一種高鹽廢水水質凈化的系統和方法與流程
1.本發明屬于高鹽廢水處理技術領域，具體為一種高鹽廢水水質凈化的系統和方法，特別是涉及一種飛灰水洗后的高鹽廢水水質凈化的系統和方法。
背景技術：
2.高鹽廢水是指源于生活污水和工業廢水的總含鹽量大于1％的排放廢水，含有較高的cl-，so
42-，na
+
，ca
2+
等無機離子，也含有如甘油、中低碳鏈的有機物。高鹽廢水因其含鹽量高，不利于微生物存活，常采用“預處理+膜濃縮+蒸發”的物理技術進行處置。
3.生活垃圾焚燒飛灰中含有cao，sio2，al2o3，na2o，k2o等氧化物，在水洗過程中，大量的鉀、鈉、鈣、氯等物質溶解，使飛灰水洗液中含鹽量高，是一種典型的高濃度無機高鹽廢水。其次，飛灰中含有pb、cd、zn、cu、cr等重金屬，且在飛灰水洗固液分離過程中，水洗液中殘留一定量的懸浮物，導致飛灰水洗液具有高鹽、高鈣、高ph值、含重金屬、懸浮物等特點。
4.針對飛灰水洗液這一高鹽廢水，目前常采用“預處理+蒸發”的技術來進行處理。通過預處理對水洗液進行水質凈化，實現降低硬度、去除重金屬、減小濁度、調節ph的目的，得到符合蒸發進水要求的料液，然后進行蒸發結晶，生成副產品鹽。飛灰水洗液的預處理技術包括重金屬脫除、軟化處理、多級過濾、中和等多步處理。通過上述步驟，可以依次實現對重金屬、硬度、懸浮物的去除以及調節ph，從而滿足后端用水要求。
5.現有技術中國發明專利(202011189399.4)公開了一種飛灰水洗液凈化方法，包括步驟：s1、飛灰濾液進入第一水洗反應器，向第一水洗反應器中加入碳酸鈉溶液；s2、第一水洗反應器的出水進入第二水洗反應器，向第二水洗反應器中加入硫代硫酸鈉；s3、第二水洗反應器的出水進入離心機；s4、離心機的出水進入第一過濾器；s5、第一過濾器的出水進入中和反應器；s6、中和反應器的出水進入第二過濾器；s7、第二過濾器的出水進入mvr供料箱。該發明的飛灰水洗液凈化方法，采用碳酸鈉溶液、硫代硫酸鈉對飛灰水洗液進行處理，同時在反應器中設置了攪拌裝置進行攪拌，以實現對鈣離子、重金屬等物質的去除。
6.針對飛灰水洗液這種高鹽廢水的水質凈化，上述現有技術雖然在一定程度上實現了對重金屬、硬度、懸浮物的去除以及調節ph。但是，在重金屬、硬度去除工藝中，藥劑的多次使用以及大量水的消耗，使得資源浪費、成本增加；其次，以現有離心機的分離能力，離心機出水不可避免含有一定量的懸浮物，直接進入過濾器，極易造成過濾器的堵塞，屆時需要大量水進行沖洗甚至更換濾料，且沖洗水不能外排必須重新返回系統，既增加了系統壓力，又增加了人工成本。
技術實現要素：
7.針對現有技術不足，本發明創造性地提供了一種高鹽廢水水質凈化的系統和方法。首先，采用分批投加硬度脫除劑，延長反應時間，避免過量投加，降低了藥劑成本。其次，在兩次投加硬度脫除劑之間設置緩存水池，增加藥劑停留時間，同時促使高鹽廢水中的懸浮物沉降，降低懸浮物含量。第三，采用膜過濾技術對水洗液進行處理，進一步截留了水洗
液中的懸浮顆粒和膠體顆粒，有效降低濁度。此外，采用納濾進行過濾，將料液中的硫酸根、碳酸根截留返回前端用于脫除硬度，降低硬度脫除劑投加成本，同時，保證后續蒸發結晶工段的穩定運行。最后，采用膜過濾替代原有多介質過濾，具有占地面積小，過濾效果好，自動化程度高，節省藥劑成本等優勢。
8.為解決上述技術問題，本發明提供技術方案：一種高鹽廢水水質凈化的方法，包括如下步驟：
9.步驟(1)：將飛灰或窯灰水洗工藝段產生的高鹽廢水輸送至重金屬脫除反應器，依據廢水中的重金屬含量，按比例加入重金屬捕捉劑(硫化鈉、硫代硫酸鈉或專用藥劑，優選硫化鈉)，進行重金屬脫除；在步驟(1)中重金屬捕捉劑以保證能夠將高鹽廢水中的重金屬去除徹底為準，添加量為0.1-0.3kg/t飛灰或窯灰。
