公布日：2022.12.09
申请日：2022.10.17
分类号：C02F9/10(2006.01)I
摘要
本发明公开一种高盐废水水质净化的系统和方法。该系统包括按照工艺流程依次连接的重金属脱除单元、软化处理单元、膜过滤单元和中和单元。在该系统的基础上提出将飞灰水洗后产生的高盐废水通过转料泵输送至重金属脱除反应器，加入重金属捕捉剂硫化钠，进行重金属脱除，然后通过软化处理降低硬度，最后经过多级膜过滤，依次去除废水中的悬浮物颗粒以及残留的硫酸根、碳酸根离子，膜处理后的清液进入中和反应器，通过加入一定浓度的酸性物质，调节pH到7.0，得到满足蒸发制盐工艺进水要求的原液。
权利要求书
1.一种高盐废水水质净化的系统，其特征在于，包括按照工艺流程依次连接的重金属脱除单元、软化单元、膜过滤单元和中和单元；所述重金属脱除单元包括重金属脱除反应器，所述重金属脱除反应器的料液入口即为高盐废水水质净化单元入口，重金属脱除反应器加药入口即为重金属捕捉剂添加口，所述重金属脱除反应器的出口与软化处理单元的软化反应器入口相连；所述软化处理单元包括依次连接的软化反应器、固液分离装置和缓存沉淀装置，所述软化反应器料液入口与重金属脱除反应器出口相连，所述软化反应器的加药口即为软化药剂添加口，所述软化反应器的出口与所述固液分离装置入口相连，所述固液分离装置的液相出口与所述缓存沉淀装置的入口相连，所述缓存沉淀装置的液相出口与所述膜过滤单元的膜供料装置入口相连，所述固液分离装置的固相进入其他系统，所述缓存沉淀装置的固相出口与所述软化反应器的入口相连；所述膜过滤单元包括依次连接的膜供料装置、膜组件、清液存储装置和纳滤装置，所述膜供料装置的料液入口与所述软化处理单元的缓存沉淀装置的液相出口相连，所述膜供料装置的料液出口与所述膜组件的料液入口相连，所述膜组件的浓液出口与所述膜供料装置的浓液入口相连，所述膜组件的清液出口与所述清液存储装置的料液入口相连，所述清液存储装置的料液出口与所述纳滤膜的料液进口相连，所述纳滤膜的清液出口与所述中和单元的中和反应器的入口相连；所述的中和单元包括中和反应器，所述中和反应器的入口与所述膜过滤单元的纳滤膜的清液出口相连，所述中和反应器的加药口即为药剂添加口，所述中和反应器的出口即为满足蒸发制盐工艺的用水出口。
2.采用权利要求1所述的高盐废水水质净化的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将垃圾焚烧飞灰或窑灰水洗后的高盐废水通入重金属脱除反应器，通过添加重金属捕捉剂，进行重金属脱除，重金属捕捉剂的添加量为0.1-0.3kg/t飞灰或窑灰，使重金属含量≤50mg/L；(2)将步骤(1)得到的高盐废水经过软化反应器，加入包括碳酸钠、硫酸钠在内的软化药剂，降低硬度；其中软化药剂的添加量为50-200kg/t飞灰或窑灰,得到的高盐废水的硬度≤200mg/L；混合浆液通过固液分离装置进行浓缩分离，分离后的清液进入缓存水池沉淀，进一步进行悬浮物的沉降以及水质稳定；在步骤(2)中固液分离装置产生的滤渣送至其他系统进行处理，缓存水池经过沉降产生的沉淀泥浆返回软化反应器，再次输送至固液分离装置进行处理；(3)将步骤(2)中缓存水池的上清液输送至膜供料装置，进行膜过滤，以去除废水中的悬浮物和胶体颗粒，过滤之后的料液转入清液存储装置，再进入纳滤装置，对废水中的二价离子进行去除，经过纳滤装置的出水进入中和单元；(4)将步骤(3)中纳滤膜过滤后的清液输送至中和反应器，进行中和，得到符合蒸发制盐进水要求的水洗液；在步骤(4)的中和反应器中加入酸性药剂，调节pH为6.5-7.5，药剂添加量根据进水量以及水洗液原pH设定；步骤(4)中的中和反应器出水即为蒸发制盐工艺进水。