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CN107522350A - 废水处理系统和废水处理方法 - Google Patents

废水处理系统和废水处理方法 Download PDF

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CN107522350A
CN107522350A CN201610457392.3A CN201610457392A CN107522350A CN 107522350 A CN107522350 A CN 107522350A CN 201610457392 A CN201610457392 A CN 201610457392A CN 107522350 A CN107522350 A CN 107522350A
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microorganism
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Abstract

本发明公开了废水处理系统和废水处理方法。废水处理系统包括:预处理系统,其对废水进行调节处理和沉淀处理,得到预处理废水;第一处理系统,其对所述预处理废水进行厌氧处理和微生物截留,对经微生物截留后的废水进行软化和膜过滤,得到软化膜过滤出水;第二处理系统,其将所述软化膜过滤出水中的游离氨转化成离子铵以得到转化后出水,对所述转化后出水进行高压反渗透处理、物料分离处理和蒸发结晶处理。本发明的废水处理系统,在技术流程上每一个处理单元都会针对特定污染物进行较为彻底的去除,同时又为后续单元创造有利的处理条件,形成一个创新的完整的组合工艺,因此后续单元处理任务越来越简单,处理难度越来越低,处理效果越来越好。

Description

废水处理系统和废水处理方法
技术领域
本发明涉及水处理领域,尤其是废水处理系统和废水处理方法。
背景技术
当今世界,人类面临着水资源紧缺并且水污染日益严重的问题。因此,水处理技术,尤其是废水处理技术,正变得越来越重要。
在目前的废水处理技术中,垃圾渗滤液的处理技术非常重要。垃圾渗滤液典型处理技术是“生物法(厌氧+好氧)+膜法(超滤+纳滤+反渗透)”,该工艺可以针对渗滤液中的污染物进行有效的去除,且具有技术成熟和流程简单等特点。
图1为现行垃圾渗滤液处理方法的流程图。如图1所示,渗滤液经预处理后首先进入UASB(上流式厌氧污泥床反应器,Up-flow AnaerobicSludge Bed/Blanket)厌氧系统,该系统为第二代厌氧技术,存在有机物去除效率低(80%)、微生物易流失、调试启动周期长等缺点。经UASB厌氧系统处理后,厌氧出水进入A/O(缺氧/好氧,Anoxic/Oxic)系统,即,两级A/O好氧系统。在工作过程中,A/O系统需要借助大量鼓风曝气进行硝化处理,并产生大量剩余污泥。A/O系统的好氧技术目前被广泛用于高氨氮废水的处理,也是核心处理单元。但是,A/O系统存在去除效率不稳定、能耗高、占地大、运行维护复杂等缺点,同时还要解决臭气、噪声和污泥等问题。经A/O系统处理后,好氧出水进入外置管式超滤系统,主要用于提高好氧系统污泥浓度,同时作为深度处理系统的预处理措施。外置管式超滤系统具有能耗高和堵塞后不易清理等缺点。在外置管式超滤系统处理后,超滤出水进入深度处理系统。即,单独纳滤系统或纳滤+反渗透的组合系统。其中,纳滤系统会产生15%左右的浓液(或称为浓水),该部分浓液以有机物和二价以上盐离子为主,膜浓液侧结垢和有机污染风险较大。反渗透系统会产生25%左右的浓液,该部分浓液以一价盐离子为主。纳滤系统和反渗透系统产生的浓液需处理。反渗透系统产生的透过液被回用或外排。
