申请日2020.01.13
公开(公告)日2020.05.08
IPC分类号C01D3/04; C01B21/46
摘要
本发明涉及废水处理领域，公开了一种硝酸废水的处理系统和处理方法。该系统包括分质单元、汽提单元、生化处理单元和浓盐处理单元。采用本发明所述的系统和方法将硝酸废水分离成无机废水和有机废水，然后进行进一步地处理，能够大大降低生化处理单元中需要处理的硝氮的浓度，避免采用酸碱中和法导致的大量盐离子的消耗，能够实现处理后的硝酸废水达标排放，显著降低废水排放量，甚至实现零排放的目标，具有绿色、环保的优点。
权利要求书
1.一种废水处理系统，其特征在于，该系统包括：
分质单元(1)，用于将硝酸废水进行分质，得到有机废水和无机废水;
汽提单元(2)，用于对所述无机废水进行汽提，得到硝酸和无机盐液;
生化处理单元(3)，用于将所述有机废水进行生化处理，得到生化污泥和生化处理出水;和
浓盐处理单元(4)，用于回收所述无机盐液和所述生化处理出水中的无机盐。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述分质单元(1)包括：
吸附分离装置(11)，装填有吸附剂，用于对硝酸废水进行吸附分离，得到无机废水;和
再生装置(12)，用于提供再生剂对吸附分离装置中的吸附剂进行再生，得到有机废水;
优选地，所述吸附剂选自大孔交换树脂、活性炭和凝胶型树脂中的至少一种，更优选为大孔交换树脂;进一步优选地，所述大孔交换树脂的官能基包含醇和/或酯;
优选地，所述再生剂为盐酸和/或硫酸。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述汽提单元(2)包括：
汽提塔(21)，用于对所述无机废水进行汽提，得到汽提轻组分和无机盐液;
回流罐(22)，用于将所述汽提轻组分纯化得到硝酸;
真空装置(23)，用于给汽提塔(21)和回流罐(22)提供真空环境。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述生化处理单元(3)包括：
厌氧装置(31)，用于将所述有机废水进行厌氧处理，得到厌氧出水;
A/O装置(32)，用于将所述厌氧出水进行硝化反硝化处理，得到生化污泥和生化处理出水;
优选地，A/O装置(32)与厌氧装置(31)通过管路连接，用于将部分生化处理出水输送至所述厌氧装置(31)中，与所述有机废水混合;
优选地，A/O装置(32)与厌氧装置(31)通过管路连接，用于将所述生化污泥输送至所述厌氧装置(31)中;
优选地，汽提塔(21)与厌氧装置(31)通过管路连接，用于将汽提塔(21)的无机盐液输送至所述厌氧装置(31)，与所述有机废水混合，用于配制厌氧处理的入水。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述浓盐处理单元(4)包括：
第一回用水装置(41)，用于将所述无机盐液和部分所述生化处理出水进行超滤和反渗透处理，得到第一回用水和反渗透浓盐水;
除硬装置(42)，用于对所述反渗透浓盐水进行除硬和固液分离，得到除硬出水;
第二回用水装置(43)，用于对所述除硬出水进行浓缩，得到第二回用水和浓缩盐水;
第一结晶装置(44)，用于将所述浓缩盐水进行第一结晶，得到硫酸钠和第一结晶出水;
第二结晶装置(45)，用于将所述第一结晶出水进行第二结晶，得到氯化钠和蒸发水;
优选地，所述第二回用水装置(43)选自纳滤装置、二级反渗透装置和三级反渗透装置中的至少一种;
优选地，所述第一回用水装置(41)、所述第二回用水装置(43)和所述第二结晶装置(45)中的至少一种与所述分质单元(1)通过管路连接，用于将至少部分所述第一回用水、至少部分所述第二回用水和至少部分蒸发水中的至少一种输送至所述分质单元(1)，用于所述分质单元(1)中吸附剂的再生;
