申請(qǐng)日2015.11.06
公開(kāi)(公告)日2016.04.06
IPC分類(lèi)號(hào)C02F9/04
摘要
一種對(duì)煤化工產(chǎn)生的濃鹽廢水處理工藝是煤化工產(chǎn)生的濃鹽廢水經(jīng)過(guò)第一保安過(guò)濾器，再增壓后進(jìn)入納濾裝置，納濾裝置產(chǎn)水送后端的氫離子交換器裝置處理，使廢水零硬度低于0.1ppm;再進(jìn)入脫碳塔通過(guò)負(fù)壓操作，使廢水中的二氧化碳解析出來(lái);脫碳塔出水加氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值為堿性后進(jìn)入第二保安過(guò)濾器，出水進(jìn)入濃水反滲透膜裝置，產(chǎn)生的淡水回用于循環(huán)水補(bǔ)水，產(chǎn)生的高濃鹽水進(jìn)行配煤或蒸發(fā)結(jié)晶，確保廢水零排放。本發(fā)明具有投資省、運(yùn)行成本低，高回收率的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種對(duì)煤化工產(chǎn)生的濃鹽廢水處理工藝，其特征在于包括如下步驟：
(1)煤化工產(chǎn)生的濃鹽廢水經(jīng)過(guò)提升泵增壓后，在出水管道上添加阻垢劑，經(jīng)過(guò)第一保安過(guò)濾器后，再通過(guò)納濾增壓泵增壓后進(jìn)入納濾裝置，納濾裝置產(chǎn)水送后端的氫離子交換器裝置，濃水送至深度處理前端的軟化澄清池再處理回用;
(2)納濾產(chǎn)水經(jīng)過(guò)氫離子交換器處理，使廢水零硬度低于0.1ppm;
(3)氫離子交換器出水進(jìn)入脫碳塔，通過(guò)負(fù)壓操作，使廢水中的二氧化碳解析出來(lái);
(4)脫碳塔出水進(jìn)入中間水池，經(jīng)過(guò)加氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值為堿性，先經(jīng)過(guò)提升泵提升壓力后進(jìn)入第二保安過(guò)濾器，出水再經(jīng)過(guò)反滲透增壓泵增壓后進(jìn)入濃水反滲透膜裝置，產(chǎn)生的淡水回用于循環(huán)水補(bǔ)水，產(chǎn)生的高濃鹽水進(jìn)行配煤或蒸發(fā)結(jié)晶，確保廢水零排放。
2.如權(quán)利要求1所述的一種對(duì)煤化工產(chǎn)生的濃鹽廢水處理工藝，其特征在于煤化工產(chǎn)生的濃鹽廢水是生化尾水經(jīng)過(guò)深度處理和膜脫鹽系統(tǒng)處理后產(chǎn)生的濃鹽水，濃水中化學(xué)需氧量為150-250mg/L之間，總?cè)芙庑怨腆w為10000-15000mg/L之間。
3.如權(quán)利要求1所述的一種對(duì)煤化工產(chǎn)生的濃鹽廢水處理工藝，其特征在于步驟(1)第一保安過(guò)濾器和步驟(4)第二保安過(guò)濾器采用大通量，內(nèi)壓式過(guò)濾器，設(shè)計(jì)要求進(jìn)水壓力0.3-0.6MPa，過(guò)濾精度5um;形式為垂直圓筒，由筒體和濾芯組成，筒體材質(zhì)為SUS304，濾芯材質(zhì)為PP折疊。
4.如權(quán)利要求3所述的一種對(duì)煤化工產(chǎn)生的濃鹽廢水處理工藝，其特征在于步驟(1)第一保安過(guò)濾器和步驟(4)第二保安過(guò)濾器是金三陽(yáng)水處理公司生產(chǎn)的JSP-DJMF系列型號(hào)、上海偉秀過(guò)濾設(shè)備有限公司生產(chǎn)的WX-L系列、江蘇明瑞過(guò)濾生產(chǎn)的MRBA系列過(guò)濾器。
5.如權(quán)利要求1所述的一種對(duì)煤化工產(chǎn)生的濃鹽廢水處理工藝，其特征在于步驟(1)所述的納濾裝置的進(jìn)水壓力0.8-1.0Mpa，設(shè)計(jì)膜通量為14-20LMH。
6.如權(quán)利要求5所述的一種對(duì)煤化工產(chǎn)生的濃鹽廢水處理工藝，其特征在于步驟(1)所述的納濾裝置中的膜元件為美國(guó)GE生產(chǎn)，抗污染型，型號(hào)為DURASLJCKNF8040。
7.如權(quán)利要求1所述的一種對(duì)煤化工產(chǎn)生的濃鹽廢水處理工藝，其特征在于步驟(2)所述的氫離子交換器采用弱酸陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，具體操作要求進(jìn)水常溫、進(jìn)水壓力0.2～0.4MPa，順流或逆流再生。