但是,目前典型的“生物法(厌氧+好氧)+膜法(超滤+纳滤+反渗透)”渗滤液处理方法在去除有机物、氨氮和硬度等方面仍采用传统技术,效率较低,且运行不稳定。具体而言,该渗滤液处理方法具有以下不足:
1.针对有机物采用的厌氧处理技术,微生物易流失导致厌氧效率低,出水悬浮物高导致后续好氧生化单元污泥浓度高和污泥量大等;
2.现有技术中并没有针对渗滤液中较高的硬度采取针对性的处理措施,导致在外置管式超滤系统、纳滤系统和反渗透系统的膜系统的使用上,易出现结垢堵塞和维护维修复杂的情况;
3.在A/O系统中针对氨氮采用的硝化反硝化好氧MBR(膜生物反应器,Membrane Bio-Reactor)处理技术,硝化过程污泥活性较难控制,反硝化过程脱氮效果差,同时存在占地大、能耗大、环境差和大量生化污泥需处置等不足;
4.针对盐分采用的纳滤+反渗透处理技术,产水回收率低、产水水质差、浓水难于处理和处置。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了解决现有技术中的上述问题,本发明提供了废水处理系统和废水处理方法。
(二)技术方案
根据本发明的第一方面,提供一种废水处理系统,包括:
预处理系统,其对废水进行调节处理和沉淀处理,得到预处理废水;
第一处理系统,其对所述预处理废水进行厌氧处理和微生物截留,对经微生物截留后的废水进行软化和膜过滤,得到软化膜过滤出水;
第二处理系统,其将所述软化膜过滤出水中的游离氨转化成离子铵以得到转化后出水,对所述转化后出水进行高压反渗透处理、物料分离处理和蒸发结晶处理。
优选地,所述第一处理系统包括:
厌氧处理和微生物截留子系统,其包括厌氧装置和微生物截留子系统,所述厌氧装置对所述预处理废水进行厌氧处理以获得厌氧出水,所述微生物截留子系统对所述厌氧出水中的微生物进行膜截留,同时对所述厌氧出水中的悬浮物进行过滤,得到澄清出水;
软化和膜过滤子系统,其包括软化子系统和膜过滤子系统,在所述软化子系统中对所述澄清出水投加碱性物质,形成絮凝细小颗粒物,所述膜过滤子系统将所述絮凝细小颗粒物进行过滤,得到所述软化膜过滤出水。
优选地,所述第二处理系统包括:
游离氨调节子系统,其对所述软化膜过滤出水中的游离氨进行由游离氨到离子铵的转化,以得到游离氨调节子系统出水;
高压反渗透膜子系统,其对所述游离氨调节子系统出水进行高压反渗透处理,并得到高压反渗透膜透过液和高压反渗透浓水;
物料分离膜子系统,其对所述高压反渗透浓水进行物料分离处理,提取有机物后得到物料分离膜透过液;
蒸发结晶子系统,其对所述物料分离膜透过液进行蒸发结晶,得到蒸汽和蒸发结晶盐。
优选地,所述厌氧处理和微生物截留子系统还包括:
微生物回流子系统,其将所述微生物截留子系统截留下的微生物回流至所述厌氧装置的进水。
优选地,所述碱性物质包括氢氧化钙和氢氧化钠。
优选地,所述游离氨调节子系统采用加酸调节,使游离氨转化成离子铵。
优选地,所述高压反渗透膜子系统为两级高压反渗透膜子系统,所述高压反渗透膜子系统可承受压力大于等于6.0Mpa。
优选地,所述物料分离膜子系统为对所述高压反渗透浓水进行有机物提取分离的物料膜系统。
