專利名稱：一種循環(huán)水排污水的處理回用方法
技術領域：
本發(fā)明屬于水處理技術中的污水再生利用技術領域，具體是涉及一種處理回用循 環(huán)水排污水的方法。
背景技術：
水資源緊缺是當今世界大多數(shù)地區(qū)所面臨的問題，尤其是在中國，隨著科技的飛 速發(fā)展和工業(yè)化水平的提高，水資源的緊缺越來越成為制約城市和工業(yè)發(fā)展的重要因素之 一，而循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是用水大戶，占工業(yè)總用水量的70%左右，所以，研究探索循環(huán)冷卻 水的節(jié)水工藝至關重要。
由于循環(huán)水是在水循環(huán)系統(tǒng)中長期反復使用，因而具有溶解性固體被濃縮、硬度 高、懸浮物增多、微生物滋生和腐蝕性增強等特征。目前常采用的解決手段是向水體中投加 阻垢劑、殺菌劑、緩蝕劑等藥劑來提高濃縮倍數(shù)，以實現(xiàn)節(jié)水運行。然而，即使實施了在上述 措施有效的情況下，循環(huán)水系統(tǒng)依然會有很大的排污量。以年產70萬噸的乙烯生產廠為 例，正常運行時循環(huán)水量達到52000m3/h，每小時需向循環(huán)水系統(tǒng)補充新鮮水800 900m3， 而循環(huán)水系統(tǒng)每小時的排污量也達到150 180m3，目前，對于如此大的排污量最普遍采用 的處理方式還是直接排放。雖然污水的處理和回用已經有比較多的研究和應用，但對工業(yè)循環(huán)水排污水的 處理和回用技術研究的公開報道和應用還很少。原因在于循環(huán)水排污水與造紙、石油煉 制、化工產品制造等行業(yè)工業(yè)生產中產生的各類含油污水或高濁污水在性質上有很大差別 (主要表現(xiàn)在高堿度和高硬度)，而循環(huán)水在系統(tǒng)中運行時為了保證阻垢和緩蝕作用，回用 補水還要求具有適當?shù)碾妼?，即，處理后還應保留一定的離子含量。這些因素也決定了對 循環(huán)水排污水的回用處理工藝不同于造紙工業(yè)、煉油工業(yè)和化工產品制造業(yè)所產生和排放 污水的處理。超濾和反滲透技術在水處理領域的應用已經非常普遍，尤其是近年來，水體脫鹽 技術領域開始普遍采用反滲透技術，該技術的核心部件是反滲透膜，但反滲透膜對進水的 水質要求苛刻，導致脫鹽處理的成本高，經濟性差。另一方面，如前面提到，循環(huán)水補水需要 一定的離子含量，電導率一般在500 μ s/cm左右，而反滲透出水電導率一般在幾十μ s/cm 以下，由于需和其它水源勾兌后方可作補水使用，作為回用水一定程度上造成了資源浪費， 且循環(huán)水排污水高堿度、高硬度的特點會造成反滲透工藝消耗大量的酸和阻垢劑。盡管國 內已經出現(xiàn)多例采用反滲透技術的海水淡化示范工程以及高含鹽廢水脫鹽工程，但專門對 循環(huán)水排污水進行脫鹽回用的實例極少見報。中國專利申請200610150162. 9公開了 “一種工業(yè)循環(huán)水排污水的處理方法”，該 方法主要是將工業(yè)循環(huán)水排污水經過絮凝沉淀、過濾處理后，一部分直接作為循環(huán)水系統(tǒng) 的補水回用，另一部分經過納濾系統(tǒng)處理后回用，通過將二者按照一定的比例混合后加入 到循環(huán)水中，達到工業(yè)循環(huán)水的重復利用、減少系統(tǒng)新鮮水補水量和排污量的目的。出于考 慮到循環(huán)水沒有必要去除所有的離子(鹽)，以及納濾膜的特點，該方法對排污水的處理采用了納濾工藝，與反滲透膜技術相比，在實現(xiàn)對排污水回用處理的同時，還具有運行成本降 低的優(yōu)點。為了使水體達到納濾膜的進水要求，這部分排污水需要先預處理，例如，其實施 例中記載的排污水在進入納濾膜前，還經過了絮凝、過濾和中空纖維超濾的處理，可見，該 方法實施中，為阻止膜結垢以及延長膜壽命需要的預處理投資很高，而對于納濾膜，還存在 運行過程需消耗大量的酸和阻垢劑，以及運行壓力過高而造成運行成本增加的缺陷，且利 用納濾膜處理，出水中的離子含量遠遠小于循環(huán)水系統(tǒng)中需要保留的離子含量，不但不能 滿足循環(huán)水補水的電導率需要，而且一定程度上也造成了資源浪費。