涉重废水深度处理系统
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申请日 20200210
公开（公告）日 20201106
IPC分类号 C02F9/14; C02F101/20; C02F101/14
摘要
本实用新型公开了一种涉重废水深度处理系统，主要包括涉重高盐废水处理系统和涉重低盐废水处理系统，涉重高盐废水处理系统在其三效蒸发器装置前增设软化除氟装置用于降低废水中的硬度及氟化物，增设砂滤装置用于去除废水中大量的悬浮物，胶体及大颗粒物质，涉重低盐废水处理系统在其A/O生化装置及RO装置处理之前增设有物化一体化装置以降低悬浮物对生化工艺的影响，增设水解酸化池以增大废水的可生化性。本系统解决了现有的工业行业涉重废水深度零排和再利用等问题，而且处理设施运行稳定，操作管理简便，处理量大，有效地实现了节能减排和保护环境的目的。
权利要求书
1.一种涉重废水深度处理系统，包括涉重高盐废水处理系统和涉重低盐废水处理系统，涉重高盐废水处理系统包括依次连接设置的涉重高盐水调节池、软化除氟装置、砂滤装置、三效蒸发器、回用水池以及急冷塔，涉重低盐废水处理系统包括依次连接的涉重低盐水调节池、物化一体化装置、水解酸化装置、A/O生化装置、MBR装置、中间调节池、RO装置、回用水池以及急冷塔，涉重高盐废水处理系统和涉重低盐废水处理系统共用所述回用水池和急冷塔，其中，所述涉重高盐废水包括焚烧线烟气净化废碱液排水和RO膜浓缩液，所述涉重低盐废水包括废酸碱预处理废水、重金属废水预处理废水、填埋场渗滤液、车间仓库地坪冲洗水、车辆冲洗水和实验室排水，所述软化除氟装置和物化一体化装置分别包括一座反应池和一座沉淀池，所述反应池和沉淀池均采用碳钢防腐结构，所述砂滤装置包括一台砂滤器，砂滤器的罐体直径为800mm，所述三效蒸发器的蒸发量为6t/h，进料浓度为5％，系统装机功率为234kw，生蒸汽耗量为2700kg/h，冷却水为170m3/h，三效蒸发器的第三端还连接至涉重低盐废水处理系统的水解酸化装置，所述水解酸化装置包括一座水解酸化池，采用碳钢防腐结构，所述水解酸化池的尺寸为长度6米，宽度5米，高度4.5米，有效水深为4米，总有效停留时间为12.5h，总有效容积为120m3。
2.根据权利要求1所述的涉重废水深度处理系统，其特征在于：软化除氟装置的废水中投加调节剂对废水中的硬度和碱度进行调节，还添加混凝剂用于增大水中沉淀物、悬浮物和水的比重。
3.根据权利要求2所述的涉重废水深度处理系统，其特征在于：所述调节剂为液碱和碳酸钠，所述混凝剂为聚合氯化铝和阴离子型聚丙烯酰胺。
4.根据权利要求1所述的涉重废水深度处理系统，其特征在于：所述A/O生化装置包括一座缺氧池和好氧池，两者均采用碳钢防腐结构，所述缺氧池的尺寸为长度3米，宽度3米，高度4.5米，有效水深为4米，有效停留时间为3.8h，总有效容积为36m3，所述好氧池的尺寸为长度6米，宽度3米，高度4.5米，有效水深为4米，有效停留时间为7.5h，总有效容积为72m3。
5.根据权利要求1所述的涉重废水深度处理系统，其特征在于：所述MBR装置包括MBR膜池，采用碳钢防腐结构，所述MBR膜池的尺寸为长度3.5米，宽度3米，高度3米，有效水深为2.7米。
6.根据权利要求5所述的涉重废水深度处理系统，其特征在于：所述MBR装置的MBR膜组件采用帘式中空纤维膜，总膜面积为810m2，膜材为PVDF，设计产水通量为14.8L/m2·H。