优选地,所述蒸发结晶子系统产生的蒸汽被用于对从所述预处理系统进入所述第一处理系统的预处理废水进行加热。
根据本发明的第二方面,提供一种废水处理方法,包括:
预处理步骤,其对废水进行调节处理和沉淀处理,得到预处理废水;
第一处理步骤,其对所述预处理废水进行厌氧处理和微生物截留,对经微生物截留后的废水进行软化和膜过滤,得到软化膜过滤出水;
第二处理步骤,其将所述软化膜过滤出水中的游离氨转化成离子铵以得到转化后出水,对所述转化后出水进行高压反渗透处理、物料分离处理和蒸发结晶处理。
(三)有益效果
1.采用厌氧+膜截留(超滤或微滤)技术,提高厌氧处理效率和运行稳定性,并有效解决现有厌氧工艺出水跑泥和厌氧效率低的问题,同时利用膜的过滤作用,降低出水悬浮物,减小对后续处理工艺影响;
2.采用软化+膜过滤(超滤或微滤)技术,将硬度去除98%以上,解决后续处理系统结垢堵塞问题;
3.通过所述“厌氧+膜截留”和“软化+膜过滤”技术的使用,首先去除了绝大部分的有机物、碱度和硬度,避免了纳滤膜的使用,减少了中间环节浓水的产生;其次,硬度和碱度的去除避免了反渗透和蒸发结晶技术使用过程中结垢堵塞的发生,并使反渗透系统产水回收率得以提高,降低了蒸发规模,节省了运行能耗;
4.采用游离氨转化+高压反渗透+物料分离膜(分离有机物)+蒸发组合结晶技术,首先,采用强酸将软化出水中游离氨转化为离子铵,避免了硝化反硝化MBR技术的使用,降低了能耗、节省了占地、改善了运行环境和无需处置大量生化污泥;其次,采用高压反渗透可大幅提高产水回收率,同时较宽流道更适合进水水质有机物浓度高的特点;再有,采用物料分离膜去除有机物可直接形成蒸发结晶;最后采用蒸发系统,使产水回收率接近100%,避免浓水处置和处理的问题。
本发明技术的副产物为软化后盐泥、物料膜分离后形成的有机物和蒸发结晶盐,其中盐泥可用于制砖等,有机物可用于生产有机肥,铵盐可用于生产污泥铵肥,结晶盐可用于化工原料。因此本发明的突出效益一方面是最大限度实现废物资源化;另一方面是采用有针对性的工艺进行组合,形成完全不同于传统废水处理系统和废水处理方法的新废水处理系统和废水处理方法。
附图说明
图1为现行垃圾渗滤液处理方法的流程图。
图2为根据本发明实施例的废水处理系统的示意性框图。
图3为根据本发明实施例的废水处理系统中的厌氧处理和微生物截留子系统的一个示例的示意性框图。
图4为根据本发明实施例的废水处理系统中的软化和膜过滤子系统的一个示例的示意性框图。
图5为根据本发明实施例的废水处理方法的流程图。
图6为根据本发明的一个优选实施例的废水处理方法的技术流程及进出物料图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照附图,对本发明进一步详细说明。
图2为根据本发明实施例的废水处理系统的示意性框图。
如图2所示,根据本发明实施例的一种废水处理系统200包括预处理系统210、第一处理系统220、第二处理系统230。
预处理系统210对废水进行调节处理和沉淀处理,得到预处理废水。
第一处理系统220,其对预处理废水进行厌氧处理和微生物截留,对经微生物截留后的废水进行软化和膜过滤,得到软化膜过滤出水。
第二处理系统230将软化膜过滤出水中的游离氨转化成离子铵以得到转化后出水,对所述转化后出水进行高压反渗透处理、物料分离处理和蒸发结晶处理。
在图2所示的废水处理系统200中,优选地,第一处理系统220包括厌氧处理和微生物截留子系统221、软化和膜过滤子系统222。
