公布日：2023.04.18
申请日：2023.01.06
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/44(2023.01)N;C02F5/00(2023.01)N;C02F1/72(2023.01)N;C02F3/00(2023.01)N;C02F103/16(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种钢铁行业生产废水零排放处理系统以及处理工艺，处理系统包括依次设置的初级膜浓缩系统、中级膜浓缩系统、终级膜浓缩系统和蒸发结晶系统，初级膜浓缩系统包括预处理模块和初级过滤模块，初级过滤模块具有初级反渗透单元，中级膜浓缩系统包括中级软化处理模块和中级过滤模块，中级过滤模块包括中级反渗透单元，终级膜浓缩系统包括终级氧化处理模块、终级软化处理模块、终级过滤模块，终级过滤模块包括沿依次设置的浓水纳滤单元和高压反渗透单元，蒸发结晶系统包括硫酸钠蒸发结晶模块和氯化钠蒸发结晶模块；本发明的一种钢铁行业生产废水零排放处理系统以及处理工艺，实现了钢铁行业生产废水零排放。
权利要求书
1.一种钢铁行业生产废水零排放处理系统，其特征在于，包括：沿废水流向依次设置的初级膜浓缩系统、中级膜浓缩系统、终级膜浓缩系统和蒸发结晶系统，所述初级膜浓缩系统包括预处理模块和初级过滤模块，所述初级过滤模块具有初级反渗透单元，所述中级膜浓缩系统包括中级软化处理模块和中级过滤模块，所述中级过滤模块包括中级反渗透单元，所述终级膜浓缩系统包括终级氧化处理模块、终级软化处理模块、终级过滤模块，所述终级过滤模块包括沿废水流向依次设置的浓水纳滤单元和高压反渗透单元，所述蒸发结晶系统包括硫酸钠蒸发结晶模块和氯化钠蒸发结晶模块，生产废水经过预处理后通过初级反渗透单元浓缩，产水作为初级回用水、浓缩液作为初级废水进入所述中级膜浓缩系统，经过所述中级反渗透单元浓缩，产水作为中级回用水、浓缩液作为中级废水进入所述终级浓缩系统，经过所述浓水纳滤单元纳滤分盐后得到纳滤浓缩液作为硫酸钠蒸发原水进入硫酸钠蒸发结晶模块，纳滤产水进入所述高压反渗透单元浓缩，浓缩产水作为高压回用水、浓缩液作为氯化钠蒸发原水进入氯化钠蒸发结晶模块。
2.根据权利要求1所述的一种钢铁行业生产废水零排放处理系统，其特征在于，所述初级回用水、所述中级回用水和所述高压回用水混合后得到厂区回用水，所述初级回用水、所述中级回用水和所述高压回用水的回用水质满足以下公式：C=（C1×Q1+C2×Q2+C3×Q3）/（Q1+Q2+Q3），其中，C为标准回用水污染物浓度，C1为初级回用水污染物浓度，C2为中级回用水污染物浓度，C3为中级回用水污染物浓度，Q1为初级回用水水量，Q2为中级回用水水量，Q3为高压回用水产水量。
3.根据权利要求1所述的一种钢铁行业生产废水零排放处理系统，其特征在于，所述蒸发结晶系统还包括冷冻结晶模块、混盐蒸发结晶模块以及杂盐干化系模块，所述硫酸钠蒸发原水进入所述硫酸钠蒸发结晶模块，蒸发结晶得到硫酸钠产品盐，硫酸钠母液进入所述冷冻结晶系统结晶得到芒硝，芒硝经过热熔后输入所述硫酸钠蒸发结晶模块进口，所述氯化钠蒸发原水进入所述氯化钠蒸发结晶模块，蒸发结晶得到氯化钠产品盐，氯化钠母液和芒硝母液进入所述混盐蒸发结晶模块，蒸发结晶得到混盐，所述混盐再熔后进入所述终级浓缩系统进口。
4.根据权利要求3所述的一种钢铁行业生产废水零排放处理系统，其特征在于，所述预处理模块包括格栅过滤单元、调节池、初级HDST单元、生物处理单元、滤池过滤单元中的至少一个。
5.根据权利要求1所述的一种钢铁行业生产废水零排放处理系统，其特征在于，所述中间处理模块的数量为复数个，复数个所述中间处理模块沿废水处理方向依次连接。