优选地，所述第一回用水装置(41)、所述第二回用水装置(43)和所述第二结晶装置(45)中的至少一种与所述厌氧装置(31)通过管路连接，用于将至少部分所述第一回用水、至少部分所述第二回用水和至少部分蒸发水中的至少一种输送至所述厌氧装置(31)，用于配制厌氧处理的入水。
6.一种废水的处理方法，其特征在于，该方法包括：
(1)对硝酸废水进行分质，得到有机废水和无机废水;
(2)将步骤(1)得到的无机废水进行汽提，得到硝酸和无机盐液;
(3)将步骤(1)得到的有机废水进行生化处理，得到生化污泥和生化处理出水;
(4)回收步骤(2)中得到的无机盐液和步骤(3)中得到的生化处理出水中的无机盐;
优选地，所述硝酸废水为煤制乙二醇工艺产生的硝酸废水;
更优选地，所述硝酸废水中硝酸根的浓度为13000-30000mg/L，TDS不高于35000mg/L，COD为8000-15000mg/L。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述分质的方式为：通过吸附剂对硝酸废水进行吸附分离，得到无机废水;通过再生剂使吸附分离使用的吸附剂再生，得到有机废水;
优选地，所述吸附分离的条件包括：运行流速为15-25m/h;工作温度≤80℃;
优选地，所述吸附剂选自大孔交换树脂、活性炭和凝胶型树脂中的至少一种，更优选为大孔交换树脂;进一步优选地，所述大孔交换树脂的官能基包含醇和/或酯;
优选地，所述再生剂为盐酸和/或硫酸。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述汽提的方式为：对所述无机废水进行汽提，得到汽提轻组分和无机盐液，然后对所述汽提轻组分进行纯化，得到硝酸;
其中，所述汽提在汽提塔中进行;
优选地，所述汽提塔的工作条件包括：塔顶压力为3-4kPa，塔顶温度为20-30℃，塔底压力为5-6kPa，塔底温度为30-40℃。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述生化处理的方式为：将所述有机废水进行厌氧处理，得到厌氧出水;将所述厌氧出水进行硝化反硝化处理，得到生化污泥和生化处理出水;
优选地，所述生化处理的条件使得所述生化处理出水符合：TOC小于750mg/L;COD为20-800mg/L;TDS为600-3500mg/L;
优选地，将部分生化处理出水和/或无机盐液与所述有机废水混合使得厌氧处理的入水符合：COD为8000-13000mg/L;TDS为1000-5000mg/L;pH为4-6;
优选地，将部分生化处理出水输送至所述厌氧处理步骤中，与所述有机废水混合;
优选地，将所述生化污泥输送至厌氧处理步骤。
10.根据权利要求6所述的方法，其中，步骤(4)中，回收无机盐的方法包括：
s1、将所述无机盐液和部分所述生化处理出水进行超滤和反渗透处理，得到第一回用水和反渗透浓盐水;
s2、对所述反渗透浓盐水进行除硬和固液分离，得到除硬出水;
s3、对所述除硬出水进行浓缩，得到第二回用水和浓缩盐水;
s4、将所述浓缩盐水进行第一结晶，得到硫酸钠和第一结晶出水;
s5、将所述第一结晶出水进行第二结晶，得到氯化钠和蒸发水;
优选地，步骤s3中所述浓缩的方法选自纳滤、二级反渗透和三级反渗透中的至少一种;
优选地，将至少部分所述第一回用水、至少部分所述第二回用水和至少部分蒸发水中的至少一种输送至分质步骤，用于吸附剂的再生;
优选地，将至少部分所述第一回用水、至少部分所述第二回用水和至少部分蒸发水中的至少一种输送至厌氧处理步骤，用于配制厌氧处理的入水;
优选地，所述反渗透的条件使得反渗透收水率在70体积%以上;
更优选地，所述反渗透浓盐水符合：TDS为4000-12500mg/L，TOC≤300mg/L。
说明书
硝酸废水的处理系统和处理方法
技术领域
本发明涉及废水处理领域，具体涉及一种硝酸废水的处理系统和处理方法。
背景技术