在一个优选实施例中,厌氧处理和微生物截留子系统221包括厌氧装置和微生物截留子系统,厌氧装置对预处理废水进行厌氧处理以获得厌氧出水,所述微生物截留子系统对所述厌氧出水中的微生物进行膜截留,同时对所述厌氧出水中的悬浮物进行过滤,得到澄清出水。需要注意的是,厌氧出水中的微生物也是能够用于进行厌氧处理的,但是微生物又是容易随厌氧出水流失的,因此,该实施例中的厌氧处理和微生物截留子系统对厌氧出水中的微生物进行截留以进行重复利用,这样可以提高厌氧处理的效率。
软化和膜过滤子系统222包括软化子系统和膜过滤子系统,在所述软化子系统中对所述厌氧处理和微生物截留子系统221排出的澄清出水投加碱性物质,形成絮凝细小颗粒物,所述膜过滤子系统将所述絮凝细小颗粒物截留,得到软化膜过滤出水。需要注意的是,本实施例中,通过对澄清出水投加碱性物质就可以快速形成絮凝细小颗粒物,无需搅拌和长时间等待,节省了工序和时间。
在图2所示的废水处理系统200中,优选地,第二处理系统230包括游离氨调节子系统231、高压反渗透膜子系统232、物料分离膜子系统233、蒸发结晶子系统234。
在一个优选实施例中,游离氨调节系统231对软化膜过滤出水中的游离氨进行由游离氨到离子铵的转化,以得到游离氨调节子系统出水。
在一个优选实施例中,高压反渗透膜子系统232对游离氨调节子系统出水进行高压反渗透处理,并得到高压反渗透膜透过液和高压反渗透浓水。
在一个优选实施例中,物料分离膜子系统233对高压反渗透浓水进行物料分离处理,提取有机物后得到物料分离膜透过液。例如,物料分离膜子系统233为对高压反渗透浓水进行有机物提取分离的物料膜系统。
在一个优选实施例中,蒸发结晶子系统234对物料分离膜透过液进行蒸发结晶,得到蒸汽和蒸发结晶盐。
图3为根据本发明实施例的废水处理系统中的厌氧处理和微生物截留子系统的一个示例的示意性框图。
如图3所示,根据本发明实施例的废水处理系统中的厌氧处理和微生物截留子系统221除了包括作为厌氧装置的厌氧反应器和微生物截留子系统,还包括微生物回流子系统。微生物回流子系统将微生物截留子系统截留下的微生物回流至厌氧装置的进水。在本发明中,微生物截留子系统采用微滤膜子系统,还可以采用超滤膜子系统。如图3所示,厌氧处理和微生物截留子系统221还可以包括泵输送装置将澄清出水泵送至软化和膜过滤子系统222。泵输送装置处剩余的污泥可以回流至厌氧反应器。
在图3所示的厌氧处理和微生物截留子系统中,预处理的废水输入到厌氧反应器,厌氧反应器出水经膜截留流失的微生物。截留后的微生物通过泵回流至厌氧进水,以保持厌氧微生物浓度,提高厌氧效率。本发明采用膜对微生物进行截留,可将污泥浓度由现有技术的30g/l提高至40g/l以上,容积负荷由现有技术的3kgCODCr/(m3·d)提高至6kgCODCr/(m3·d)以上,有机物去除率由现有技术的80%提高至90%以上。同时采用膜过滤技术,可将出水悬浮物由现有技术的5000mg/l以上降低至5mg/l以下。
图4为根据本发明实施例的废水处理系统中的软化和膜过滤子系统的一个示例的示意性框图。
在根据本发明实施例的废水处理系统中的软化和膜过滤子系统222中,通过对厌氧处理和微生物截留子系统221的澄清出水投加碱性物质药剂形成硅酸盐、Mg(OH)2和CaCO3沉淀,并再次通过膜过滤技术进行截留和过滤。优选地,碱性物质包括氢氧化钙Ca(OH)2和氢氧化钠NaOH。本领域技术人员可以理解,氢氧化钙Ca(OH)2和氢氧化钠NaOH以外的其他碱性物质也可用于所示软化和膜过滤子系统。