10.在步驟(1)中得到的廢水中的重金屬含量≤50mg/l。
11.步驟(2)：將步驟(1)中的高鹽廢水輸送至軟化反應器，加入一定質量濃度的軟化藥劑(硫酸鈉、碳酸鈉、絮凝沉淀藥劑)，以降低廢水中的硬度；混合漿液通過固液分離裝置進行濃縮分離，分離后的清液進入緩存沉淀水池，進一步進行懸浮物的沉降以及水質穩定。在步驟(2)中固液分離裝置產生的濾渣送至其他系統進行處理，緩存水池經過沉降產生的沉淀泥漿送入軟化反應器，再次輸送至固液分離裝置進行處理。
12.在步驟(2)中軟化藥劑的添加量為50-200kg/t飛灰或窯灰。
13.在步驟(2)中得到的高鹽廢水的硬度≤200mg/l。
14.步驟(3)：將步驟(2)中緩存水池的上清液輸送至膜供料裝置，進行膜過濾，以去除廢水中的懸浮物和膠體顆粒，過濾之后的料液轉入清液存儲裝置，再進入納濾裝置，對廢水中的二價離子進行去除，經過納濾裝置的出水進入中和單元。
15.步驟(3)中料液通過循環泵在膜組件內循環濃縮。在步驟(3)中膜過濾裝置除了正常過濾模式外，還包括反沖、清洗兩種模式，并配有反沖、清洗裝置。當處于過濾模式，步驟(3)中膜供料裝置的高鹽廢水通過供料泵打入膜組件中，經過膜過濾，濃液回流至膜供料裝置進行物料平衡，同時不斷補充新料液以維持膜供料裝置液位；清液進入清液存儲裝置；當處于反沖模式，步驟(3)中過濾模式正常運行，反沖裝置中的壓縮空氣從膜組件的清液出口進入膜內，對膜孔進行反沖，維持膜通量；步驟(3)中膜運行一定時間后，定期進行清洗，當處于清洗模式，過濾模式關閉，清洗裝置中的藥劑通過加藥泵進入膜組件中對膜進行清洗，清洗后的濃液、清液同時返回清洗裝置，進行再次清洗。步驟(3)中膜過濾濃液回流至膜供料裝置，達到濃縮濃度后返回軟化單元進行固液分離。步驟(3)中膜停止運行后，通過排空口進行排空，排空液轉移至水質凈化應急裝置。步驟(3)中納濾膜的濃液回流至軟化單元，利用濃液中截留的碳酸根、硫酸根離子進行再次除硬。
16.步驟(4)：將步驟(3)中納濾膜過濾后的清液輸送至中和反應器，進行中和，得到符合蒸發制鹽進水要求的水洗液。
17.在步驟(4)的中和反應器中加入一定濃度的酸劑(鹽酸)，調節ph為6.5～7.5，藥劑添加量根據進水量以及水洗液原ph設定；
18.步驟(4)中的中和反應器出水即為蒸發制鹽工藝進水。
19.本發明的第二個技術方案是一種高鹽廢水水質凈化的系統，包括按照工藝流程依次連接的重金屬脫除單元、軟化處理單元、膜過濾單元和中和單元。
20.所述重金屬脫除單元包括重金屬脫除反應器。所述重金屬脫除反應器的料液入口即為高鹽廢水(飛灰水洗液)水質凈化單元入口，重金屬脫除反應器加藥口即為重金屬捕捉劑添加口；所述重金屬脫除反應器的出口與軟化處理單元的軟化反應器入口相連。
21.所述軟化處理單元包括依次連接的軟化反應器、固液分離裝置、緩存沉淀裝置。所述軟化反應器料液入口與重金屬脫除反應器出口相連，軟化反應器的加藥口即為軟化藥劑添加口，軟化反應器的出口與所述固液分離裝置入口相連，所述固液分離裝置的液相出口與所述緩存沉淀裝置的入口相連，所述緩存沉淀裝置的液相出口與所述膜過濾單元的膜供料裝置入口相連；所述固液分離裝置的固相進入其他系統；所述緩存沉淀裝置的固相出口與所述軟化反應器的入口相連。
22.所述膜過濾單元包括依次連接的膜供料裝置、膜組件、清液存儲裝置、納濾裝置。所述膜供料裝置的料液入口與所述軟化處理單元的緩存沉淀裝置的液相出口相連，所述膜供料裝置的料液出口與所述膜組件的料液入口相連，所述膜組件的濃液出口與所述膜供料裝置的濃液入口相連，所述膜供料裝置的濃液出口與所述軟化單元的軟化反應器的濃液回流口相連，所述膜組件的清液出口與所述清液存儲裝置的料液入口相連。
