一种化工循环水排污水和中水资源化利用的系统及方法

摘要

本发明公开了一种化工循环水排污水和中水资源化利用的系统及方法，是通过设置机械沉淀池、浓水软化池、超滤膜系统、管式超滤膜系统、多级脱碳装置、多级反渗透系统及多级纳滤分盐系统，对化工循环水排污水和中水进行软化处理和膜组合深度处理，实现对其的资源化利用。利用本发明的系统和方法，可将化工循环水排污水和中水再次处理回用于生产过程循环水系统，有效地减少废水的外排，同时节约水资源。

说明书

技术领域

本发明属于污水处理领域，具体涉及一种化工循环水排污水和中水资源化利用的系统及方法。

背景技术

随着环境保护事业的发展，国家对污水排放要求越来越高，排放标准日趋严格，且节水要求也不断提高。

化工企业生产用水量大，外排污水因高倍数浓缩、蒸发作用、添加化学药剂等原因，造成排污水中难降解有机物含量、总磷含量和COD含量偏高，污染重。虽然目前国家尚未出台含盐废水排放标准，但含盐废水排放对水资源、土壤造成的生态环境影响较为明显。

在化工行业中，生产过程中循环水的补充水一般占工业使用水总量的80％左右，对水质要求低，因此随着国家对许多煤化工企业提出更加严格的环境治理要求，为达到国家清洁生产以及环保的要求，对生产中产生的循环水废水进行回用处理资源化是实现节能减排的有效措施。

中水主要指作为生活杂用水的回用水，可包括生活污水、城市污水和建筑群的杂用水等。随着工业化、城市化的加速发展，可供开发利用的水资源越来越少，另一方面我国水重复利用率低，导致水资源不可逆减少，发展中水是一种有效的节水措施。由于中水成分复杂，有机物含量高，目前多采用生物化学处理法、膜系统处理等方法，主要针对水中有机物、微生物和悬浮物等，但对于水中的硬度、碱度、细菌等处理效果不佳，另一方面由于受设备规模、运行成本以及专业技术的限制，中水处理尚未得到广泛应用。

因此，目前尚无可同时有效实现化工循环水排污水和中水资源化利用的系统和方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种化工循环水排污水和中水资源化利用的系统，以解决现有化工企业中循环水回用率低、新鲜水浪费严重等问题。

本发明为实现发明目的，采用如下技术方案：

本发明首先公开了一种化工循环水排污水和中水资源化利用的系统，其特点在于：包括机械沉淀池、中间水池、超滤膜系统、一级脱碳装置、保安过滤器、一级反渗透系统、浓水软化池、缓冲水池、管式超滤膜系统、二级脱碳装置、二级反渗透系统、一级纳滤分盐系统、二级纳滤分盐系统、三级反渗透系统、四级反渗透系统、蒸发结晶装置、污泥处理装置、循环水池和水泥系统。

系统14、四述机械沉淀池的沉淀出口连接至所述污泥处理装置，所述机械沉淀池的污水出口连接至所述中间水池的进水口；所述中间水池的出水口连接至所述超滤膜系统的进水口；所述超滤膜系统的浓水出口连接至所述机械沉淀池的浓水入口，所述超滤膜系统的产水出口连接至所述一级脱碳装置的进水口；所述一级脱碳装置的出水口连接至所述保安过滤器的进水口；所述保安过滤器的出水口连接至所述一级反渗透系统的进水口；所述一级反渗透系统的浓水出口连接至所述浓水软化池的进水口，所述一级反渗透系统的产水出口连接至所述循环水池；所述浓水软化池的底部沉淀出口连接至所述污泥处理装置，所述浓水软化池的顶部污水出口与所述缓冲水池的进水口通过溢流管道连接；所述缓冲水池的出水口连接至所述管式超滤膜系统的进水口；所述管式超滤膜系统的浓水出口连接至所述浓水软化池的进水口，所述管式超滤膜系统的产水出口连接至所述二级脱碳装置的进水口；所述二级脱碳装置的出水口连接至所述二级反渗透系统的进水口；所述二级反渗透系统的浓水出口连接至所述一级纳滤分盐系统的进水口，所述二级反渗透系统的产水出口连接至所述四级反渗透系统的进水口；所述一级纳滤分盐系统的产水出口连接至所述二级纳滤分盐系统的进水口，所述一级纳滤分盐系统的浓水出口连接至水泥系统；所述二级纳滤分盐系统的浓水出口连接至所述一级纳滤分盐系统的进水口，所述二级纳滤分盐系统的产水出口连接至所述三级反渗透系统的进水口；所述三级反渗透系统的浓水出口连接至所述蒸发结晶装置，所述三级反渗透系统的产水出口连接至所述四级反渗透系统的进水口；所述四级反渗透系统的产水出口连接至所述循环水池，所述四级反渗透系统的浓水出口连接至所述二级反渗透系统的进水口。