在图4所示的软化和膜过滤子系统中,澄清出水输送到软化子系统中,软化子系统中向废水中投入石灰(氢氧化钙Ca(OH)2)进行粗调,投入火碱(氢氧化钠NaOH)进行微调。即,先通过分步投加石灰(氢氧化钙Ca(OH)2)去除主要硬度,最后防止石灰投加过量而采取投加火碱(氢氧化钠NaOH)的方式微调酸碱度形成较为彻底的絮凝细小颗粒物。将软化后的废水输送到膜过滤子系统中。软化后形成的絮凝细小颗粒物通过膜过滤,截留下来的盐泥进入污泥脱水子系统。
如图4所示,根据本发明实施例的废水处理系统中的软化和膜过滤子系统222除了包括软化子系统和膜过滤子系统,还包括污泥脱水子系统,用于对膜过滤子系统截留的盐泥进行脱水,脱水后的泥饼送至焚烧厂(可制砖)或填埋场。本领域技术人员可以理解,污泥脱水子系统可以包括在本发明实施例的废水处理系统中的软化和膜过滤子系统中,也可以独立存在,或存在于根据本发明实施例的废水处理系统中的其他系统或子系统中。本领域技术人员还可以理解的是,厌氧处理和微生物截留子系统排出的污泥(厌氧排泥)也可以由该污泥脱水子系统处理。
采用软化和膜过滤技术,针对废水(例如,渗滤液)中高达1000mg/L以上的硬度进行去除处理。例如,垃圾焚烧厂渗滤液经厌氧处理后,重碳酸盐浓度高达6000mg/L至9000mg/L,通过投加石灰(Ca(OH)2)粗调和火碱(NaOH)微调,形成碱式硅酸镁、Mg(OH)2和CaCO3沉淀,再利用微滤膜进行过滤,钙镁硬度去除98%以上,同时有机物又得到30%左右的去除,该单元的设置基本取代了现有深度处理工艺单元纳滤的设置,减少了15%浓液的产生。另外,该单元的设置也避免了后续游离氨调节子系统、高压反渗透膜子系统和蒸发结晶子系统结垢堵塞风险,从而有利于运行维护和延长系统寿命。
在本发明实施例的废水处理系统中,第一处理系统针对废水(例如,渗滤液)中有机物、碱度和硬度等典型污染物可以采用“厌氧+膜截留”和“软化+膜过滤”技术。
在本发明实施例的废水处理系统中,第二处理系统针对第一处理系统处理后的出水可以采用“游离氨调节+高压反渗透+物料分离膜+蒸发结晶”技术。
在一个优选实施例中,游离氨调节子系统采用加酸调节,使游离氨转化成离子铵。例如,游离氨调节子系统采用盐酸或硫酸将软化过程中形成游离氨全部转化为离子铵盐,这样有利于高压反渗透脱盐系统的使用。在一个优选实施例中,游离氨调节子系统出水为一价盐溶液。现有废水(例如,渗滤液)处理技术中,主要采用硝化反硝化+管式超滤的MBR处理技术对氨氮和有机物进行去除,硝化和反硝化均不彻底,出水氨氮和氮氧化物分别在20mg/l和300mg/l以上,且具有能耗高(约占全部设施能耗的60—80%)、占地大(约占全厂的25%)、运行维护复杂、环境差(噪声、臭味和泡沫)和污泥产量大(约占全厂的70%)等缺点。本发明首先将软化过程中形成游离氨全部转化为离子铵盐,再通过反渗透进行脱除,工艺流程简单,去除效率可达到99%以上,出水氨氮和氮氧化物都在10mg/l以下。