23.所述清液存儲裝置的料液出口與所述納濾膜的料液入口相連，所述納濾膜的濃液出口與所述軟化單元的軟化反應器的濃液回流口相連，所述納濾膜的清液出口與所述中和單元的中和反應器的入口相連。
24.所述中和單元包括中和反應器，所述中和反應器的入口與所述膜過濾單元的納濾膜的清液出口相連；所述中和反應器的加藥口即為藥劑添加口；所述中和反應器的出口即為滿足蒸發制鹽工藝的用水出口。
25.有益效果
26.本發明與現有技術相比，具有以下突出的技術效果：
27.首先，采用分批加硬度脫除劑，延長反應時間，避免過量投加，降低了藥劑成本。
28.其次，在第一次固液分離的液相后設置緩存水池，增加藥劑停留、作用時間，同時促使高鹽廢水中的懸浮物沉降，降低懸浮物含量。
29.第三，采用膜過濾技術對水洗液進行處理，進一步截留了料液中的懸浮物。同時，陶瓷膜系統占地面積小，過濾效果好，只需定期對膜系統進行加藥沖洗，且清洗可實現在線操作，自動化程度高，節省成本。
30.最后，采用納濾進行過濾，將料液中過量的硫酸根、碳酸根截留返回前端再次使用，降低藥劑成本，同時保證后續蒸發結晶工段的穩定運行。
附圖說明
31.圖1本發明的基礎流程圖。
32.圖2本發明方法流程圖。
33.圖3本發明工藝流程圖。
具體實施方式
34.以下結合附圖和實施例來對本發明做進一步的說明。
35.實施例1
36.本實施例的一種高鹽廢水水質凈化的系統，如圖3所示，包括重金屬脫除單元、軟化處理單元、膜過濾單元和中和單元。
37.在實施例中，還提供利用上述高鹽廢水水質凈化的系統進行廢水水質凈化的方法，如圖2所示，包括：
38.步驟(1)：將飛灰水洗后產生的高鹽廢水通過轉料泵輸送至重金屬脫除反應器，加入0.3kg/t飛灰的重金屬捕捉劑硫化鈉，進行重金屬脫除，得到重金屬含量30mg/l的高鹽廢水。
39.步驟(2)：經過重金屬脫除反應后的高鹽廢水接著進行水質軟化處理，去除硬度，并在緩存水池中進一步沉降，均質。
40.步驟(2-1)：步驟(1)經過重金屬脫除反應后的高鹽廢水輸送至軟化反應器，加入120kg/t飛灰的碳酸鈉藥劑，去除硬度。
41.步驟(2-2)：加藥處理后的料液輸送至固液分離裝置進行泥水分離，得到含固率0.8％的清液和含水率39％的濕泥。
42.步驟(2-3)：固液分離后的清液進入緩存水池，對清液中的細微懸浮物進行二次沉淀，并起到調節水量、均質的作用，經過二次沉降，得到硬度120mg/l的上清液，以及沉降底泥。
43.步驟(2-4)：緩存水池中的上清液進入下一單元，沉降底泥返回軟化處理單元的軟化反應器，再次進入固液分離裝置進行泥水分離。
44.步驟(2-5)：固液分離后的濕泥輸送至烘干系統進行水分脫除，然后進行無害化處理。
45.步驟(3)：步驟(2-4)中得到的上清液通過陶瓷膜進行去濁度處理，降低高鹽廢水的懸浮物，再通過納濾膜，去除廢水中殘留的硫酸根、碳酸根離子。
46.步驟(3-1)：緩存水池中的上清液溢流到膜供料裝置，通過出料泵打到保安過濾器，再進入陶瓷膜管1、陶瓷膜管2中進行過濾。
47.步驟(3-2)：過濾后的濃液通過循環泵在陶瓷膜管1、陶瓷膜管2內進行內循環，膜組件還可以采用卷式或管式有機膜。
48.步驟(3-3)：當陶瓷膜內的濃液達到含固率25％，開啟濃液回流閥，將濃液返回膜供料裝置，并向陶瓷膜內補充料液。
49.步驟(3-4)：過濾后的清液通過清液閥控制進入清液存儲裝置，再依次進入納濾膜進行過濾。
50.步驟(3-5)：納濾膜過濾后的濃液返回軟化單元的軟化反應器，利用濃液中的殘留藥劑進行再次除硬。