7.根据权利要求1所述的涉重废水深度处理系统，其特征在于：所述软化除氟装置的反应池的尺寸为长度2.8米，宽度1.4米，高度2.5米，有效水深为2米，有效停留时间为87min，总有效容积为7.8m3，沉淀池的尺寸为长度2.8米，宽度2.8米，高度4.2米，有效水深为2米，表面负荷为0.69m3/㎡*h，有效沉淀面积为7.8m3。
8.根据权利要求1所述的涉重废水深度处理系统，其特征在于：所述物化一体化装置的反应池的尺寸为长度2.8米，宽度1.4米，高度2.5米，有效水深为2米，有效停留时间为72min，总有效容积为7.8m3，所述沉淀池的尺寸为长度2.8米，宽度2.8米，高度4.2米，有效水深为2米，表面负荷为0.83m3/㎡*h，有效沉淀面积为7.8m3。
9.根据权利要求1所述的涉重废水深度处理系统，其特征在于：所述砂滤器的过滤介质为石英砂，过滤精度为50μm，进水流量为5.4m3/h，设计过滤流速为10.8m/h，原水反洗强度为5～10L/(m2·s)，空气反洗强度为10～15L/(m2·s)。
10.根据权利要求1所述的涉重废水深度处理系统，其特征在于：所述RO装置的膜面积为34m2，膜材质为芳香簇聚酰胺，设计产水通量为12.5L/m2·H。
说明书
一种涉重废水深度处理系统
技术领域
本实用新型涉及工业废水处理领域，具体涉及一种涉重废水深度处理系统。
背景技术
随科技的进步，矿冶、机械制造、化工、电子、仪表等工业生产过程中排出的大量含重金属的废水。重金属(如含镉、镍、汞、锌等)废水是对一环境污染最严重和对人类危害最大的工业废水之一，废水中的重金属一般不能分解破坏，只能转移其存在位置和转变其物化形态。按照涉重废水中的含盐量分布，一般分为涉重高盐废水以及涉重低盐废水。
典型的涉重高盐废水包括有焚烧线烟气净化废碱液排水、RO膜浓缩液。对于危焚烧线烟气净化废碱液，经水质检测，其溶解性总固体含量为50000mg/L，成分中主要含有NaCl，Na2SO3，Na2SO4，还可能含有NaF，NaHCO3，Na2CO3等盐分。NaF在盐含量中占比1.3％，NaCL占比19.7％，Na2SO4占比79％，盐酸盐与碳酸氢盐处于饱和状态；水质化学需氧量COD为5000mg/L，总有机碳TOC为500mg/L。RO膜浓缩液中的氯离子浓度约为10000～50000mg/L之间，溶解性总固体含量为10000～15000mg/L左右。这类废水污染物成份复杂、水质波动较大、盐分及有机物浓度高、不能生化、硬度高、杂质较多。因此，为达到危废液中水回用零排放的目的，一般采用蒸发工艺作为该类废水处理的核心工艺，然而直接采用蒸发工艺，原水的过高的硬度和氟化物，将导致蒸发系统发生严重的结垢或结焦现象。
典型的涉重低盐废水包括废酸碱预处理废水、重金属废水预处理废水、填埋场渗滤液、车间仓库地坪冲洗水、车辆冲洗水和实验室排水等，该类废水污染物成份复杂、水质波动较大，有机物浓度较低，可生化，但生化性较差。常采用生化加RO膜系统工艺作为该类废水处理的核心工艺，但是由于该类废水的生化性较差，且水质水量波动较大，因此处理效果不佳。
因此如何进一步改进常规涉重废水的处理工艺及系统提高废水处理效率，达到废水零排放，减少环境污染，节约能源的目的是急需解决的问题。
实用新型内容
本实用新型提供一种涉重废水深度处理系统，其对涉重高盐类废水进行多效蒸发处理之前，增设有软化除氟装置降低废水中的硬度及氟化物和砂滤装置去除废水中大量的悬浮物，胶体及大颗粒物质，对涉重低盐废水进行生化加RO膜系统工艺处理前增设有物化一体化装置以降低悬浮物对生化工艺的影响和水解酸化池以增大废水的可生化性，有效解决现有技术中涉重高盐废水直接蒸发容易产生严重的结垢或结焦现象以及涉重低盐生化性较差等技术问题，达到废水零排放，减少环境污染，节约能源的目的。