在一个优选实施例中,高压反渗透膜子系统为两级高压反渗透膜子系统,高压反渗透膜子系统可承受压力大于等于6.0Mpa。例如,对游离氨调节子系统出水(例如,渗滤液)采用高压反渗透技术,高压反渗透可采用宽流道的卷式结构,也可采用开放式流道的碟片结构,可以承受极高压力(大于等于6.0MPa),采用两级高压反渗透可进一步提高出水水质。采用两级高压反渗透技术针对废水(例如,渗滤液)中有机物和一价盐进行提纯处理。渗滤液中盐分一般在10-15g/l之间,低压反渗透膜(例如,小于6.0MPa)最高可以浓缩4倍,高压反渗透膜(例如,6.0-12MPa)可以浓缩6倍,但高压反渗透出水水质稍差。因此为了得到较高的产水率和产水水质,采用两级高压反渗透进行提纯处理。该技术可使产水回收率由现有技术的65%提高至80%,产水水质中TDS(总溶解性固体物质TotalDissolved Solids)由现有技术的800mg/l以上降至500mg/l以下。
在本发明实施例的废水处理系统中,第二处理系统230中的物料分离膜子系统233对高压反渗透浓水进行物料分离处理,提取有机物,提取有机物后的反渗透浓液基本以一价盐为主,为直接蒸发结晶创造了至关重要的有利条件。
在本发明实施例的废水处理系统中,第二处理系统230中的蒸发结晶子系统234对提取有机物后的物料分离膜透过液进行蒸发结晶处理。优选地,蒸发结晶子系统产生的蒸汽被用于对从预处理系统进入第一处理系统的预处理废水进行加热。
采用物料分离膜和蒸发结晶处理技术处理高压反渗透浓水,复杂有机物和硬度结垢是影响蒸发技术稳定运行的两个主要因素,其中硬度已在软化子系统去除,而复杂有机物也通过物料分离膜进行提取,这样通过采用蒸发技术直接对浓水进行结晶处理,产水回收率接近100%。该组合技术的使用可将设备停机检修的频率低于1次/月(现有技术2-3次/周)。该技术可将20%的反渗透浓水直接浓缩至结晶盐,蒸发1m3浓水能耗为50-70kWh。
本发明实施例的废水处理系统中的第二处理系统中的“游离氨调节+高压反渗透+物料分离膜+蒸发结晶”技术取代现有“纳滤+反渗透”技术,基本做到无浓水产生,副产物仅为有机物和结晶盐,可以外售做为有机肥和化工原料。
本发明实施例的废水处理系统,在技术流程上每一个处理单元都会针对特定污染物进行较为彻底的去除,同时又为后续单元创造有利的处理条件,形成一个创新的完整的组合工艺,因此后续单元处理任务越来越简单,处理难度越来越低,污染物去除越来越彻底。而在现有技术中每一单元都会在本单元处理任务完成不彻底的同时,增加后续单元的处理难度,最终是运行不稳定、维护困难、出水没有保证。具体见下表1:
表1与现有技术对比本发明效果对照表
图5为根据本发明实施例的废水处理方法的流程图。
如图5所示,根据本发明实施例的废水处理方法包括预处理步骤610、第一处理步骤620、第二处理步骤630。
预处理步骤610对废水进行调节处理和沉淀处理,得到预处理废水。
第一处理步骤620对预处理废水进行厌氧处理和微生物截留,对经微生物截留后的废水进行软化和膜过滤,得到软化膜过滤出水。
第二处理步骤630将软化膜过滤出水中的游离氨转化成离子铵以得到转化后出水,对转化后出水进行高压反渗透处理、物料分离处理和蒸发结晶处理。
图6为根据本发明的一个优选实施例的废水处理方法的技术流程及进出物料图。
对废水进行预处理。对经预处理的废水进行厌氧处理和微生物截留,得到微生物截留出水至软化和膜过滤子系统。在厌氧处理和微生物截留处理过程中,截留的微生物回流至厌氧反应器。
对微生物截留出水进行软化处理和膜过滤处理,得到软化膜过滤出水。软化处理过程中需要添加碱性药剂,例如,氢氧化钙Ca(OH)2和氢氧化钠NaOH。在软化处理和膜过滤处理过程中,截留的污泥脱水后进行焚烧或填埋处理。