采用電吸附裝置處理回收排污水也是近年來的研究方向，其原理是利用電極和液 體界面處的雙電層進行離子的儲存和釋放，實現(xiàn)對污水進行脫鹽處理后作為循環(huán)水補水。 但為了達到電吸附裝置的進水指標，前期還需要非常復雜的預處理流流程，例如需要經歷 混凝_砂濾_纖維球過濾_超濾_保安過濾后才能進行電吸附。不僅工藝流程復雜，處理 過程由于電極再生時間較長(占到運行時間的1/4 1/2)，使整個處理過程成為間歇操作， 設備利用效率和產水率都很難提高。另外，由于電極材料的限制造成吸附量有限，導致脫鹽 率不高，通常只適合低含鹽水的再生利用，處理高含鹽廢水會存在設備繁多、占地面積大等 缺陷
發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種對工業(yè)循環(huán)水排污水的處理回用方法，該方法是針對工業(yè)循環(huán) 水系統(tǒng)的運行特點和排污水的性質，通過一套科學合理的處理工藝，避免了納濾、反滲透技 術運行成本高的問題，并且處理后的排污水保留了一定的離子含量，使出水滿足循環(huán)水系 統(tǒng)回用水水質要求，本發(fā)明的方法適合循環(huán)水系統(tǒng)高含鹽、高硬度的特點，更可有效實現(xiàn)循 環(huán)水排污水的連續(xù)處理和產水。循環(huán)水是在例如化工生產和熱力設施系統(tǒng)中循環(huán)運行的工業(yè)用水，為了保護化工 設備和熱力設施，也為了保證循環(huán)水系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行，循環(huán)水系統(tǒng)的防腐蝕和抑制結 垢是首要問題，所以，循環(huán)水中都需要加入阻垢劑。循環(huán)水系統(tǒng)中應用最廣泛的為聚磷酸鹽 或有機膦酸以及與其它緩蝕劑復配使用(復合水處理劑)以增加協(xié)同作用。由于工業(yè)循環(huán) 水長期在設施的管路中運行，阻垢劑的阻垢和緩蝕作用體現(xiàn)在二個方面以聚磷酸鹽為例， 當水中具有溶解氧和適量的鈣離子時，聚磷酸鹽在水中生成的長鏈的陰離子容易吸附在微 小的碳酸鈣晶粒上，同時這種陰離子也易與CO32-發(fā)生離子置換，這種置換過程發(fā)生在分散 于水中的全部鈣離子層上，從而防止了碳酸鈣的析出；同時，聚磷酸鹽還能螯合水中Ca2+、 Mg2+等離子，形成單環(huán)螯合物和雙環(huán)螯合物，這些水處理藥劑與鈣及許多金屬陽離子形成螯 合物，也能使含鐵和錳的水穩(wěn)定，在金屬管路表面形成保護膜，從而起到保護管路的緩蝕作 用。也就是說，循環(huán)水補水中需要存在一定的離子含量，方可保證阻垢和緩蝕作用的發(fā)生。 基于這樣的考慮，本發(fā)明的處理方法要求對排污水適度脫鹽，使最終的出水保留一定的含 鹽量，更滿足循環(huán)水回用水的要求。本發(fā)明提供了一種循環(huán)水排污水處理回用方法，該方法包括如下步驟向循環(huán)水排污水中投加聚丙烯酰胺(PAM)絮凝劑進行絮凝反應，絮凝劑加入量為 4-8mg/升污水，絮凝反應時間控制至少5分鐘；絮凝反應后的排污水進入高效氣浮池，氣浮時間控制為至少10分鐘，使小密度懸浮物和膠體上升至液面通過刮渣系統(tǒng)排出，而氣浮水排入過濾池，過濾后排出；向上述過濾后的排水中加酸調節(jié)水體堿度，使水體的朗格利爾飽和指數(shù)不大于2. 0，并加入阻垢劑，送至保安過濾器，進一步過濾截流水中的懸浮物；從保安過濾器過濾后的出水送入頻繁倒極電滲析系統(tǒng)進行脫鹽處理，該頻繁倒極 電滲析處理后的出水供作為循環(huán)水補水。根據(jù)本發(fā)明的方法，采用絮凝-氣浮-過濾、保安過濾和頻繁倒極電滲析技術的有 機集成，更有針對性地實現(xiàn)對循環(huán)水排污水的除濁、脫鹽處理。