6.根据权利要求1所述的一种钢铁行业生产废水零排放处理系统，其特征在于，所述预处理模块包括沿废水流向依次设置的格栅过滤单元、调节池、初级HDST单元、初级AOPs单元、BAF单元，所述初级过滤模块包括沿废水流向依次设置的初级超滤单元和所述初级反渗透单元，所述中级膜浓缩系统包括沿废水流向依次设置的中级HDST单元、中级砂滤单元、中级超滤单元和所述中级反渗透单元，所述终级膜浓缩系统包括沿废水流向依次设置的终级HDST单元、终级砂滤单元、终级AOPs单元、脱碳单元、树脂软化单元、所述浓水纳滤单元和所述高压反渗透单元。
7.根据权利要求6所述的一种钢铁行业生产废水零排放处理系统，其特征在于，所述初级HDST单元、所述中级HDST单元和所述终级HDST单元分别用于单独除氟、除硅、除硬或同步除氟除硅除硬。
8.根据权利要求6所述的一种钢铁行业生产废水零排放处理系统，其特征在于，所述初级AOPs单元和所述终级AOPs单元分别包括臭氧单独氧化单元、臭氧/过氧化氢协同氧化单元、臭氧/填料催化氧化单元、芬顿氧化单元中的至少一种。
9.根据权利要求6所述的一种钢铁行业生产废水零排放处理系统，其特征在于，所述树脂软化单元中的树脂包括弱酸树脂、螯合树脂中的一种或更多种，所述树脂软化单元包括采用交换树脂对所述中级废水中的钙、镁硬度离子交换吸附，置换释放出氢离子。
10.一种基于如权利要求1至9中任意一项所述的一种钢铁行业生产废水零排放处理系统的钢铁行业生产废水零排放处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，生产废水经过所述初级膜浓缩系统调节水质水量处理、软化处理、生物处理后，过滤其中的悬浮物和/或有机物和/或无机盐并浓缩得到初级回用水和初级废水；步骤2，所述初级废水经过所述中级膜浓缩系统软化处理，过滤浓缩得到中级回用水和中级废水；步骤3，所述中级废水经过所述终级膜浓缩系统进行软化处理和氧化处理后，先经过所述浓水纳滤单元纳滤分盐得到纳滤浓缩液作为硫酸钠蒸发原水进入所述硫酸钠蒸发结晶模块，纳滤产水进入所述高压反渗透单元浓缩，浓缩产水作为高压回用水、浓缩液作为氯化钠蒸发原水进入所述氯化钠蒸发结晶模块。
发明内容
本发明的目的在于克服上述的不足，本发明提供一种钢铁行业生产废水零排放处理系统以及处理工艺，通过多级膜浓缩实现更高浓度的蒸发进水水质，最终通过纳滤选择性截留使富含硫酸钠的浓缩液经硫酸钠蒸发结晶产出硫酸钠产品盐；富含氯化钠的产水经高压反渗透及氯化钠蒸发结晶产出氯化钠产品盐，避免总溶解固体含量极高的浓盐水直接排入自然水体。
本发明提供的一种钢铁行业生产废水零排放处理系统，包括：沿废水流向依次设置的初级膜浓缩系统、中级膜浓缩系统、终级膜浓缩系统和蒸发结晶系统，初级膜浓缩系统包括预处理模块和初级过滤模块，初级过滤模块具有初级反渗透单元，中级膜浓缩系统包括中级软化处理模块和中级过滤模块，中级过滤模块包括中级反渗透单元，终级膜浓缩系统包括终级氧化处理模块、终级软化处理模块、终级过滤模块，终级过滤模块包括沿废水流向依次设置的浓水纳滤单元和高压反渗透单元，蒸发结晶系统包括硫酸钠蒸发结晶模块和氯化钠蒸发结晶模块，生产废水经过预处理后通过初级反渗透单元浓缩，产水作为初级回用水、浓缩液作为初级废水进入中级膜浓缩系统，经过中级反渗透单元浓缩，产水作为中级回用水、浓缩液作为中级废水进入终级浓缩系统，经过浓水纳滤单元纳滤分盐后得到纳滤浓缩液作为硫酸钠蒸发原水进入硫酸钠蒸发结晶模块，纳滤产水进入高压反渗透单元浓缩，浓缩产水作为高压回用水、浓缩液作为氯化钠蒸发原水进入氯化钠蒸发结晶模块。