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中料液通过循环泵在膜组件内循环浓缩：在步骤(3)中膜过滤装置除正常过滤模式外，还设置有反冲、清洗两种模式，并配有反冲、清洗装置；当处于过滤模式，步骤(3)中膜供料装置的高盐废水通过供料泵打入膜组件中，经过膜过滤，浓液回流至膜供料装置进行物料平衡，同时不断补充新料液以维持膜供料装置液位，清液进入清液存储装置；当处于反冲模式，步骤(3)中过滤模式正常运行，反冲装置中的压缩空气从膜组件的清液出口进入膜内，对膜孔进行反冲，维持膜通量。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中膜运行一定时间后，定期进行清洗，当处于清洗模式，过滤模式关闭，清洗装置中的药剂通过加药泵进入膜组件中对膜进行清洗，清洗后的浓液、清液同时返回清洗装置，进行再次清洗。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中膜过滤浓液回流至膜供料装置，达到浓缩浓度后返回软化单元进行固液分离。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中膜停止运行后，通过排空口进行排空，排空液转移至水质净化应急装置。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中纳滤膜的浓液回流至软化单元，利用浓液中截留的碳酸根、硫酸根离子进行再次除硬。
发明内容
针对现有技术不足，本发明创造性地提供了一种高盐废水水质净化的系统和方法。首先，采用分批投加硬度脱除剂，延长反应时间，避免过量投加，降低了药剂成本。其次，在两次投加硬度脱除剂之间设置缓存水池，增加药剂停留时间，同时促使高盐废水中的悬浮物沉降，降低悬浮物含量。第三，采用膜过滤技术对水洗液进行处理，进一步截留了水洗液中的悬浮颗粒和胶体颗粒，有效降低浊度。此外，采用纳滤进行过滤，将料液中的硫酸根、碳酸根截留返回前端用于脱除硬度，降低硬度脱除剂投加成本，同时，保证后续蒸发结晶工段的稳定运行。最后，采用膜过滤替代原有多介质过滤，具有占地面积小，过滤效果好，自动化程度高，节省药剂成本等优势。
为解决上述技术问题，本发明提供技术方案：一种高盐废水水质净化的方法，包括如下步骤：
步骤(1)：将飞灰或窑灰水洗工艺段产生的高盐废水输送至重金属脱除反应器，依据废水中的重金属含量，按比例加入重金属捕捉剂(硫化钠、硫代硫酸钠或专用药剂，优选硫化钠)，进行重金属脱除；在步骤(1)中重金属捕捉剂以保证能够将高盐废水中的重金属去除彻底为准，添加量为0.1-0.3kg/t飞灰或窑灰。
在步骤(1)中得到的废水中的重金属含量≤50mg/L。
步骤(2)：将步骤(1)中的高盐废水输送至软化反应器，加入一定质量浓度的软化药剂(硫酸钠、碳酸钠、絮凝沉淀药剂)，以降低废水中的硬度；混合浆液通过固液分离装置进行浓缩分离，分离后的清液进入缓存沉淀水池，进一步进行悬浮物的沉降以及水质稳定。在步骤(2)中固液分离装置产生的滤渣送至其他系统进行处理，缓存水池经过沉降产生的沉淀泥浆送入软化反应器，再次输送至固液分离装置进行处理。
在步骤(2)中软化药剂的添加量为50-200kg/t飞灰或窑灰。
在步骤(2)中得到的高盐废水的硬度≤200mg/L。
步骤(3)：将步骤(2)中缓存水池的上清液输送至膜供料装置，进行膜过滤，以去除废水中的悬浮物和胶体颗粒，过滤之后的料液转入清液存储装置，再进入纳滤装置，对废水中的二价离子进行去除，经过纳滤装置的出水进入中和单元。