根據(jù)循環(huán)水排污水的具體特 點，本發(fā)明使用的絮凝劑是PAM，要求在排污水進入絮凝區(qū)同時加入(可以是管路中加入， 或排污水進入絮凝區(qū)時加入)，為達到絮凝目的，絮凝反應中控制污水沿水流方向的速度梯 度和混合強度呈逐漸減小，且控制絮凝反應時間為5-8分鐘。具體地，排污水進入絮凝區(qū)的 初期流速應達到對水體施加劇烈攪拌混合的效果，隨后使攪拌強度放緩，利于形成絮凝體 而促使水體中的膠體和顆粒物脫穩(wěn)，然后更進一步降低水流的速度梯度和攪拌強度，為絮 凝反應和絮凝體的長大提供足夠的時間。該過程可以通過任何可行的方法實現(xiàn)，例如，可以 在絮凝區(qū)設置若干間隔不同的折流擋板，配合流速控制，調節(jié)水體的流動狀態(tài)，實現(xiàn)水體的 攪拌強度和流動狀態(tài)控制。當然，該絮凝過程也可以在輸水管道中完成。絮凝過程的另一個關鍵在于絮凝劑PAM的使用，PAM在污水絮凝處理中一般作為 助凝劑使用，主要是配合聚鋁、聚鐵等常規(guī)絮凝劑提高絮凝效果，而本發(fā)明針對循環(huán)水排污 水的性質選擇單獨投加PAM。由于PAM是一種高分子物，通過吸附水中的粒子形成橋鏈結構 來使粒子聚集實現(xiàn)絮凝，研究發(fā)現(xiàn)，PAM投加量太小時難以達到絮凝效果，投加量太大，絮凝 劑在顆粒表面覆蓋率過高，產生再穩(wěn)(護膠)現(xiàn)象，不利于絮凝體的進一步脫穩(wěn)。結合循環(huán) 水水質特點，本發(fā)明確定絮凝劑加入量為4-8mg/升污水(4-8ppm)。反應后的絮凝水進入高效氣浮裝置，在這里，脫穩(wěn)后的大密度懸浮物和膠體隨氣 浮水排入過濾區(qū)，脫穩(wěn)后的小密度懸浮物及膠體由于釋放器釋放的微氣泡(50μπι左右)黏 附而上升至液面，通過改變污染物的界面張力實現(xiàn)固液分離，通過刮渣系統(tǒng)排出，實現(xiàn)對水 體中懸浮物和膠體顆粒的去除。為達到處理效果(降低排污水的濁度)，氣浮過程的時間至 少10分鐘，綜合考慮到處理成本和設備體積，優(yōu)選為10-20分鐘。高效氣浮的裝置和具體 操作，均為常規(guī)技術。優(yōu)選地，氣浮過程的回流比(用于產生溶氣水的水量占總進水量的比 例)不低于20%。試驗結果顯示，循環(huán)水的應用特點決定了其排污水中的固體懸浮物含量 一般是彡50mg/L(或者說濁度彡50NTU)，所以，控制氣浮過程的回流比不低于20%，即可滿 足出水濁度彡3. ONTU的處理要求。來自氣浮池的氣浮水排入過濾區(qū)，濾除水體中的懸浮物和雜質，即可進入后續(xù)保 安過濾和電滲析脫鹽工序。本發(fā)明方法對氣浮水過濾采用設置有濾料的過濾池，優(yōu)選使濾 料層高度與濾料粒徑之比至少達到1000，例如，可以設置石英砂和無煙煤雙層濾料層。為 利于工業(yè)化連續(xù)處理，優(yōu)選對氣浮水的過濾是采用至少4個并聯(lián)設置并相互獨立的濾池處 理，每個濾池均設置有氣浮水進水口和過濾水排水口，并分別可獨立控制。隨著水中懸浮物 和雜質以及顆粒物被截留在濾料上，會導致過濾流量衰減，此時需要反洗，因為本發(fā)明采用 了并聯(lián)的濾池，當某個濾池停止進水進行反洗時，其余濾池仍正常工作，實現(xiàn)了連續(xù)處理和 產水。所以，本發(fā)明的方法優(yōu)選還包括依次對濾池進行反沖洗，并且，在對其中一個濾池反 沖洗時，其它濾池維持正常的過濾處理。