进一步地，初级回用水、中级回用水和高压回用水混合后得到厂区回用水，初级回用水、中级回用水和高压回用水的回用水质满足忍以下公式：C=（C1×Q1+C2×Q2+C3×Q3）/（Q1+Q2+Q3），其中，C为标准回用水污染物浓度，C1为初级回用水污染物浓度，C2为中级回用水污染物浓度，C3为中级回用水污染物浓度，Q1为初级回用水水量，Q2为中级回用水水量，Q3为高压回用水产水量。
进一步地，蒸发结晶系统还包括冷冻结晶模块、混盐蒸发结晶模块以及杂盐干化系模块，硫酸钠蒸发原水进入硫酸钠蒸发结晶模块，蒸发结晶得到硫酸钠产品盐，硫酸钠母液进入冷冻结晶系统结晶得到芒硝，芒硝经过热熔后输入硫酸钠蒸发结晶模块进口，氯化钠蒸发原水进入氯化钠蒸发结晶模块，蒸发结晶得到氯化钠产品盐，氯化钠母液和芒硝母液进入混盐蒸发结晶模块，蒸发结晶得到混盐，混盐再熔后进入终级浓缩系统进口。
进一步地，预处理模块包括格栅过滤单元、调节池、初级HDST单元、生物处理单元、滤池过滤单元中的至少一个。
进一步地，中间处理模块的数量为复数个，复数个中间处理模块沿废水处理方向依次连接。
进一步地，预处理模块包括沿废水流向依次设置的格栅过滤单元、调节池、初级HDST（High-densitySedimentationTank高密度沉淀池）软化单元、初级AOPs（AdvancedOxidationProcess高级氧化法）单元、BAF（BiologicalAeratedFilter，曝气生物滤池）单元，初级过滤模块包括沿废水流向依次设置的初级超滤单元和初级反渗透单元，中级膜浓缩系统包括沿废水流向依次设置的中级HDST单元、中级砂滤单元、中级超滤单元和中级反渗透单元，终级膜浓缩系统包括沿废水流向依次设置的终级HDST单元、终级砂滤单元、终级AOPs单元、脱碳单元、树脂软化单元、浓水纳滤单元和高压反渗透单元。
进一步地，初级HDST单元、中级HDST单元和终级HDST单元分别用于单独除氟、除硅、除硬或同步除氟除硅除硬。
进一步地，初级AOPs单元和终级AOPs单元分别包括臭氧单独氧化单元、臭氧/过氧化氢协同氧化单元、臭氧/填料催化氧化单元、芬顿氧化单元中的至少一种。
进一步地，树脂软化单元中的树脂包括弱酸树脂、螯合树脂中的一种或更多种，树脂软化单元包括采用交换树脂对中级废水中的钙、镁硬度离子交换吸附，置换释放出氢离子。
根据本发明的另一方面，还提供了一种基于上述的一种钢铁行业生产废水零排放处理系统的钢铁行业生产废水零排放处理工艺，包括以下步骤：步骤1，生产废水经过初级膜浓缩系统调节水质水量处理、软化处理、生物处理后，过滤其中的悬浮物和/或有机物和/或无机盐并浓缩得到初级回用水和初级废水；步骤2，初级废水经过中级膜浓缩系统软化处理，过滤浓缩得到中级回用水和中级废水；步骤3，中级废水经过终级膜浓缩系统进行软化处理和氧化处理后，先经过浓水纳滤单元纳滤分盐得到纳滤浓缩液作为硫酸钠蒸发原水进入硫酸钠蒸发结晶模块，纳滤产水进入高压反渗透单元浓缩，浓缩产水作为高压回用水、浓缩液作为氯化钠蒸发原水进入氯化钠蒸发结晶模块。
本发明的有益效果是：本发明的一种钢铁行业生产废水零排放处理系统，通过对钢铁厂生产废水依次进行初级膜浓缩、中级膜浓缩、终级膜浓缩，通过多级膜浓缩实现更高浓度的蒸发进水水质，最终体现为：通过纳滤选择性截留使富含硫酸钠的浓缩液经硫酸钠蒸发结晶产出硫酸钠产品盐；使富含氯化钠的产水经高压反渗透及氯化钠蒸发结晶产出氯化钠产品盐，满足系统连续稳定运行、产水及结晶盐回用等要求。显著降低现有工艺处理成本，提高钢铁生产废水排放处理系统运行稳定性。本发明中的各系统可单独使用，也可采取组合工艺使用，可以根据不同项目的具体要求，灵活调整系统布局，具有操作方便，出水稳定、运行成本低的特点，避免总溶解固体含量极高的浓盐水直接排入自然水体，达到零排放的效果，绿色环保。
（发明人：李武林;陈远远;季献华;曾振国;贾伯林;李宽;谢卫;刘艳萍;银磊）