为实现上述的目的，本实用新型采用下述的技术方案：
一种涉重废水深度处理系统，主要包括涉重高盐废水处理系统和涉重低盐废水处理系统，涉重高盐废水处理系统包括依次连接设置的涉重高盐水调节池、软化除氟装置、砂滤装置、三效蒸发器、回用水池以及急冷塔，所述涉重低盐废水处理系统包括依次连接的涉重低盐水调节池、物化一体化装置、水解酸化装置、A/O生化装置、MBR装置、中间调节池、RO装置以及回用水池，涉重高盐废水处理系统和涉重低盐废水处理系统共用所述回用水池和急冷塔。
所述涉重高盐废水主要包括焚烧线烟气净化废碱液排水和膜浓缩液，焚烧线烟气净化废碱液排水和膜浓缩液进入涉重高盐水调节池均质后，进入软化除氟装置，向软化除氟装置的废水中投加液碱和碳酸钠，对废水中的硬度和碱度进行调节，并将废水pH调节至10.5～11，使废水中的钙镁离子和重金属生成沉淀予以去除，同时氟化物和水中的钙离子生成氟化钙沉淀予以去除，为提高去除效果，再向废水中添加混凝剂聚合氯化铝(PAC)和阴离子型聚丙烯酰胺(PAM)增大水中沉淀物、悬浮物和水的比重，而达到加快沉淀效率，去除重金属硬度和悬浮物的目的。
所述软化除氟装置包括一座反应池和一座沉淀池，所述反应池和沉淀池均采用碳钢防腐结构。
所述反应池的尺寸为长度2.8米，宽度1.4米，高度2.5米，有效水深为2米，有效停留时间为87min，总有效容积为7.8m3。所述沉淀池的尺寸为长度2.8米，宽度2.8米，高度4.2米，有效水深为2米，表面负荷为0.69m3/㎡*h，有效沉淀面积为7.8m3。
软化装置产水进入砂滤装置，进一步去除废水中的大部分悬浮物和胶体，降低污染物对蒸发装置的影响。
砂滤是以成层状的无烟煤、砂、细碎的石榴石或其他材料为床层填料，对水中杂质进行物理过滤。当水流进滤层中间时，由于滤料层中的砂粒排列紧密，使水中微粒有更多的机会与砂粒碰撞，于是水中凝絮物、悬浮物和砂粒表面相互粘附，水中杂质截留在滤料层中，从而得到澄清的水质。保证后续膜系统稳定安全运行，经过滤后的出水悬浮物可在5毫克/升以下。随时间推移填料的孔隙内和颗粒之间的截留物逐渐增加，使过滤器的前后压差随之升高，直至堵塞。当过滤器因截留过量的机械杂质而影响其正常工作，则可用反冲洗的方法来进行清洗。
所述砂滤装置具体包括一台砂滤器，其中，砂滤器的罐体直径为800mm，过滤介质为石英砂，过滤精度为50μm，进水流量为5.4m3/h，设计过滤流速为10.8m/h，原水反洗强度为5～10L/(m2·s)，空气反洗强度为10～15L/(m2·s)。
进一步的，所述砂滤器还可配备气动阀门，达到全自动运行。
砂滤产水进入三效蒸发器进行蒸发结晶，使废水中的杂质、盐分及有机物以固体形式排出系统，合格的蒸发冷凝液通入回用水池，对于部分冷凝液可能会出现COD浓度过高，达不到排放要求，则排放进入涉重低盐废水处理系统的水解酸化池混合后一并处理。
在蒸发生产中，二次蒸气的产量较大，且含大量的潜热，故应将其回收加以利用，若将二次蒸气通入另一蒸发器的加热室，只要后者的操作压强和溶液沸点低于原蒸发器中的操作压强和沸点，则通入的二次蒸气仍能起到加热作用，这种操作方式即为多效蒸发。
多效蒸发中的每一个蒸发器称为一效。凡通入加热蒸汽的蒸发器称为第一效，用第一效的二次蒸气作为加热剂的蒸发器称为第二效，依此类推。采用多效蒸发器的目的是为了节省加热蒸气的消耗量。