申請人的研究發(fā)現(xiàn)，對于一般天然水或硬度較低的廢水，脫鹽處理時加阻垢劑即 可達到防止碳酸鈣結垢的效果，然而，由于循環(huán)水的高硬度和高堿度(高PH)特點，按照常 規(guī)用量單獨投加阻垢劑往往不奏效，從阻垢和脫鹽效果以及經濟效益考慮，本發(fā)明采用在 線加酸調節(jié)水體堿度同時投加阻垢劑的方案，將水體的朗格利爾飽和指數(shù)(LSI)降至可以 用阻垢劑的范圍，再加入適量阻垢劑則可有效防止碳酸鈣的結垢。從中和堿度考慮，適量的 硫酸和鹽酸等無機酸均可使用，但為減少鈣、鋇等金屬硫酸鹽的沉淀，優(yōu)選使用鹽酸，并優(yōu) 選調節(jié)水體的朗格利爾飽和指數(shù)在-1 2。所謂朗格利爾飽和指數(shù)(LSI)是利用飽和pH和飽和指數(shù)的概念來判斷碳酸鈣在 水中是否會析出，即，LSI =實際pH-飽和pH，結論是LSI >0時表明水中存在結垢的趨 勢，LSI = 0時表明水質處于平衡狀態(tài)(穩(wěn)定)，既不腐蝕也不結垢，LSI < 0時表明水中存 在腐蝕的趨勢。在實際操作中，可控制過濾出的給水至合適的PH范圍基本上中性(一般為 pH6-7)。本發(fā)明采用加酸調節(jié)水體堿度同時投加阻垢劑，相比于通常只加阻垢劑的方法所 具有的好處在于減少了阻垢劑用量，在保證水質的同時提高了經濟性，而對堿度的調節(jié) 也 有效抑制了碳酸鈣的結垢趨勢，利于脫鹽設備的長期穩(wěn)定運行。由于酸物質的使用，本發(fā)明 工藝中阻垢劑的加入量為2 5ppm(2 5mg/升水)即可。所用阻垢劑可以為水處理領 域常用和公知的添加劑，例如羥基亞乙基二磷酸(HEDP)、聚丙烯酸(PAA)、聚天門冬氨酸 (PASP)、氨基三亞甲基瞵酸(ATMP)等。在脫鹽處理前，還需要使酸調節(jié)后的過濾出水進入保安過濾器，進一步截流水中 懸浮物，以進一步保證頻繁倒極電滲析的進水水質。本發(fā)明使用的保安過濾器沒有特殊限 制，保安過濾器內可以設置有孔徑為不大于5 μ m的PP濾芯，具體操作均為常規(guī)技術。如前面已經介紹，本發(fā)明的工藝采用電滲析操作對前期進行了絮凝-氣浮_過濾 以及保安過濾的排水實施脫鹽處理，使其達到回用水標準。在脫鹽過程中實施的頻繁倒極 電滲析，是一種將離子交換膜技術和離子電遷移技術相結合的除鹽技術，利用陰陽離子交 換膜交替排列于正負極(電極)之間，并利用隔板分開，組成除鹽(淡化)和濃縮兩個系統(tǒng)， 含鹽水體進入后，在直流電場作用下，陽離子和陰離子分別向負極和正極遷移，由于陽離子 交換膜和陰離子交換膜的阻擋，淡室中的鹽水被淡化，濃室(淡室相鄰的一對陰陽離子交 換膜之間的空間)中的鹽水被濃縮，達到脫鹽的效果。由于濃室中鹽度的不斷濃縮(離子 濃度不斷增大)，造成濃室中部分鹽類的離子濃度乘積接近或超過容度積。此時，碳酸鈣等 鹽類的結垢趨勢增強，進而影響脫鹽效果。為防止鈣鎂離子過度堆積成垢而形成的結垢現(xiàn) 象對設備的損壞以及對脫鹽處理效果的影響，需要采用定期倒換電極電位的方式，運行一 段時間后通過倒極改變電滲析離子交換膜附近的酸堿環(huán)境，達到阻止鹽類結垢物晶核的生 成，同時溶解已生成碳酸鈣的目的。從而抑制了離子交換膜附近的結垢趨勢，保證脫鹽效 果、延長了離子交換膜的使用壽命?，F(xiàn)有技術中，具有可實現(xiàn)定期改變電極電位特性的電滲 析裝置稱為頻繁倒極電滲析裝置。水中含鹽量和硬度大小是影響電滲析處理中倒極頻率的最主要參數(shù)，隨著處理水 體的鹽含量增加、硬度增大，倒極頻率應逐漸增大，即，倒極時間間隔相應縮短。本發(fā)明的研 究發(fā)現(xiàn)，針對循環(huán)水排污水的特點，電導率彡4000μ s/cm，總硬度彡1600mg/L，并考慮實際 生產中的經濟性，倒極時間間隔一般控制30min-2h。即，按照本發(fā)明的處理工藝，所述循環(huán)水排污水的電導率< 4000μ s/cm，總硬度< 1600mg/L，經頻繁倒極電滲析處理后的出水脫 鹽率為70-90%。從而在達到對循環(huán)水排污水進行處理時部分保留了循環(huán)水系統(tǒng)所需的離 子，同時滿足循環(huán)水回用水的水質要求。