步骤(3)中料液通过循环泵在膜组件内循环浓缩。在步骤(3)中膜过滤装置除了正常过滤模式外，还包括反冲、清洗两种模式，并配有反冲、清洗装置。当处于过滤模式，步骤(3)中膜供料装置的高盐废水通过供料泵打入膜组件中，经过膜过滤，浓液回流至膜供料装置进行物料平衡，同时不断补充新料液以维持膜供料装置液位；清液进入清液存储装置；当处于反冲模式，步骤(3)中过滤模式正常运行，反冲装置中的压缩空气从膜组件的清液出口进入膜内，对膜孔进行反冲，维持膜通量；步骤(3)中膜运行一定时间后，定期进行清洗，当处于清洗模式，过滤模式关闭，清洗装置中的药剂通过加药泵进入膜组件中对膜进行清洗，清洗后的浓液、清液同时返回清洗装置，进行再次清洗。步骤(3)中膜过滤浓液回流至膜供料装置，达到浓缩浓度后返回软化单元进行固液分离。步骤(3)中膜停止运行后，通过排空口进行排空，排空液转移至水质净化应急装置。步骤(3)中纳滤膜的浓液回流至软化单元，利用浓液中截留的碳酸根、硫酸根离子进行再次除硬。
步骤(4)：将步骤(3)中纳滤膜过滤后的清液输送至中和反应器，进行中和，得到符合蒸发制盐进水要求的水洗液。
在步骤(4)的中和反应器中加入一定浓度的酸性药剂(盐酸)，调节pH为6.5-7.5，药剂添加量根据进水量以及水洗液原pH设定；
步骤(4)中的中和反应器出水即为蒸发制盐工艺进水。
本发明的第二个技术方案是一种高盐废水水质净化的系统，包括按照工艺流程依次连接的重金属脱除单元、软化处理单元、膜过滤单元和中和单元。
所述重金属脱除单元包括重金属脱除反应器。所述重金属脱除反应器的料液入口即为高盐废水(飞灰水洗液)水质净化单元入口，重金属脱除反应器加药口即为重金属捕捉剂添加口；所述重金属脱除反应器的出口与软化处理单元的软化反应器入口相连。
所述软化处理单元包括依次连接的软化反应器、固液分离装置、缓存沉淀装置。所述软化反应器料液入口与重金属脱除反应器出口相连，软化反应器的加药口即为软化药剂添加口，软化反应器的出口与所述固液分离装置入口相连，所述固液分离装置的液相出口与所述缓存沉淀装置的入口相连，所述缓存沉淀装置的液相出口与所述膜过滤单元的膜供料装置入口相连；所述固液分离装置的固相进入其他系统；所述缓存沉淀装置的固相出口与所述软化反应器的入口相连。
所述膜过滤单元包括依次连接的膜供料装置、膜组件、清液存储装置、纳滤装置。所述膜供料装置的料液入口与所述软化处理单元的缓存沉淀装置的液相出口相连，所述膜供料装置的料液出口与所述膜组件的料液入口相连，所述膜组件的浓液出口与所述膜供料装置的浓液入口相连，所述膜供料装置的浓液出口与所述软化单元的软化反应器的浓液回流口相连，所述膜组件的清液出口与所述清液存储装置的料液入口相连。
所述清液存储装置的料液出口与所述纳滤膜的料液入口相连，所述纳滤膜的浓液出口与所述软化单元的软化反应器的浓液回流口相连，所述纳滤膜的清液出口与所述中和单元的中和反应器的入口相连。
所述中和单元包括中和反应器，所述中和反应器的入口与所述膜过滤单元的纳滤膜的清液出口相连；所述中和反应器的加药口即为药剂添加口；所述中和反应器的出口即为满足蒸发制盐工艺的用水出口。
有益效果
本发明与现有技术相比，具有以下突出的技术效果：
首先，采用分批加硬度脱除剂，延长反应时间，避免过量投加，降低了药剂成本。
其次，在第一次固液分离的液相后设置缓存水池，增加药剂停留、作用时间，同时促使高盐废水中的悬浮物沉降，降低悬浮物含量。
第三，采用膜过滤技术对水洗液进行处理，进一步截留了料液中的悬浮物。同时，陶瓷膜系统占地面积小，过滤效果好，只需定期对膜系统进行加药冲洗，且清洗可实现在线操作，自动化程度高，节省成本。
最后，采用纳滤进行过滤，将料液中过量的硫酸根、碳酸根截留返回前端再次使用，降低药剂成本，同时保证后续蒸发结晶工段的稳定运行。
（发明人：李忠锋;孔令然;潘志强;李扬杰;赵小楠;张中玉;焦明明;杨霖;赵利英）