进一步的，所述三效蒸发器的蒸发量为6t/h，进料浓度为5％，系统装机功率为234kw，生蒸汽耗量为2700kg/h，冷却水为170m3/h。
所述涉重低盐废水包括废酸碱预处理废水、重金属废水预处理废水、填埋场渗滤液、车间仓库地坪冲洗水、车辆冲洗水和实验室排水，废水原水进入涉重低盐废水调节池均质后，进入物化一体化装置，通过在废水中投加絮凝药剂，降低废水中悬浮物，为后续生化系统稳定运行创造有利条件；所述絮凝药剂混凝剂聚合氯化铝(PAC)和阴离子型聚丙烯酰胺(PAM)，可增大水中沉淀物、悬浮物和水的比重，而达到去除悬浮物的目的。
所述物化一体化装置包括一座反应池和一座沉淀池，所述反应池和沉淀池均采用碳钢防腐结构。
所述反应池的尺寸为长度2.8米，宽度1.4米，高度2.5米，有效水深为2米，有效停留时间为72min，总有效容积为7.8m3。所述沉淀池的尺寸为长度2.8米，宽度2.8米，高度4.2米，有效水深为2米，表面负荷为0.83m3/㎡*h，有效沉淀面积为7.8m3。
物化一体化装置产水和部分不达标的蒸发冷凝液一起进入水解酸化装置，通过微生物的水解酸化作用，增大废水中有机物的可生化性；水解酸化处理方法是一种介于好氧和厌氧处理法之间的方法，和其它工艺组合可以降低处理成本提高处理效率。水解酸化工艺根据产甲烷菌与水解产酸菌生长速度不同，将厌氧处理控制在反应时间较短的厌氧处理第一和第二阶段，即在大量水解细菌、酸化菌作用下将不溶性有机物水解为溶解性有机物，将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质的过程，从而改善废水的可生化性，为后续处理奠定良好基础。
酸化水解池内分污泥床区和清水层区，待处理污水以及滤池反冲洗时脱落的剩余微生物膜由反应器底部进入池内，并通过带反射板的布水器与污泥床快速而均匀地混合。污泥床较厚，类似于过滤层，从而将进水中的颗粒物质与胶体物质迅速截留和吸附。由于污泥床内含有高浓度的兼性微生物，在池内缺氧条件下，被截留下来的有机物质在大量水解—产酸菌作用下，将不溶性有机物水解为溶解性物质，将大分子、难于生物降解的物质转化为易于生物降解的物质；同时，生物滤池反冲洗时排出的剩余污泥(剩余微生物膜)菌体外多糖粘质层发生水解，使细胞壁打开，污泥液态化，重新回到污水处理系统中被好氧菌代谢，达到剩余污泥减容化的目的。由于水解酸化的污泥龄较长(一般15～20天)。若采用水解酸化池代替常规的初沉池，除达到截留污水中悬浮物的目的外，还具有部分生化处理和污泥减容稳定的功能。
所述水解酸化装置具体包括一座水解酸化池，采用碳钢防腐结构，所述水解酸化池的尺寸为长度6米，宽度5米，高度4.5米，有效水深为4米，总有效停留时间为12.5h，总有效容积为120m3。
水解酸化池产水进入传统A/O生化装置的缺氧池，通过兼氧菌的反硝化作用，在缺氧条件下，通过生物反硝化的作用使回流液中的NO2-和NO3-还原为N2气逸出(反硝化反应)，同时吸附降解一部分有机物，将部分大分子难降解有机物进行开环断键，为后续生化系统创造更有利条件。
缺氧池出水靠重力自流进入好氧池。好氧池采用罗茨鼓风机与微孔曝气器联合方式向污水中鼓入空气，为微生物提供氧和对混合液进行搅拌。通过微生物的吸附降解作用去除废水中的酚、氰及其它有害物质，并使废水中的NH4+氧化为NO2-和NO3-(硝化反应)。
缺氧池和好氧池均采用碳钢防腐结构，所述缺氧池的尺寸为长度3米，宽度3米，高度4.5米，有效水深为4米，有效停留时间为3.8h，总有效容积为36m3。所述好氧池的尺寸为长度6米，宽度3米，高度4.5米，有效水深为4米，有效停留时间为7.5h，总有效容积为72m3。