本發(fā)明所采用的頻繁倒極電滲析裝置的規(guī)格(淡化室和濃縮室的設置)根據(jù)所 處理水體的性質確定，所采用的離子交換膜可采用本行業(yè)內常用的產品，通常情況下，采 用有機離子交換膜，例如，磺酸型陽離子交換膜和季胺型陰離子交換膜，兩種膜孔徑均為 Ι-lOhm，不允許水分子通過，離子選擇透過率大于95%，以完成溶液的凈化和離子濃縮。對 于離子交換膜的選擇，本發(fā)明沒有特殊要求。根據(jù)本發(fā)明的處理工藝，除以上說明外，控制適當操作壓力利于達到預期的處理 效果，具體地，排污水在絮凝、氣浮和過濾處理過程的溶氣操作壓力為不低于0. 30MPa，在頻 繁倒極電滲析過程的運行壓力為0. 05-0. 30MPa，優(yōu)選為0. 05-0. IOMpa0總之，本發(fā)明針對目前國內工業(yè)循環(huán)水排污水的水質現(xiàn)狀和性質，提出了一種專 用的水處理工藝，沒有采用水處理技術中常用的納濾、超濾、反滲透等運行成本高、預處理 要求程度高的工藝，免去了對納濾膜和反滲透膜易污染的顧慮，也避免了電吸附技術不能 連續(xù)產水、再生時間長、以及不適合高含鹽排污水回用的缺陷，將幾種常用和簡便的處理技 術有機結合，實現(xiàn)連續(xù)產水，產水率不低于75%，且處理后的水質滿足《污水再生利用工程 設計規(guī)范》(GB50335-2002)中有關再生水用作冷卻用水的水質控制指標。


圖1示意了本發(fā)明的處理系統(tǒng)及工藝流程。圖2是本發(fā)明實施例中使用的用于實現(xiàn)絮凝-氣浮-過濾一體化操作的處理裝置 結構示意圖。圖3是圖2中絮凝_氣浮-過濾一體化處理裝置的俯視示意圖。圖4是本發(fā)明實施例所用的絮凝_氣浮_過濾一體化處理裝置中各輸水管路設置 方式的示意圖。
具體實施例方式以下結合具體實施方案詳細說明本發(fā)明的內容和實施效果，但不能認為是對本發(fā) 明可實施范圍的限定。本發(fā)明的主要工藝流程請參見圖1，來自循環(huán)系統(tǒng)的循環(huán)水排污水由提升泵經排 污水入口 11送至絮凝區(qū)1，同時投加絮凝劑PAM，控制待處理排污水的流速，使其在進入絮 凝區(qū)的初期被劇烈攪拌混合，隨后放緩攪拌強度的程度，利于形成絮凝體而促使水體中的 膠體和顆粒物脫穩(wěn)，然后更進一步降低速度梯度和攪拌強度，為絮凝反應和絮凝體的長大 提供足夠的時間，污水在絮凝區(qū)1中的絮凝反應時間一般控制5min Smin ；經絮凝反應的 水體隨后進入接觸室3，在接觸室內與釋放器2釋放出的溶氣水充分混合(該溶氣水是由 空壓機45向溶氣罐44中輸送空氣并與回流泵46向溶氣罐44中輸送的水、或來自濾池排 水口的水充分混合溶解后得到)，絮凝水與溶氣水混合后排入氣浮區(qū)4 ；在氣浮區(qū)4中，脫 穩(wěn)的膠體以及懸浮物被溶氣水中的微氣泡黏附，小比重的膠體與懸浮物隨微氣泡上升，大 比重的膠體與懸浮物下沉去過濾區(qū)6過濾，上層的懸浮物由刮渣系統(tǒng)5排出，實現(xiàn)絮凝-氣浮-過濾一體化操作。來自過濾區(qū)6的出水經加酸調節(jié)pH并加入阻垢劑后，送入保安過濾器7進一步去 除懸浮物，以滿足電滲析的進水水質要求。
經保安過濾后的出水進入頻繁倒極 電滲析系統(tǒng)8進行脫鹽處理，處理后的出水滿 足《污水再生利用工程設計規(guī)范》(GB50335-2002)中有關再生水用作冷卻用水的水質控制 指標，因此作為循環(huán)水補水。采用本發(fā)明上述處理工藝對一個工業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)(循環(huán)水量52000m3/h，補水量 700 800m3/h，排污水量為150m3/h)的排污水進行處理，考察相關條件改變對處理結果的影響。利用本發(fā)明上述工藝過程，分別考察絮凝劑PAM投加量和氣浮過程回流比對污水 濁度去除效果的影響，以及本發(fā)明整套工藝對排污水脫鹽率的影響。提升循環(huán)水排污水送入絮凝區(qū)，同時加入了絮凝劑PAM，實施絮凝_氣浮_過濾預 處理，經處理后去除污水中的懸浮物、膠體以及部分有機物。過濾池的出水濁度小于3NTU， COD小于10. Omg/L。先向該出水加鹽酸實施酸度調節(jié)控制LSI為-1 2(也可以控制水體 PH在6-7)，然后將加入阻垢劑的水體送入保安過濾器，進一步去除懸浮物。