜池进水管线上设置膜池进水泵。
在本发明的其中一个优选实施方式中，所述反应箱内置挡板，将反应箱内部分隔成多个加药隔间，所述挡板在反应箱内高低交错排列，形成可以使溶液在反应器内上下折流的通道。
加药隔间包括但不仅限于软化药剂加药间、除硅剂加药间。
在本发明的其中一个优选实施方式中，所述反应箱内设置搅拌机，在反应箱底部设置反应箱排泥泵。
在本发明的其中一个优选实施方式中，所述膜池内的膜组件设置一组或多组。
在本发明的其中一个优选实施方式中，所述膜组件的材质为聚四氟乙烯(PTFE)，具有很好的耐酸性和耐碱性，可以耐受pH为1-14的范围长期运行，化学加药后无需回调pH，可以直接与膜元件接触;同时可以耐受3000ppm以内的次氯酸钠溶液的浸泡。对氯离子浓度无要求，不存在氯离子腐蚀问题。
在本发明的其中一个优选实施方式中，所述膜组件孔径为0.01-0.5μm，根据需求选择不同的孔径范围，可以满足多种不同颗粒物粒径的使用要求。膜孔径为0.01～0.5um的范围，远远小于软化生成的碳酸钙(20um以上)和氢氧化镁颗粒直径(1-5um)，远远小于钙镁硅酸盐所生成的螯合物的颗粒直径，因此可以利用筛分过滤的原理，直接将反应生成的颗粒物截留在膜丝外侧，不需要考虑传统软化工艺(反应-沉淀-过滤-超滤)中沉淀分离的沉降时间及水质波动对沉淀颗粒的影响。
在本发明的其中一个优选实施方式中，所述膜组件的形式包括但不仅限于板式、管式、中空纤维、卷式等。
在本发明的其中一个优选实施方式中，所述膜池底部设置曝气装置与膜池排泥泵。曝气装置主要是混合搅拌作用，使膜池内污泥处于悬浮状态，浓度均匀，不沉积在膜表面，同时冲刷膜表面，防止膜污染。
在本发明的其中一个优选实施方式中，在所述产水管线上设置反洗系统与化学清洗系统，所述反洗系统包括反洗水箱以及反洗水箱与产水管线之间的反洗管线，在所述反洗管线上设置反洗泵;所述化学清洗系统包括酸计量箱、酸加药泵、碱计量箱、碱加药泵、次氯酸钠计量箱、次氯酸钠加药泵等设备。所述反洗水箱中的反洗水经过反洗泵进入到膜分离装置对膜进行清洗，以保证膜的分离效率。根据需要，反洗水箱中的水可以是产水或者定期配制一定酸、碱和次氯酸钠溶液等进行反洗。
本发明还提供基于所述处理系统进行高盐废水除硬除硅除浊的处理工艺，包括以下步骤：
高盐废水进入反应箱，根据废水水质和产水要求，通过加药装置在废水中加入所需药剂，在搅拌作用下药剂与废水充分混合反应产生不同种类的污泥颗粒，包括但不仅限于碳酸钙污泥、氢氧化镁污泥、硅酸盐污泥，进而去除废水中的硬度、二氧化硅、浊度等;
污泥颗粒混合液直接进入到膜池中;在曝气装置的作用下处于悬浮状态、浓度均匀，经过膜组件的筛分过滤，产水经产水泵排出膜池，截留的污泥颗粒经过膜池排泥泵排出膜池;所述膜分离装置利用筛分过滤的原理，直接将混合液的污泥颗粒物截留在膜丝外侧，产水回收利用，污泥颗粒外排出膜分离装置。
其中，所述产水满足反渗透进水的要求。
在本发明的其中一个优选实施方式中，所需药剂包括但不仅限于软化药剂、除硅剂，所述软化药剂包括石灰、氢氧化钠、碳酸钠等。
在本发明的其中一个优选实施方式中，所述处理工艺采用连续进出水方式，采用连续排泥或间歇排泥的运行方式。
本发明中，主要装置的作用如下，
1、反应箱：废水与药剂反应区
2、加药装置：根据废水的水质和除浊、除硬度以及除硅的要求配制一定浓度的药剂，如：石灰、NaOH、Na2CO3和镁剂等所需的各类药剂。
3、反应箱排泥泵：定量排泥，使膜过滤区的废水悬浮固体(SS)浓度保持稳定。
4、搅拌机：使废水和药剂充分混合，保证钙镁硅等去除率。
5、膜池进水泵：加药反应后的废水定量进入膜过滤装置。
6、膜池：膜过滤装置区
7、膜组件：对加药反应后的废水进行固液分离，确保出水达到反渗透进水水质。
8、曝气装置：保证膜过滤区废水的浓度均匀;冲刷膜表面，防止膜污染。
9、膜池排泥泵：膜组件截留的污泥颗粒排出膜池。
10、产水泵：提供跨膜压差，定量出水。
11、反洗水箱：可定期配制一定浓度的反洗水。
12、反洗泵：使反洗箱中水反洗膜组件。
13、清洗系统：清洗膜组件。
与现有技术相比，本发明的技术效果如下：
1、本发明工艺采用一体化反应装置和膜分离装置的组合，应用于高盐水的软化和除硬，工艺流程少。而传统工艺一般采用混合反应+沉淀+粗过滤(砂滤)+超(微)滤工艺组合。
2、本发明工艺流程比传统工艺大大简化，无需考虑污泥的沉淀分离和多级过滤，设备少，占地面积小，施工工期短，投资成本低。
3、本发明工艺利用过滤的筛分机理进行固液分离，直接将反应生成的颗粒物截留在膜丝外侧，不需要考虑传统软化工艺(反应-沉淀-过滤-超滤)中沉淀分离的沉降时间及水质波动对沉淀颗粒的影响，工艺运行更加稳定。
4、本发明工艺可以高效去除高盐废水中的硬度及硅含量等，能耗低，处理吨水电耗0.8-1KWH。传统混合反应+沉淀+过滤(砂滤)+超(微)滤的组合工艺的处理吨水电耗1.5KWH，运行能耗也具有较大优势。
5、本发明所选用的膜具有以下两个特点：①膜元件材质为PTFE材质，具有很好的耐酸性和耐碱性，可以在1-14的pH任意范围运行，化学加药后无需回调pH，可以直接与膜元件接触;对氯离子浓度无要求，不存在氯离子腐蚀问题。②膜孔径为0.01～0.5um的范围，远远小于软化生成的碳酸钙(20um以上)和氢氧化镁颗粒直径(1-5um)，远远小于钙镁硅酸盐所生成的螯合物的颗粒直径，因此可以利用筛分过滤的原理，直接将反应生成的颗粒物截留在膜丝外侧，不需要考虑传统软化工艺(反应-沉淀-过滤-超滤)中沉淀分离的沉降时间及水质波动对沉淀颗粒的影响。