对软化膜过滤出水进行游离氨调节处理,将游离氨转化为离子铵,再对转化后出水进行高压反渗透处理。反渗透处理后产水做为合格水回用或排放。对反渗透浓水进行物料分离处理,得到高浓度有机物和物料分离膜子系统透过液。对物料分离膜透过液进行蒸发结晶处理,得到结晶盐。产生的蒸汽可被用于加热厌氧处理中的进水。
本发明的废水处理系统和废水处理方法具有以下有益效果:
1.采用厌氧+膜截留(超滤或微滤)技术,提高厌氧处理效率和运行稳定性,并有效解决现有厌氧工艺出水跑泥和厌氧效率低的问题,同时利用膜的过滤作用,降低出水悬浮物,减小对后续处理工艺影响;
2.采用软化+膜过滤(超滤或微滤)技术,将硬度去除98%以上,解决后续处理系统结垢堵塞问题;
3.通过所述“厌氧+膜截留”和“软化+膜过滤”技术的使用,首先去除了绝大部分的有机物、碱度和硬度,避免了纳滤膜的使用,减少了中间环节浓水的产生;其次,硬度和碱度的去除避免了反渗透和蒸发结晶技术使用过程中结垢堵塞的发生,并使反渗透系统产水回收率得以提高,降低了蒸发规模,节省了运行能耗;
4.采用游离氨转化+高压反渗透+物料分离膜(分离有机物)+蒸发组合结晶技术,首先,采用强酸将软化出水中游离氨转化为离子铵,避免了硝化反硝化MBR技术的使用,降低了能耗、节省了占地、改善了运行环境和无需处置大量生化污泥;其次,采用高压反渗透可大幅提高产水回收率,同时较宽流道更适合进水水质有机物浓度高的特点;再有,采用物料分离膜去除有机物可直接形成蒸发结晶;最后采用蒸发系统,使产水回收率接近100%,避免浓水处置和处理的问题。
本发明技术的副产物为软化后盐泥、物料膜分离后形成的有机物和蒸发结晶盐,其中盐泥可用于制砖等,有机物可用于生产有机肥,铵盐可用于生产污泥铵肥,结晶盐可用于化工原料。因此本发明的突出效益一方面是最大限度实现废物资源化;另一方面是采用有针对性的工艺进行组合,形成完全不同于传统废水处理系统和废水处理方法的新废水处理系统和废水处理方法。
以下以一具体示例来说明本发明的废水处理系统。
某市垃圾焚烧电厂渗滤液站设计处理规模为300吨/天,渗滤液经过调节池和沉淀池预处理后进入厌氧和微生物截留子系统,厌氧出水首先经过曝气沉淀池,清液通过膜系统进行截留和过滤,本实例选用能耗较低的中空纤维帘式膜,截留下来的悬浮物和微生物回流至厌氧进水,过滤后的出水进入软化膜处理子系统,此渗滤液中主要以钙镁硬度、氨氮和一价盐为主。
由于厌氧过程积累了超过6000mg/l以上的重碳酸盐,而渗滤液中钙、镁和硅化物的硬度在1000-1500mg/l之间,先通过分布投加石灰去除主要硬度,最后防止石灰投加过量而采取投加火碱的方式微调酸碱度形成较为彻底的沉淀,表2是渗滤液中不同物质形成沉淀时pH值的控制点。
表2 MBR出水中不同物质形成沉淀时pH值
主要化学反应式如下:
2HCO3 -+Ca(OH)2+Ca2+→2CaCO3↓+2H2O
2HCO3 -+2Ca(OH)2+Mg2+→2CaCO3↓+Mg(OH)2↓+2H2O
软化后形成的沉淀物通过膜过滤,截留下来的盐泥通过板框脱水机脱水后制砖,清液返回软化系统。
由于在软化阶段pH值已调节至11-12之间,离子氨绝大部分转化为游离氨,必须通过加酸转化为离子铵盐才能通过反渗透去除。
此时,渗滤液中仅以一价盐分为主,同时还有少量有机物,首先为避免有机物对普通反渗透膜的污染和较高的盐浓度对产水回收率的影响,可采用开放式流道的两级高压反渗透工艺,能够获得80%以上的产水回收率和较好的产水水质;然后再采用物料分离膜+蒸发的工艺将高压反渗透浓液中有机物和盐分分别提取,继而避免浓水的产生。同时,提取有机物也可以避免在蒸发过程中对蒸发浓缩倍率以及出盐质量的影响。最终,渗滤液几乎被全部回收为合格的外排水或回用水,形成的结晶盐(氯化钠和氯化钾占95%以上)可以对外销售,形成不到1%的高浓有机物(腐植酸)可以做为园林绿化用的有机缓释肥。