乙二醇的生产路线主要为石油路线和非石油路线，其中主要的大型乙二醇生产装置均采用石油路线，也称乙烯路线，其工艺已趋于成熟，但耗水量大，生产过程副产物多且无法摆脱对石油资源的依赖;而非石油路线，即煤制乙二醇技术中则存在生产过程中产生的废水具有硝氮浓度高(可达2500mg/L-3000mg/L)，COD浓度高，pH低，以及废水成分复杂等特点，直接排放会对周边水体造成严重污染，且水质水量波动大，很难直接生化处理。
目前，国内外研究的处理乙二醇废水的方法有电解法、湿式氧化法、臭氧法、反渗透法、化学氧化法、生物法等，其中，电解法主要缺点是能耗高，另外需要加入大量的电解质，会对设备产生较强的腐蚀致使处理费用昂贵;湿式氧化法、化学氧化法和臭氧法前期投资和运行费用较高;反渗透法尚处于小试阶段，且乙二醇去除率较低，还无法应用于处理乙二醇废水，难以实现工业化;生物法则须先经过预处理，对废水进行酸碱调节，经过均质后再进行生化降解或其它的二次末端处理，在实际处理时处理量相对较小，废水量大。
比如，CN101717168A公开了一种乙二醇生产废水的处理方法，由机械格栅(槽)、集水井、调节池、碱储槽、SBR反应器、罗茨鼓风机、监护池、事故池、集泥池及好氧污泥压滤系统组成，并辅以pH、COD、超声波液位计和MLSS在线监测仪。该处理工艺要求来水的COD浓度以及硝氮(NO3-)分别在1000mg/L以下以及100mg/L以下，对于高浓度的COD和高浓度的硝氮废水则无法处理，严重影响了废水的处理效率，而且还存在废水量大，物料回收率低的缺点。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的难以处理含有高浓度COD和硝氮的硝酸废水的问题，提供一种硝酸废水的处理系统和处理方法，该系统和方法能够处理含有高浓度COD和硝氮(NO3-)的硝酸废水，且具有处理效率高、物料回收利用率高、废水量小等优点。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种废水处理系统，该系统包括：
分质单元，用于将所述硝酸废水进行分质，得到有机废水和无机废水;
汽提单元，用于对所述无机废水进行汽提，得到硝酸和无机盐液;
生化处理单元，用于将所述有机废水进行生化处理，得到生化污泥和生化处理出水;和
浓盐处理单元，用于回收所述无机盐液和所述生化处理出水中的无机盐。
本发明第二方面提供一种硝酸废水的处理方法，该方法包括：
(1)对所述硝酸废水进行分质，得到有机废水和无机废水;
(2)将步骤(1)得到的无机废水进行汽提，得到硝酸和无机盐液;
(3)将步骤(1)得到的有机废水进行生化处理，得到生化污泥和生化处理出水;
(4)回收步骤(2)中得到的无机盐液和步骤(3)中得到的生化处理出水中的无机盐;
优选地，所述硝酸废水为煤制乙二醇工艺产生的硝酸废水;
更优选地，所述硝酸废水中硝酸根的浓度为13000-30000mg/L，TDS不高于35000mg/L，COD为8000-15000mg/L。
通过本发明所述的系统和方法能够处理含有高浓度COD和硝氮(NO3-)的硝酸废水，且具有处理效率高、物料回收利用率高、废水量小等优点。
本发明通过分质处理将硝酸废水分离成无机废水和有机废水，使得有机废水中TDS大幅降低，从而使得处理高浓度COD废水成为可能，也避免了酸碱中和法时需要加入大量的盐离子，同时还降低了浓盐处理单元的处理成本和运行负荷。
采用本发明优选的吸附剂，比如大孔交换树脂进行分质处理时，能够进一步提高分质的效果，从而提高废水的处理效率。
在本发明一种优选的实施方式中，通过在较低温度的情况下对上述无机废水进行汽提和闪蒸，能够使得无机废水中的硝酸回收率从传统的85%提高到96%。
在本发明一种优选的实施方式中，通过将生化处理出水和有机废水混合使得厌氧处理的入水中TDS的含量提高、pH降低，提高了厌氧处理的效果。
通过先行回收废水硝酸，降低了煤制乙二醇工艺投资规模以及硝基反应的安全风险。
采用本发明所述的系统和方法还能够回收硫酸钠和氯化钠等无机化工原料，降低生产成本。
采用本发明所述的系统和方法能够实现处理后的硝酸废水达标排放，能够有效减少废水排放量，甚至能够实现零排放的目标，具有绿色、环保的优点。（发明人苏志强）