保安過濾器的出水利用頻繁倒極電滲析系統(tǒng)進行適度脫鹽處理，得到的產水(淡 水)回循環(huán)水池作為回用補水，濃水排放。設備及運行參數(shù)1、絮凝-氣浮-過濾過程溶氣工作壓力0.35MPa，流量3.0m3/h ；絮凝時間為 6min，氣浮及過濾時間為17min。2、酸度調節(jié)的pH范圍為6. 0 7. 0，阻垢劑投加量為3. Omg/L。3、保安過濾器過濾精度為彡5 μ m。4、頻繁倒極電滲析操作壓力為0. 06 0. IOMPa,電壓30 50VDC，膜采用聚乙 烯異相離子交換膜，(購自上海上化水處理材料有限公司，產品型號3361BW)，膜的尺寸為 400mmX800mm,四級四段排列方式。循環(huán)水排污水在一定范圍內變化時，分別測定原水濁度以及濾池排水口的水樣濁 度，列為表一中的進水濁度和出水濁度，分別計算濁度去除率，均列于表一中。表一絮凝劑PAM投加量對排污水濁度脫除的影響 從上表一看出，隨著絮凝劑PAM投加量的增加，出水濁度降低(正常運行條件下， 來水的濁度在后續(xù)的保安過濾及倒極電滲析脫鹽處理中基本無變化，所以，濾池排出水的 濁度基本為最終產水的濁度)，濁度去除率升高，當絮凝劑投加量大于4. Omg/L時，出水濁度可達到3. ONTU以下，濁度去除率大于89%。由于頻繁倒極電滲析對進水濁度的要求為小 于3. 0NTU，綜合考慮成本和處理要求確定絮凝劑投加量優(yōu)選為4. 0-8. Omg/L。進水濁度為28-30NTU，進水量為3. 0m3/h絮凝劑投加量為6. Omg/L,阻垢劑投加量 3. Omg/L，進行處理試驗，考察氣浮過程回流比變化對除濁效果的影響。設備及運行參數(shù)如 下1、絮凝-氣浮-過濾過程溶氣工作壓力0.35MPa，流量3.0m3/h ；絮凝時間為 6min，氣浮及過濾時間為17min。2、酸度調節(jié)的pH范圍為6. O 7. O。3、保安過濾器過濾精度為≤5 μ m。4、頻繁倒極電滲析操作壓力為0. 06 0. IOMPa,電壓30 50VDC，膜采用聚乙 烯異相離子交換膜，(購自上海上化水處理材料有限公司，產品型號3361BW)，膜的尺寸為 400mmX800mm,四級四段排列方式。表二氣浮過程不同回流比時的進出水濁度去除率 由上表二可以看出，對于循環(huán)水排污水的濁度狀況(濁度一般在10-50NTU)，采用 本發(fā)明的處理工藝，隨著CRP-D回流比的增大，濁度去除率提高。當回流比大于20%以后， 濁度去除率提高很小。綜合考慮處理效果和運行成本，把回流比定為不低于20%。為了考察本發(fā)明工藝對循環(huán)水排污水的脫鹽效果，在不同的進水電導率下，分別 測定了產水的脫鹽率。處理結果如表三所示。設備及運行參數(shù)絮凝-氣浮-過濾溶氣工作壓力0. 35MPa,流量3. 0m3/h ；絮凝時間為6min，絮凝 劑PAM投加量5. Omg/L，氣浮及過濾時間為17min，回流比為20%。PH調節(jié)范圍為6. O 7. 0，絮凝劑投加量5mg/L，阻垢劑投加量為3ppm。保安過濾器過濾精度為< 5 μ m。頻繁倒極電滲析操作壓力為0.06-0. IOMPa,電壓30 50VDC，膜采用聚乙烯 異相離子交換膜(購自上海上化水處理材料有限公司，產品型號3361BW)，膜尺寸為 400mmX800mm,四級四段排列方式。表三不同進水電導率時的脫鹽率 從上表三可以看出，隨著進水電導率的升高，脫鹽率出現(xiàn)輕微的波動，但脫鹽率的大小受進水電導率的變化影響較小。進水電導率在2100 3350 μ s/cm之間變化時，脫鹽 率為81%左右。