好氧池出水进入MBR膜装置进行泥水分离，MBR(膜分离活性污泥法)工艺通过活性污泥来去除水中可生物降解的有机污染物，然后采用膜将净化后的水和活性污泥进行固液分离。本工程使用的膜的孔径在0.1μm左右，能够截留住活性污泥以及绝大多数的悬浮物，取得清澈的出水。为了使得膜能够连续长期稳定的使用，在膜的下方以一定强度的空气不断对膜进行擦洗，既起到为生物氧化供氧作用，又防止活性污泥附着在膜的表面造成膜的污染。
MBR装置具体包括MBR膜池，采用碳钢防腐结构，所述MBR膜池的尺寸为长度3.5米，宽度3米，高度3米，有效水深为2.7米，MBR膜组件采用帘式中空纤维膜，总膜面积为810m2，膜材为PVDF，设计产水通量为14.8L/m2·H。
MBR膜装置出水经过中间调节池进入反渗透RO膜装置，以对废水中的可溶性盐分、重金属和有机物等杂质进行拦截过滤，有效降低废水的杂质含量，保证产水水质达标。
反渗透膜技术是用一定的压力使溶液中的水通过反渗透膜分离出来，以达到分离、提取、纯化和浓缩的目的。利用膜分离技术除去水中绝大部分离子，可以大幅度降低TDS。RO是将原水中的一部分沿与膜垂直方向通过膜，水中的盐类及胶体物质将在膜表面浓缩，剩余一部分原水沿与膜表面平行方向将浓缩的物质带走，在运行过程中自清洗。膜元件的水通量越大，回收率越高则其膜表面的成都越高，由于浓缩作用，膜表面的物质浓度与水流主体的浓度不同，产生浓差极化现象。浓差极化会使膜表面的浓度高，增大膜的渗透压，引起盐透过率增大，为提高给水的压力而需要消耗更多的能量，此时应采用清洗的方法进行恢复。
所述RO装置的膜面积为34m2，膜材质为芳香簇聚酰胺，设计产水通量为12.5L/m2·H。
经过RO膜装置的分离的水经回用水池回用至急冷塔，RO膜浓液则返回至涉重高盐水调节池进行进一步的回收处理，减少环境污染。
此外，通过MBR膜的物理截留功能将截流下来的活性污泥返回至A/O池，调节生化池的污泥浓度，防止活性污泥流失。
废水通过物化一体化装置处理产生的物化污泥以及MBR膜物理截留下来的剩余污泥则通过污泥泵抽入污泥调理罐，通过投加处理药剂反应后进入板框压滤机脱水获得泥饼集中处理。
本实用新型的有益效果包括以下方面：
1、处理过程安全、稳定、无污染；对涉重高盐类废水进行多效蒸发处理之前，增设有软化除氟装置降低废水中的硬度及氟化物和砂滤装置去除废水中大量的悬浮物，胶体及大颗粒物质，对涉重低盐废水进行生化加RO膜系统工艺处理前增设有物化一体化装置以降低悬浮物对生化工艺的影响和水解酸化池以增大废水的可生化性，且经蒸发后的冷凝液经回用池回用至急冷塔，经RO膜技术的浓液重回涉重高盐调节池，实现涉重废水零排放，不污染环境。
2、处理设施运行稳定，操作管理简便；处理废水量大，处置规模高盐废水前处理可达130t/d，三效蒸发器可达6t/h(以蒸发量计)，RO膜处理可达150t/d。
3、具备较大的抗水力冲击负荷能力，适应较大的水量波动；抗水质冲击负荷能力强；其中，废水处理系统可实现每天24小时，每年≥330天运行，三效蒸发系统在实际蒸发量不小于5t/h的工况下连续运行30天以上，期间无需停车进行清洗工作。
发明人 （李群英）
免费方案咨询电话：400-806-2366 ，如需技术支持请直拨：185-8245-5006
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