公布日：2023.03.07
申请日：2022.12.06
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C02F5/02(2023.01)N;C02F1/44(2023.01)N;C02F1/04(2006.01)N;C02F103/10(2023.01)N
摘要
本发明涉及一种高矿化度矿井废水的零排放处理装置及处理工艺，包括依次连接的矿井废水原水池，加药软化沉淀池，CTUF超滤系统，高压反渗透系统，超高压反渗透系统，蒸发系统；加药软化沉淀池连接污泥处理系统；高反渗透系统、超高压反渗透系统，蒸发系统分别通过管道连接到回用水池；CTUF超滤系统的截留液通过回流管道连接加药软化沉淀池，蒸发系统的蒸发液通过另一管道回流到CTUF超滤系统，CTUF超滤系统的清洗水通过管道回流到矿井废水原水池。本发明工艺路线短、软化加药不添加PAM、PAC，5nm过滤精度超滤膜只需进行一次软化过滤，同时可以用90℃高温蒸发液清洗超滤系统，整个工艺设备少、投资低，操作运行简单。
权利要求书
1.一种高矿化度矿井废水的零排放处理装置，其特征在于，包括依次连接的矿井废水原水池，加药软化沉淀池，CTUF超滤系统，高压反渗透系统，超高压反渗透系统，蒸发系统；CTUF超滤系统的透过液接进高压反渗透系统，高压反渗透系统的截留液接进超高压反渗透系统，超高压反渗透系统的截留液接进蒸发系统，所述加药软化沉淀池连接污泥处理系统；所述高反渗透系统的渗过液、超高压反渗透系统的渗过液，蒸发系统的蒸发液分别通过管道连接到回用水池；所述CTUF超滤系统的截留液通过回流管道连接加药软化沉淀池，所述蒸发系统的蒸发液通过另一管道回流到CTUF超滤系统，所述CTUF超滤系统的清洗水通过管道回流到矿井废水原水池。
2.一种利用权利要求1所述的高矿化度矿井废水的零排放处理装置处理矿井废水工艺，其特征在于：包括以下工艺步骤，步骤一，高矿化度矿井废水首先从原水池进入加药软化沉淀池中加药剂进行软化反应，将废水中溶解态的钙、镁转化为不溶性悬浮物，再经沉淀去除掉大部分悬浮物，底层沉淀下来的污泥进入污泥处理系统进行处理；步骤二，加药软化沉淀池沉淀后的上清液进入CTUF超滤系统，将上清液中不易沉淀、未沉淀的细小悬浮物截留，CTUF超滤系统截留液返回步骤一加药软化沉淀池进行沉淀排泥，CTUF超滤系统透过液进入后端高压反渗透；步骤三，CTUF超滤系统透过液进入高压反渗透，高压反渗透采用90barSTRO膜，高压反渗透透过液进入回用水池作为厂区回用水、截留液进入后端超高压反渗透系统；步骤四，高压反渗透系统截留液进入超高压反渗透，超高压反渗透采用120barSTRO膜，超高压反渗透透过液进入回用水池作为厂区回用水、截留液进入后端蒸发系统；步骤五，蒸发系统内置蒸发结晶器，通过加热的方式将超高压反渗透系统截留液转化为蒸发液，截留液中的溶解性的物质析出，形成硫酸钠晶体、氯化钠以及杂盐固体颗粒晶体；步骤六，蒸发液一部分作为步骤二中的CTUF超滤系统消毒清洗液，CTUF超滤系统化学清洗产生的清洗水回流到矿井废水原水池，另一部分进入回用水池作为厂区回用水。
3.根据权利要求2所述的一种利用高矿化度矿井废水的零排放处理装置处理矿井废水工艺，其特征在于：所述CTUF超滤系统的过滤精度为5nm。
4.根据权利要求3所述的一种利用高矿化度矿井废水的零排放处理装置处理矿井废水工艺，其特征在于：所述步骤一中添加的药剂为碳酸钠、氢氧化钠。
5.根据权利要求4所述的一种利用高矿化度矿井废水的零排放处理装置处理矿井废水工艺，其特征在于：所述步骤一中添加的药剂浓度为500-2000ppm。
6.根据权利要求3所述的一种利用高矿化度矿井废水的零排放处理装置处理矿井废水工艺，其特征在于：所述步骤六中回流到CTUF超滤系统的蒸发液温度为70-90℃。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种高矿化度矿井废水的零排放处理工艺，实现了工业废水零排放，工艺路线短，设备少，操作运行简单。