本发明还公开了一种化工循环水排污水和中水资源化利用的方法，是利用上述的系统，按如下步骤进行：

步骤1、软化处理

将化工循环水排污水和/或中水作为待处理污水A加入机械沉淀池中，向机械沉淀池中加入软化药剂B，使待处理污水中的大部分Ca

步骤2、膜组合深度处理

中间水池内的软化产水送入超滤膜系统中进行过滤，超滤浓水回流至机械沉淀池，超滤产水中加pH调节剂C调节pH至6.5-7后送入一级脱碳装置；在一级脱碳装置内，通过负压操作使超滤产水中的二氧化碳解析出来，然后送入保安过滤器，经保安过滤器过滤去除碳粉颗粒后送入一级反渗透系统；经一级反渗透系统浓缩处理后，产水进入循环水池回用于循环水补水、浓水送入浓水软化池；

在浓水软化池中加入软化药剂B，使浓水中的剩余Ca

缓冲水池内的软化产水送入管式超滤膜系统进行过滤，管式超滤膜系统的浓水回流至浓水软化池，管式超滤膜系统的产水加pH调节剂C调节pH至6.5-7后送入二级脱碳装置；在二级脱碳装置内，通过负压操作使管式超滤膜系统的产水中的二氧化碳解析出来，然后送入二级反渗透系统；经二级反渗透系统浓缩处理后，产水进入四级反渗透系统、浓水送入一级纳滤分盐系统进行一价盐和二价盐的分离；经一级纳滤分盐系统处理后的浓水送入水泥系统、产水送入二级纳滤分盐系统再次进行一价盐和二价盐的分离；经二级纳滤分盐系统处理后的浓水回流至一级纳滤分盐系统继续处理、产水送入三级反渗透系统；

经三级反渗透系统浓缩处理后，浓水送入蒸发结晶装置、产水送入四级反渗透系统；

经四级反渗透系统浓缩处理后，产水送入循环水池回用于循环水补水、浓水送入二级反渗透系统。

进一步地，所述软化药剂为NaOH。

进一步地，所述pH调节剂为硫酸。

进一步地：在机械沉淀池处理后，软化产水的Ca

进一步地：经超滤膜系统处理后的产水浊度＜5mg/L、总硬度＜200mg/L；经一级反渗透系统浓缩处理后的产水氯离子含量＜12mg/L；经管式超滤膜系统处理后的产水浊度＜5mg/L、总硬度＜100mg/L；经二级反渗透系统浓缩处理后的产水电导＜600μs/cm；经二级纳滤分盐系统处理后的产水中氯离子和硫酸根离子的质量比大于60:1；经三级反渗透系统浓缩处理后的浓水含盐率＞6％；经四级反渗透系统浓缩处理后的产水氯离子含量＜50mg/L。

进一步地，在一级脱碳装置和二级脱碳装置的产水中加入阻垢剂。

进一步地，所述管式超滤膜系统的运行温度为25-50℃，各级反渗透系统的运行温度为25-45℃。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

利用本发明的系统和方法，可将化工循环水排污水和中水资源化，再次处理回用于生产过程循环水系统，有效地减少废水的外排，减少对水资源、土壤的污染，减轻对生态环境影响，同时节约水资源，缓解我国水资源短缺的问题。

附图说明

图1为本发明化工循环水排污水和中水资源化利用的系统示意图，图中标号为：1-机械沉淀池；2-中间水池；3-超滤膜系统；4-一级脱碳装置；5-保安过滤器；6-一级反渗透系统；7-浓水软化池；8-缓冲水池；9-管式超滤膜系统；10-二级脱碳装置；11-二级反渗透系统；12-一级纳滤分盐系统；13-二级纳滤分盐系统；14-三级反渗透系统；15-四级反渗透系统；16-蒸发结晶装置；17-污泥处理装置；18-循环水池；19-水泥系统；A-待处理污水；B-软化药剂；C-pH调节剂。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。以下内容仅仅是对本发明的构思所做的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施案例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式代替，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

如图1所示，本实施例一种化工循环水排污水和中水资源化利用的系统，包括机械沉淀池1、中间水池2、超滤膜系统3、一级脱碳装置4、保安过滤器5、一级反渗透系统6、浓水软化池7、缓冲水池8、管式超滤膜系统9、二级脱碳装置10、二级反渗透系统11、一级纳滤分盐系统12、二级纳滤分盐系统13、三级反渗透系统14、四级反渗透系统15、蒸发结晶装置16、污泥处理装置17、循环水池18和水泥系统19。