實施例1本發(fā)明工藝采用的處理系統(tǒng)的具體實施例請結合圖1-圖4，本實施例提供了一種用于循環(huán)水排污水的回用處理系統(tǒng)，包括 絮凝_氣浮_過濾一體化裝置、保安過濾器和頻繁倒極電滲析裝置，其中，絮凝-氣浮-過濾一體化裝置設有絮凝區(qū)1、氣浮區(qū)4和過濾區(qū)6，絮凝區(qū)1設有排污水入口 11，且絮凝區(qū)1與氣浮區(qū)4相連；絮凝區(qū)1中設置多個折流擋板12，這些折流擋 板12的設置間距沿水流方向逐漸增大，且與氣浮區(qū)4相鄰的間距形成接觸室3，其中設有 溶氣水釋放機構的溶氣水釋放器2 ；氣浮區(qū)4設有刮渣機5、排渣口 51和氣浮池排水口 41， 氣浮池排水口 41通過管路42與過濾區(qū)6的濾池進水口 62相連；本實施例中過濾區(qū)6由五 個并聯(lián)設置并相互獨立的濾池61組成，且每個濾池均設置有獨立控制的濾池進水口 62、反 洗水進水口 63、濾池排水口 64和反洗水排水口 65，濾池進水口 62和反洗水進水口 63分別 通過管道與氣浮池排水口 41和反洗水集水池相通，濾池排水口 64通過管道與保安過濾器 7相連，同時也通過三通閥與反洗水集水池相連通；保安過濾器7的出水口與頻繁倒極電滲析裝置8相連。上述絮凝_氣浮_過濾一體化裝置中，絮凝區(qū)1通過三個折流擋板12的設置，可實 現(xiàn)調控排污水的流速，如圖2所示，排污水入口 11通過管路與排污水集水池10相連，使排 污水經水泵提升進入處理系統(tǒng)(通過排污水入口 11或之前管路上的絮凝劑投加口 13加入 絮凝劑PAM)。在絮凝區(qū)1中，由于折流擋板12的間隔沿水流方向逐漸增大，且使水體的流 動呈“S”型，這樣，當排污水進入絮凝區(qū)后，在折流擋板的影響下水體流速減慢以致攪拌強 度減弱，利于水體與絮凝劑的混合絮凝形成絮凝體而促使水體中的膠體和顆粒物脫穩(wěn)。絮 凝區(qū)1與氣浮區(qū)4相鄰的最后一個折流擋板12間距形成接觸室3，絮凝反應后的絮凝水與 溶氣水釋放器2釋放的溶氣水接觸作用，共同進入氣浮區(qū)4。如圖2和圖3所示，本實施例的處理系統(tǒng)中，絮凝區(qū)1和氣浮區(qū)4設于過濾區(qū)6的 上部，水體可依靠重力流在濾池中完成過濾，并且使整個裝置連接緊湊，節(jié)省了占地面積。 氣浮區(qū)4即為常規(guī)的高效氣浮裝置，設置有提供微氣泡和溶氣水的釋放器2，其通過管路連 通到溶氣罐44，而溶氣水的補水則可來自氣浮水或濾池排水，所以，可以是在氣浮區(qū)設有溶 氣水取水口 43，也可以如圖1所示，于濾池排水口設置溶氣水取水口，將部分過濾出水輸入 溶氣罐44 ；與現(xiàn)有技術相同，溶氣罐44同時連接空壓機45，空壓機45提供溶氣水所需空 氣，如圖1，溶氣水是由空壓機45向溶氣罐44中輸送空氣并與回流泵46向溶氣罐44中輸 送的來自溶氣水取水口 43、或來自濾池排水口的水充分混合溶解后得到。如圖2所示，過濾區(qū)6的濾池內設置有濾料層60，濾料層60上部留有適當?shù)姆?洗空間，反洗水進水口 63和過濾池排水口 64設于濾料層60下方的濾池壁上，濾池進水口 62和反洗水排水口 65設于濾料層60上方的濾池壁部。參閱圖4，本實施例處理系統(tǒng)的絮 凝-氣浮-過濾一體化裝置中，過濾區(qū)6由五個獨立的濾池61并聯(lián)構成，每個濾池均設置了 可獨立控制的濾池進水口 62、反洗水進水口 63、濾池排水口 64和反洗水排水口 65，這些進 水口和排水口均通過并聯(lián)管路連通到總管路，并利用電動閥控制開啟和關閉。五個濾池都 獨立進水和排水，可以同時工作承擔過濾流量提供后序產水。過濾一定時間，依次對每個濾 池輪流反沖洗操作，一個濾池反洗時，其余四個濾池正常工作并分擔反洗濾池的進水流量。具體操作可以是(以第一個濾池為例)，關閉該濾池濾池進水口的電動閥602，停止該濾池 進水，維持濾池排水口 64的電動閥604開啟，待該濾池內排空水后，關閉該電動閥604，同時 開啟該濾池反洗水進水口的電動閥603和該濾池反洗水排水口的電動閥605，并連鎖啟動 反洗泵(圖中未示)，對該濾池進行反洗。整個反洗過程中，其余四個濾池保持正常運行，提 供產水。該濾池反洗后關閉反洗水的進、出口電動閥，開啟濾池進水口電動閥602和濾池排 水口電動閥604，進入正常過濾作業(yè)，間隔一定時間，這樣依次順序對下一個濾池進行反洗。參閱圖1，絮凝-氣浮-過濾一體化裝置的濾池排水口 64通過管路與保安過濾器 7相連，使來自過濾區(qū)6的污水中的懸浮物進一步被截流，以保證頻繁倒極電滲析的進水水 質。