8.如權(quán)利要求1所述的一種對(duì)煤化工產(chǎn)生的濃鹽廢水處理工藝，其特征在于步驟(2)所述的氫離子交換器的出水硬度低于0.1ppm。
9.如權(quán)利要求1所述的一種對(duì)煤化工產(chǎn)生的濃鹽廢水處理工藝，其特征在于步驟(3)所述的負(fù)壓維持在-0.1～-0.15MPa，出水二氧化碳小于10ppm。
10.如權(quán)利要求1所述的一種對(duì)煤化工產(chǎn)生的濃鹽廢水處理工藝，其特征在于所述步驟(4)所述濃水反滲透膜裝置采用HERO運(yùn)行技術(shù)，進(jìn)水加氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值9-11，進(jìn)水壓力2.0～2.4Mpa，膜通量為25～28L/m2.h。
說(shuō)明書(shū)
一種對(duì)煤化工產(chǎn)生的濃鹽廢水處理工藝
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于一種濃鹽水再處理的技術(shù)方法，具體地說(shuō)涉及一種煤化工廢水深度處理回用后產(chǎn)生的濃鹽水再處理的工藝技術(shù)方法。
背景技術(shù)
煤化工過(guò)程是將煤炭轉(zhuǎn)換為氣體、液體和固體產(chǎn)品或半產(chǎn)品，而后進(jìn)一步加工成化工、能源產(chǎn)品的工業(yè)。包括焦化、煤氣化、煤液化等。
我國(guó)的煤化工目前主要分布在西北等煤炭資源相對(duì)豐富的地區(qū)，新型煤化工企業(yè)規(guī)模及耗水量巨大，噸產(chǎn)品耗水在十噸以上，年用水量通常高達(dá)幾千萬(wàn)立方米。而這些地區(qū)的水資源分布極少，或者處于環(huán)境較為敏感的地區(qū)，因地，水環(huán)境容量十分有限，環(huán)保要求企業(yè)生產(chǎn)生活廢水最大化利用或零排放，水資源和水環(huán)境問(wèn)題已成為制約煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要問(wèn)題之一。
煤化工廢水往往是具有水量大、水質(zhì)復(fù)雜，含有大量酚類(lèi)、多環(huán)芳烴類(lèi)、雜環(huán)類(lèi)、氰化物、油及氨氮等，屬于難降解廢水，通常采用物化預(yù)處理+生化處理+生化尾水預(yù)處理+膜系統(tǒng)脫鹽，通�；厥章什怀^(guò)70%，產(chǎn)生30%以上的濃鹽水處理成為廢水零排放的關(guān)鍵，由于其含鹽量高(通常TDS≥10000mg/l)、有機(jī)物濃度高(COD≥200mg/l)，采用常規(guī)的濃水反滲透進(jìn)一步處理主要問(wèn)題是膜污堵嚴(yán)重、回收率不高(低于40%)，致使總回收率約80%，還有約20%的高濃鹽水需要配套蒸發(fā)結(jié)晶裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)廢水零排放，由于該裝置處理量大，能耗高，導(dǎo)致裝置投資大、運(yùn)行成本高，可以說(shuō)實(shí)現(xiàn)廢水零排放的經(jīng)濟(jì)代價(jià)是巨大的，只有盡量減少末端蒸發(fā)結(jié)晶的處理規(guī)模，才能有效降低企業(yè)廢水處理投資和運(yùn)行費(fèi)用。因此，濃鹽水的再處理及高效回收成為提高系統(tǒng)總回收率、減小末端蒸發(fā)結(jié)晶裝置規(guī)模投資及運(yùn)行處理費(fèi)用的關(guān)鍵之一。
綜合以上工藝，對(duì)于大型的煤化工項(xiàng)目，廢水排放量大，深度處理及回用規(guī)模往往上千噸/小時(shí)，從廢水零排放角度，要盡量減少末端蒸發(fā)結(jié)晶裝置的高投資、高成本費(fèi)用，只有進(jìn)一步提升前段的回收率，減小蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)計(jì)規(guī)模;從整體上解決企業(yè)的環(huán)保和經(jīng)濟(jì)壓力。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)煤化工廢水深度處理提供一種投資省、運(yùn)行成本低，且具有高回收率的對(duì)煤化工產(chǎn)生的濃鹽廢水處理工藝。