51.步驟(3-6)：納濾膜過濾后的清液進入中和單元，調節ph。
52.進一步的，在膜供料裝置至陶瓷膜的管路上設有供料閥，對陶瓷膜的進料頻次進行控制。
53.進一步的，在進料管、濃液回流管、清液管上分別設有流量計，對進水、濃液、清液流量進行監控。
54.進一步的，設有壓力傳感器以及調壓閥，當傳感器檢測到陶瓷膜內壓力高于臨界壓力(0.6mpa)，通過調壓閥進行壓力調整。
55.進一步的，設有溫度傳感器，對整個陶瓷膜內料液溫度進行監控，陶瓷膜臨界溫度為70℃。
56.進一步的，在陶瓷膜管上設有排氣管及排氣閥，排至膜供料裝置，防止膜內氣壓影響進料。
57.進一步的，設有反沖裝置，壓縮空氣通過反沖進氣閥儲存在反沖裝置中，當需要進行反沖時，開啟反沖閥，壓縮空氣從清液口進入，對膜孔進行反沖，防止料液堵塞膜孔。反沖可在線自動操作，設定固定時間后自動進行反沖。
58.進一步的，設有清洗裝置，在清洗罐中加入一定濃度的藥劑(酸、堿等清洗劑)，當陶瓷膜運行一定時間后，關閉進料閥，開啟清洗泵及清洗閥進行清洗，陶瓷膜清洗后的料液(濃液、清液)回到膜清洗裝置，進行再次清洗。清洗完成后，清洗液排入應急裝置進行處理。
59.進一步的，在膜供料裝置、陶瓷膜、反沖裝置下方均件設有排料閥，當膜供料罐內的料液濃縮到一定濃度，開啟供料裝置排污閥，濃液返回軟化反應器進而進入固液分離裝置進行泥水分離。當陶瓷膜系統停車時，同時開啟供料裝置、陶瓷膜、反沖裝置排污閥，進行裝置排空。
60.步驟(4)：納濾膜的清液進入中和反應器，通過加入一定濃度的酸性物質(鹽酸等)，調節ph到7.0，得到滿足蒸發制鹽工藝進水要求的原液。
61.實施例2-7
62.除下表實施例2至7的關鍵工藝參數不同外，實施例2至7的其他步驟與實施例1操作基本相同。
63.實施例2-7參數表
[0064][0065]
本發明通過將重金屬脫除、軟化處理、膜過濾等處理工藝有機結合，解決了飛灰水洗液凈化過程中藥劑使用量大、懸浮物去除不徹底、過濾過程易堵塞的問題，實現了對水洗液中重金屬、硬度、濁度、ss的去除，保障了蒸發制鹽單元的穩定運行和結晶鹽品質。
技術特征：
1.一種高鹽廢水水質凈化的系統，其特征在于，包括按照工藝流程依次連接的重金屬脫除單元、軟化單元、膜過濾單元和中和單元；所述重金屬脫除單元包括重金屬脫除反應器，所述重金屬脫除反應器的料液入口即為高鹽廢水水質凈化單元入口，重金屬脫除反應器加藥入口即為重金屬捕捉劑添加口，所述重金屬脫除反應器的出口與軟化處理單元的軟化反應器入口相連；所述軟化處理單元包括依次連接的軟化反應器、固液分離裝置和緩存沉淀裝置，所述軟化反應器料液入口與重金屬脫除反應器出口相連，所述軟化反應器的加藥口即為軟化藥劑添加口，所述軟化反應器的出口與所述固液分離裝置入口相連，所述固液分離裝置的液相出口與所述緩存沉淀裝置的入口相連，所述緩存沉淀裝置的液相出口與所述膜過濾單元的膜供料裝置入口相連，所述固液分離裝置的固相進入其他系統，所述緩存沉淀裝置的固相出口與所述軟化反應器的入口相連；所述膜過濾單元包括依次連接的膜供料裝置、膜組件、清液存儲裝置和納濾裝置，所述膜供料裝置的料液入口與所述軟化處理單元的緩存沉淀裝置的液相出口相連，所述膜供料裝置的料液出口與所述膜組件的料液入口相連，所述膜組件的濃液出口與所述膜供料裝置的濃液入口相連，所述膜組件的清液出口與所述清液存儲裝置的料液入口相連，所述清液存儲裝置的料液出口與所述納濾膜的料液進口相連，所述納濾膜的清液出口與所述中和單元的中和反應器的入口相連；所述的中和單元包括中和反應器，所述中和反應器的入口與所述膜過濾單元的納濾膜的清液出口相連，所述中和反應器的加藥口即為藥劑添加口，所述中和反應器的出口即為滿足蒸發制鹽工藝的用水出口。