以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种废水处理系统,其特征在于,包括:
预处理系统,其对废水进行调节处理和沉淀处理,得到预处理废水;
第一处理系统,其对所述预处理废水进行厌氧处理和微生物截留,对经微生物截留后的废水进行软化和膜过滤,得到软化膜过滤出水;
第二处理系统,其将所述软化膜过滤出水中的游离氨转化成离子铵以得到转化后出水,对所述转化后出水进行高压反渗透处理、物料分离处理和蒸发结晶处理。
2.根据权利要求1所述的废水处理系统,其特征在于,所述第一处理系统包括:
厌氧处理和微生物截留子系统,其包括厌氧装置和微生物截留子系统,所述厌氧装置对所述预处理废水进行厌氧处理以获得厌氧出水,所述微生物截留子系统对所述厌氧出水中的微生物进行膜截留,同时对所述厌氧出水中的悬浮物进行过滤,得到澄清出水;
软化和膜过滤子系统,其包括软化子系统和膜过滤子系统,在所述软化子系统中对所述澄清出水投加碱性物质,形成絮凝细小颗粒物,所述膜过滤子系统将所述絮凝细小颗粒物进行过滤,得到所述软化膜过滤出水。
3.根据权利要求1所述的废水处理系统,其特征在于,所述第二处理系统包括:
游离氨调节子系统,其对所述软化膜过滤出水中的游离氨进行由游离氨到离子铵的转化,以得到游离氨调节子系统出水;
高压反渗透膜子系统,其对所述游离氨调节子系统出水进行高压反渗透处理,并得到高压反渗透膜透过液和高压反渗透浓水;
物料分离膜子系统,其对所述高压反渗透浓水进行物料分离处理,提取有机物后得到物料分离膜透过液;
蒸发结晶子系统,其对所述物料分离膜透过液进行蒸发结晶,得到蒸汽和蒸发结晶盐。
4.根据权利要求2所述的废水处理系统,其特征在于,所述厌氧处理和微生物截留子系统还包括:
微生物回流子系统,其将所述微生物截留子系统截留下的微生物回流至所述厌氧装置的进水。
5.根据权利要求2所述的废水处理系统,其特征在于,所述碱性物质包括氢氧化钙和氢氧化钠。
6.根据权利要求3所述的废水处理系统,其特征在于,所述游离氨调节子系统采用加酸调节,使游离氨转化成离子铵。
7.根据权利要求3所述的废水处理系统,其特征在于,所述高压反渗透膜子系统为两级高压反渗透膜子系统,所述高压反渗透膜子系统可承受压力大于等于6.0Mpa。
8.根据权利要求3所述的废水处理系统,其特征在于,所述物料分离膜子系统为对所述高压反渗透浓水进行有机物提取分离的物料膜系统。
9.根据权利要求3所述的废水处理系统,其特征在于,所述蒸发结晶子系统产生的蒸汽被用于对从所述预处理系统进入所述第一处理系统的预处理废水进行加热。
10.一种废水处理方法,其特征在于,包括:
预处理步骤,其对废水进行调节处理和沉淀处理,得到预处理废水;
第一处理步骤,其对所述预处理废水进行厌氧处理和微生物截留,对经微生物截留后的废水进行软化和膜过滤,得到软化膜过滤出水;
第二处理步骤,其将所述软化膜过滤出水中的游离氨转化成离子铵以得到转化后出水,对所述转化后出水进行高压反渗透处理、物料分离处理和蒸发结晶处理。
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