具体的：机械沉淀池1的沉淀出口连接至污泥处理装置17，机械沉淀池1的污水出口连接至中间水池2的进水口；中间水池2的出水口连接至超滤膜系统3的进水口；超滤膜系统3的浓水出口连接至机械沉淀池1的浓水入口，超滤膜系统3的产水出口连接至一级脱碳装置4的进水口；一级脱碳装置4的出水口连接至保安过滤器5的进水口；保安过滤器5的出水口连接至一级反渗透系统6的进水口；一级反渗透系统6的浓水出口连接至浓水软化池7的进水口，一级反渗透系统6的产水出口连接至循环水池18；浓水软化池7的底部沉淀出口连接至污泥处理装置17，浓水软化池7的顶部污水出口与缓冲水池8的进水口通过溢流管道连接；缓冲水池8的出水口连接至管式超滤膜系统9的进水口；管式超滤膜系统9的浓水出口连接至浓水软化池7的进水口，管式超滤膜系统9的产水出口连接至二级脱碳装置10的进水口；二级脱碳装置10的出水口连接至二级反渗透系统11的进水口；二级反渗透系统11的浓水出口连接至一级纳滤分盐系统12的进水口，二级反渗透系统11的产水出口连接至四级反渗透系统15的进水口；一级纳滤分盐系统12的产水出口连接至二级纳滤分盐系统13的进水口，一级纳滤分盐系统12的浓水出口连接至水泥系统19；二级纳滤分盐系统13的浓水出口连接至一级纳滤分盐系统12的进水口，二级纳滤分盐系统13的产水出口连接至三级反渗透系统14的进水口；三级反渗透系统14的浓水出口连接至蒸发结晶装置16，三级反渗透系统14的产水出口连接至四级反渗透系统15的进水口；四级反渗透系统15的产水出口连接至循环水池18，四级反渗透系统15的浓水出口连接至二级反渗透系统11的进水口。

本实施例利用上述系统，对化工循环水排污水和中水进行资源化利用的方法，是按如下步骤进行：

步骤1、软化处理

将化工循环水排污水和/或中水作为待处理污水A加入机械沉淀池1中，向机械沉淀池1中加入软化药剂B(为NaOH)，使待处理污水中的大部分Ca

步骤2、膜组合深度处理

中间水池2内的软化产水送入超滤膜系统3中进行过滤，超滤浓水回流至机械沉淀池1，超滤产水(经超滤膜系统3处理后的产水满足浊度＜5mg/L、总硬度＜200mg/L)中加pH调节剂C(为硫酸)调节pH至6.5-7后送入一级脱碳装置4；在一级脱碳装置4内，通过负压操作使超滤产水中的二氧化碳解析出来，然后送入保安过滤器5，经保安过滤器5过滤去除碳粉颗粒后送入一级反渗透系统6；经一级反渗透系统6浓缩处理后，产水(经一级反渗透系统6浓缩处理后的产水氯离子含量＜12mg/L)进入循环水池18回用于循环水补水、浓水送入浓水软化池7。

在浓水软化池7中加入软化药剂B(为NaOH)，使浓水中的剩余Ca

缓冲水池8内的软化产水送入管式超滤膜系统9进行过滤，管式超滤膜系统的浓水回流至浓水软化池7，管式超滤膜系统的产水(经管式超滤膜系统9处理后的产水浊度＜5mg/L、总硬度＜100mg/L)加pH调节剂C(为硫酸)调节pH至6.5-7后送入二级脱碳装置10；在二级脱碳装置10内，通过负压操作使管式超滤膜系统的产水中的二氧化碳解析出来，然后送入二级反渗透系统11；经二级反渗透系统11浓缩处理后，产水(经二级反渗透系统11浓缩处理后的产水电导＜600μs/cm)进入四级反渗透系统15、浓水送入一级纳滤分盐系统12进行一价盐和二价盐的分离；经一级纳滤分盐系统12处理后的浓水送入水泥系统19、产水送入二级纳滤分盐系统13再次进行一价盐和二价盐的分离；经二级纳滤分盐系统13处理后的浓水回流至一级纳滤分盐系统12继续处理、产水(经二级纳滤分盐系统13处理后的产水中氯离子和硫酸根离子的质量比大于60:1)送入三级反渗透系统14。

经三级反渗透系统14浓缩处理后，浓水(经三级反渗透系统14浓缩处理后的浓水含盐率＞6％)送入蒸发结晶装置16，产水送入四级反渗透系统15。浓水经蒸发结晶装置处理后，可获得副NaCl工业盐。

经四级反渗透系统15浓缩处理后，产水(经四级反渗透系统15浓缩处理后的产水氯离子含量＜50mg/L)送入循环水池18回用于循环水补水、浓水送入二级反渗透系统11。

在一级脱碳装置4和二级脱碳装置10的产水中加入阻垢剂，以防止产水产生水垢堵塞管道。

具体的，管式超滤膜系统9的运行温度为25-50℃，各级反渗透系统的运行温度为25-45℃。

利用本实施例的系统和方法，可将化工循环水排污水和中水资源化，再次处理回用于生产过程循环水系统，有效地减少废水的外排。

以上仅为本发明的示例性实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。