本发明提供了一种高矿化度矿井废水的零排放处理装置，包括依次连接的矿井废水原水池，加药软化沉淀池，CTUF超滤系统，高压反渗透系统，超高压反渗透系统，蒸发系统；CTUF超滤系统的透过液接进高压反渗透系统，高压反渗透系统的截留液接进超高压反渗透系统，超高压反渗透系统的截留液接进蒸发系统，所述加药软化沉淀池连接污泥处理系统；所述高反渗透系统的渗过液、超高压反渗透系统的渗过液，蒸发系统的蒸发液分别通过管道连接到回用水池；所述CTUF超滤系统的截留液通过回流管道连接加药软化沉淀池，所述蒸发系统的蒸发液通过另一管道回流到CTUF超滤系统，所述CTUF超滤系统的清洗水通过管道回流到矿井废水原水池。
本发明还提供了一种利用上述的高矿化度矿井废水的零排放处理装置处理矿井废水工艺，包括以下工艺步骤，步骤一，高矿化度矿井废水首先从原水池进入加药软化沉淀池中加药剂进行软化反应，将废水中溶解态的钙、镁转化为不溶性悬浮物，再经沉淀去除掉大部分悬浮物，底部沉淀下来的污泥进入污泥处理系统进行处理；步骤二，加药软化沉淀池的上清液进入5nm过滤精度CTUF超滤系统，将上清液中不易沉淀、未沉淀的细小悬浮物截留，CTUF超滤系统截留液返回步骤一加药软化沉淀池进行沉淀排泥，CTUF超滤系统透过液进入后端高压反渗透；步骤三，CTUF超滤系统透过液进入高压反渗透，高压反渗透采用90barSTRO膜，高压反渗透透过液进入回用水池作为厂区回用水、截留液进入后端超高压反渗透系统；步骤四，高压反渗透系统截留液进入超高压反渗透，超高压反渗透采用120barSTRO膜，超高压反渗透透过液进入回用水池作为厂区回用水、截留液进入后端蒸发系统；步骤五，蒸发系统内置蒸发结晶器，通过加热的方式将超高压反渗透系统截留液转化为蒸发液，蒸发液一部分作为步骤二中的CTUF超滤系统化学清洗液，CTUF超滤系统化学清洗产生的清洗水回流到矿井废水原水池，另一部分进入回用水池作为厂区回用水，截留液中的溶解性的物质析出，形成硫酸钠晶体、氯化钠以及杂盐固体颗粒晶体。
进一步地，所述步骤一中添加的药剂为碳酸钠、氢氧化钠。
进一步地，所述步骤一中添加的药剂浓度为500-2000ppm。
矿井水水质的特点如下：高盐分，总含盐量在3000-5000mg/L左右，主要为NaCl和Na2SO4，且大部分为Na2SO4；高硬度：总硬度在1000mg/L左右，主要为Ca2+、Mg2+；少量有机物：COD一般低于50mg/L；一定量的SS：不同矿差异较大，几十到几千PPM不等。通过添加药剂碳酸钠、氢氧化钠，与矿井水质中的主要存在的Ca2+、Mg2+进行反应，生成沉淀物，经沉淀后去除。
进一步地，所述步骤六中回流到CTUF超滤系统的蒸发液温度为70-90℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：（1）本发明的处理装置包括依次连接的矿井废水原水池，软化池，沉淀池，CTUF超滤系统，高压反渗透系统，超高压反渗透系统，蒸发系统；加药软化沉淀池连接污泥处理系统；高反渗透系统、超高压反渗透系统、蒸发系统产生的透过液进入回用水池回用，CTUF超滤系统的截留液回到软化池沉淀池，蒸发系统通过另一管道将蒸发液回流到CTUF超滤系统对超滤系统进行高温消毒以及清洗，清洗水通过管道回流到矿井废水原水池；整个装置需要采用的设备少，处理工艺路线短、操作运行简单，并且能够实现近零排放，处理得到的污泥以及结晶盐均可进行重复利用；（2）软化加药添加的是碳酸钠和氢氧化钠即可，不添加药剂PAM（聚丙烯酰胺）、PAC（聚合氯化铝），有利于后段反渗透膜运行；（3）CTUF超滤系统采用5nm过滤精度超滤膜，只进行一次软化过滤，即可将上清液中不易沉淀、未沉淀的细小悬浮物截留，工艺简单、投资低；同时，CTUF超滤系统的超滤膜是采用有机陶瓷制备而成的膜片，具有耐污染，高温性能，能够进行高温消毒处理，蒸发系统产生的蒸发液回流到CTUF超滤系统，对超滤膜进行消毒和冲洗，加快恢复超滤膜的通量，利用90℃高温蒸发液清洗超滤系统，相比常温清洗更彻底、系统恢复性更好。
（4）经过CTUF超滤系统过滤的透过液，再经过一次高压反渗透和一次超高压反渗透进行进一步浓缩，浓缩液进入蒸发系统的蒸发结晶器中进行加热蒸发，分别析出硫酸钠晶体、氯化钠晶体，最后得到杂盐，其中，硫酸钠晶体含量≥97%wt，含水率≤1%；氯化钠晶体含量≥92%wt，含水量≤6%，杂盐含水量≤10%。
（发明人：方丽娜;沈斌;王立江;张园园）