本發(fā)明的處理方法包括以下步驟：
(1)煤化工產(chǎn)生的濃鹽廢水經(jīng)過(guò)提升泵增壓后，在出水管道上添加阻垢劑，經(jīng)過(guò)第一保安過(guò)濾器后，再通過(guò)納濾增壓泵增壓后進(jìn)入納濾裝置，納濾裝置產(chǎn)水送后端的氫離子交換器裝置，濃水送至深度處理前端的軟化澄清池再處理回用;
納濾(NF)是其分離膜具有納米級(jí)的孔徑的分子級(jí)分離技術(shù)，介于反滲透和微濾之間。納濾膜同反滲透一樣屬于壓力驅(qū)動(dòng)型膜分離技術(shù)，但其傳質(zhì)機(jī)理卻有所不同，一般納濾膜為荷電型(多為負(fù)電荷)，對(duì)無(wú)機(jī)鹽的分離行為不僅受化學(xué)勢(shì)控制，同時(shí)也受到電勢(shì)梯度的影響。在通量一定時(shí)，納濾過(guò)程所需要的外加壓力比反滲透的低得多，其對(duì)相對(duì)分子質(zhì)量大于300的有機(jī)物有90%的截留能力;由于納濾膜帶有電荷，通過(guò)靜電作用，可阻礙多價(jià)離子(特別是多價(jià)陽(yáng)離子)的透過(guò)，可脫除廢水中的大部分硬度;尤其對(duì)多價(jià)陰離子的鹽截留率則很高，達(dá)到95%以上;納濾系統(tǒng)的回收率約為80%以上;
(2)納濾產(chǎn)水經(jīng)過(guò)氫離子交換器處理(采用弱酸陽(yáng)離子交換樹(shù)脂)，使廢水零硬度低于0.1ppm;
(3)氫離子交換器出水進(jìn)入脫碳塔，通過(guò)負(fù)壓操作，使廢水中的二氧化碳解析出來(lái);
(4)脫碳塔出水進(jìn)入中間水池，經(jīng)過(guò)加氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值為堿性，先經(jīng)過(guò)提升泵提升壓力后進(jìn)入第二保安過(guò)濾器，出水再經(jīng)過(guò)反滲透增壓泵增壓后進(jìn)入濃水反滲透膜裝置，產(chǎn)生的淡水回用于循環(huán)水補(bǔ)水，產(chǎn)生的高濃鹽水量極少，可配煤或蒸發(fā)結(jié)晶，確保廢水零排放。
本發(fā)明的煤化工廢水是生化尾水經(jīng)過(guò)深度處理和膜脫鹽系統(tǒng)處理后產(chǎn)生的濃鹽水，濃水中化學(xué)需氧量(COD)為150-250mg/L之間，主要為難降解有機(jī)物質(zhì)，總?cè)芙庑怨腆w(TDS)為10000-15000mg/L之間。
如步驟(1)第一保安過(guò)濾器和步驟(4)第二保安過(guò)濾器通常采用大通量，內(nèi)壓式過(guò)濾器，設(shè)計(jì)要求進(jìn)水壓力0.3-0.6MPa，過(guò)濾精度5um;形式為垂直圓筒，由筒體和濾芯組成，筒體材質(zhì)為SUS304，濾芯材質(zhì)為PP折疊，其國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠(chǎng)家較多，如金三陽(yáng)水處理公司生產(chǎn)的JSP-DJMF系列型號(hào)、上海偉秀過(guò)濾設(shè)備有限公司生產(chǎn)的WX-L系列、江蘇明瑞過(guò)濾生產(chǎn)的MRBA系列過(guò)濾器等;
如步驟(1)所述的納濾裝置(膜元件為美國(guó)GE生產(chǎn)，抗污染型，型號(hào)為DURASLJCKNF8040，)，進(jìn)水壓力0.8-1.0Mpa，設(shè)計(jì)膜通量為14-20LMH，系統(tǒng)回收率約80%，系統(tǒng)總脫鹽率50～70%;多價(jià)陰離子鹽的截留率達(dá)到90%以上;可去除廢水中的大部分硬度。
如步驟(2)所述的氫離子交換器采用弱酸陽(yáng)離子交換樹(shù)脂(通常采用較弱的反應(yīng)基如羧基(-COOH基)等，此離子交換樹(shù)脂僅可交換弱堿中的Ca2+、Mg2+等，而對(duì)于強(qiáng)堿中的Na+、K+等離子無(wú)法交換，具體操作要求進(jìn)水常溫、進(jìn)水壓力0.2～0.4MPa，可順流或逆流再生給出工藝條件)，能去除所有與堿度有關(guān)的硬度，出水硬度低于0.1ppm。再生采用鹽酸再生，來(lái)源廣泛，成本低。
如步驟(3)所述的負(fù)壓維持在-0.1～-0.15MPa，出水二氧化碳小于10ppm。