2.采用權利要求1所述的高鹽廢水水質凈化的方法，其特征在于，包括如下步驟：(1)將垃圾焚燒飛灰或窯灰水洗后的高鹽廢水通入重金屬脫除反應器，通過添加重金屬捕捉劑，進行重金屬脫除，重金屬捕捉劑的添加量為0.1-0.3kg/t飛灰或窯灰，使重金屬含量≤50mg/l；(2)將步驟(1)得到的高鹽廢水經過軟化反應器，加入包括碳酸鈉、硫酸鈉在內的軟化藥劑，降低硬度；其中軟化藥劑的添加量為50-200kg/t飛灰或窯灰,得到的高鹽廢水的硬度≤200mg/l；混合漿液通過固液分離裝置進行濃縮分離，分離后的清液進入緩存水池沉淀，進一步進行懸浮物的沉降以及水質穩定；在步驟(2)中固液分離裝置產生的濾渣送至其他系統進行處理，緩存水池經過沉降產生的沉淀泥漿返回軟化反應器，再次輸送至固液分離裝置進行處理；(3)將步驟(2)中緩存水池的上清液輸送至膜供料裝置，進行膜過濾，以去除廢水中的懸浮物和膠體顆粒，過濾之后的料液轉入清液存儲裝置，再進入納濾裝置，對廢水中的二價離子進行去除，經過納濾裝置的出水進入中和單元；(4)將步驟(3)中納濾膜過濾后的清液輸送至中和反應器，進行中和，得到符合蒸發制鹽進水要求的水洗液；在步驟(4)的中和反應器中加入酸劑，調節ph為6.5～7.5，藥劑添加量根據進水量以及水洗液原ph設定；步驟(4)中的中和反應器出水即為蒸發制鹽工藝進水。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)中料液通過循環泵在膜組件內循環濃縮：在步驟(3)中膜過濾裝置除正常過濾模式外，還設置有反沖、清洗兩種模式，并配有反沖、清洗裝置；當處于過濾模式，步驟(3)中膜供料裝置的高鹽廢水通過供料泵打入膜組件中，經過膜過濾，濃液回流至膜供料裝置進行物料平衡，同時不斷補充新料液以維持膜供料裝置液位，清液進入清液存儲裝置；當處于反沖模式，步驟(3)中過濾模式正常運行，反沖裝置中的壓縮空氣從膜組件的清液出口進入膜內，對膜孔進行反沖，維持膜通量。4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)中膜運行一定時間后，定期進行清洗，當處于清洗模式，過濾模式關閉，清洗裝置中的藥劑通過加藥泵進入膜組件中對膜進行清洗，清洗后的濃液、清液同時返回清洗裝置，進行再次清洗。5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)中膜過濾濃液回流至膜供料裝置，達到濃縮濃度后返回軟化單元進行固液分離。6.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)中膜停止運行后，通過排空口進行排空，排空液轉移至水質凈化應急裝置。7.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟(3)中納濾膜的濃液回流至軟化單元，利用濃液中截留的碳酸根、硫酸根離子進行再次除硬。
技術總結
本發明公開一種高鹽廢水水質凈化的系統和方法。該系統包括按照工藝流程依次連接的重金屬脫除單元、軟化處理單元、膜過濾單元和中和單元。在該系統的基礎上提出將飛灰水洗后產生的高鹽廢水通過轉料泵輸送至重金屬脫除反應器，加入重金屬捕捉劑硫化鈉，進行重金屬脫除，然后通過軟化處理降低硬度，最后經過多級膜過濾，依次去除廢水中的懸浮物顆粒以及殘留的硫酸根、碳酸根離子，膜處理后的清液進入中和反應器，通過加入一定濃度的酸性物質，調節pH到7.0，得到滿足蒸發制鹽工藝進水要求的原液。液。液。