如步驟(4)所述濃水反滲透膜裝置采用HERO運(yùn)行技術(shù)要求，進(jìn)水加氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值9-11，進(jìn)水壓力2.0～2.4Mpa，膜通量為25～28L/m2.h，裝置回收率可達(dá)90%以上。
如上所述的采用HERO運(yùn)行技術(shù)如下：
HERO是HighEfficiencyReverseOsmosis的簡(jiǎn)稱(chēng)。目前在國(guó)外已經(jīng)的較廣泛的應(yīng)用，廣泛應(yīng)用在半導(dǎo)體行業(yè)高純水制造，海水淡化，電廠(chǎng)循環(huán)水補(bǔ)水系統(tǒng)、煉油廠(chǎng)含油污水等工業(yè)領(lǐng)域。但是目前在國(guó)內(nèi)的使用情況還不是很普及。
通常RO工藝運(yùn)行PH較低，進(jìn)水通過(guò)加酸降低pH的首要目的是降低RO濃水中碳酸鈣結(jié)垢的傾向，即降低朗格里爾指數(shù)【LSI】，當(dāng)LSIc=pHc-pHs<0，碳酸鹽不結(jié)垢;而HERO技術(shù)則相反，是在零硬度、低堿度、高PH值條件下運(yùn)行的反滲透工藝，是RO技術(shù)的一個(gè)特例，在高PH工況下：有機(jī)物保持溶解狀態(tài)，不會(huì)吸附在膜壁上，且很少有機(jī)體能在高PH工況下存活，也不可能繁殖，在高PH工況下硅的溶解度會(huì)大幅增加，以上特點(diǎn)很好的解決了膜系統(tǒng)有機(jī)物污染、生物污染、硅結(jié)垢的問(wèn)題，使RO系統(tǒng)回收率增大，為防止苦咸水在高pH下會(huì)有污染問(wèn)題(比如硬度、堿度、鐵、錳等)，預(yù)處理通常采用弱酸性陽(yáng)離子樹(shù)脂系統(tǒng)和脫氣裝置來(lái)除去這些污染物。
本發(fā)明使用的濃水反滲透裝置采用HERO運(yùn)行機(jī)理，反滲透進(jìn)水在零硬度、低堿度、高pH值條件下運(yùn)行，相比常規(guī)反滲透技術(shù)，具有無(wú)有機(jī)物和生物污堵、無(wú)結(jié)垢等特點(diǎn)，使廢水的回收率可達(dá)90%以上，整個(gè)廢水處理系統(tǒng)的回收率可提升至95%以上，大大減輕后續(xù)高濃鹽水的蒸發(fā)結(jié)晶處理處理規(guī)模和運(yùn)行成本。相比傳統(tǒng)RO工藝，HERO系統(tǒng)只受膜滲透壓限制，回收率達(dá)到90%以上，不存在硅、有機(jī)物和生物的污堵，極少的清洗，出水可用于循環(huán)水補(bǔ)水或脫鹽水給水，濃水排放量很少，易于全部回用或進(jìn)一步進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶。
本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下特點(diǎn)：
1、生化尾水經(jīng)過(guò)預(yù)處理和膜脫鹽系統(tǒng)(通常采用超濾+反滲透工藝)處理后產(chǎn)生的的濃水，廢水中的懸浮物、膠體類(lèi)、大分子有機(jī)物等在前段已經(jīng)去除，濁度較低，主要是有機(jī)物和鹽類(lèi)，可直接采用納濾裝置，利用其膜特性脫除部分鹽類(lèi)以及絕大部分硬度、去除部分有機(jī)物，COD去除率可達(dá)到50%，改善濃鹽水處理后續(xù)裝置的運(yùn)行工況。
2、納濾產(chǎn)水經(jīng)過(guò)弱酸陽(yáng)離子交換樹(shù)脂使廢水脫除到零硬度，通過(guò)調(diào)整PH值，采用HERO運(yùn)行工況，大大提升系統(tǒng)的回收率，縮小后續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶裝置系統(tǒng)的規(guī)模投資和運(yùn)行費(fèi)用。
3、本發(fā)明工藝相比常規(guī)的濃水反滲透工藝，回收率大幅提高，由40%提升至90%，整個(gè)廢水處理系統(tǒng)的回收率可提升至95%，以上因而產(chǎn)生的高濃鹽水極少，后續(xù)的蒸發(fā)結(jié)晶裝置規(guī)模和運(yùn)行成本發(fā)大幅降低。
4、本發(fā)明工藝具有簡(jiǎn)單、投資省、回收率高、占地少、運(yùn)行成本低的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)企業(yè)實(shí)施生產(chǎn)廢水“零排放”具有很好的作用。