保安過濾器沒有特殊限制，本實施例保安過濾器內可以設置有孔徑為5 y m的PP濾芯， 具體結構和操作均為常規(guī)技術。根據(jù)工藝需要，此時需要向水體中加入酸物質和阻垢劑，所 以管路中可以設有酸物質和阻垢劑的在線投加口 71，并且管路中串設提升水泵72。保安過濾器7的出水口通過管路與頻繁倒極電滲析裝置8相連，使經過保安過濾 器處理后的水體進入頻繁倒極電滲析裝置被適度脫鹽，從排水口 83排出的產水提供循環(huán) 水補水。該頻繁倒極電滲析裝置8中設置的極板81、離子交換膜82的結構，以及該裝置的工 作原理均為現(xiàn)有技術。根據(jù)循環(huán)水及其排污水的性質，循環(huán)水排污水的電導率< 40001； s/ cm，總硬度< 1600mg/L，倒極時間間隔一般控制30min-2h，經頻繁倒極電滲析處理后的出 水脫鹽率達到70-90%，從而在對循環(huán)水排污水進行處理時保留了循環(huán)水系統(tǒng)所需的離子， 同時滿足循環(huán)水回用水的水質要求。離子交換膜可采用本行業(yè)內常用的產品，通常情況下， 采用有機離子交換膜，例如，磺酸型陽離子交換膜和季胺型陰離子交換膜，兩種膜孔徑均為 1-lOnm，不允許水分子通過，離子選擇透過率大于90%，以完成溶液的凈化和離子濃縮。實施例2循環(huán)水排污水處理回用實施例由于各地區(qū)水質差異嚴重，循環(huán)水濃縮倍數(shù)各地區(qū)也不盡相同，因此循環(huán)水排污 水和新鮮補水水質也存在很大差別。本案申請人統(tǒng)計了全國9個地區(qū)15個循環(huán)水場的循 環(huán)水排污水和新鮮水補水水質。具體統(tǒng)計結果如下表所示表四2007年全國9個地區(qū)15個循環(huán)水場循環(huán)水排污水和補水水質統(tǒng)計表 從表四中統(tǒng)計結果可以看出，蘭州石化循環(huán)水和全國9個地區(qū)的14個水場對比， 含鹽量水平除了低于撫順空分和齊魯石化循環(huán)水的含鹽量水平之外，均高于其它地區(qū)水場 的含鹽量水平；濁度除了低于遼陽和大連二循和撫順化塑循環(huán)水外均高于其他10個水場 的濁度水平。也就是說，蘭州石化的循環(huán)水水質在全國各地的循環(huán)水水質中屬于相對較惡 化的水平。所以，本實施例中采用本發(fā)明以及實施例1記載的處理工藝和處理系統(tǒng)在蘭州石 化循環(huán)水場進行了 3噸/時規(guī)模的水處理實驗。實驗參數(shù)絮凝-氣浮-過濾溶氣工作壓力0. 35MPa,流量3. 0m3/h ；絮凝時間為6min，絮凝 劑PAM投加量5. Omg/L，氣浮時間為17min，氣浮回流比為20%。PH調節(jié)范圍為6. 0 7. 0，阻垢劑投加量為3. Oppm。保安過濾器過濾精度為< 5 μ m。頻繁倒極電滲析操作壓力為0.05-0. IOMPa,電壓30 50VDC，膜采用聚乙烯 異相離子交換膜(購自上海上化水處理材料有限公司，產品型號3361BW)，膜尺寸為 400mmX800mm,四級四段排列方式。工藝過程如圖1。進、出水水質如下表五。
表五待處理排污水的進水及產水水質(與國標的對比) 從上表五可以看出，本發(fā)明處理工藝的產水水質滿足《污水再生利用工程設計規(guī) 范》(GB50335-2002)中再生水用作循環(huán)冷卻水的所有水質標準。
權利要求
一種循環(huán)水排污水處理回用方法，該方法包括如下步驟向循環(huán)水排污水中投加聚丙烯酰胺絮凝劑進行絮凝反應，絮凝劑加入量為4-8mg/升污水，絮凝反應時間控制至少5分鐘；絮凝反應后的排污水進入高效氣浮池，氣浮過程的時間控制為至少10分鐘，使小密度懸浮物和膠體上升至液面通過刮渣系統(tǒng)排出，而氣浮水排入過濾池，過濾后排出；向上述過濾后的排水中加酸調節(jié)水體堿度，使水體的朗格利爾飽和指數(shù)不大于2.0，并加入阻垢劑，送至保安過濾器，進一步過濾截流水中的懸浮物；從保安過濾器的過濾出水送入頻繁倒極電滲析系統(tǒng)進行脫鹽處理，該頻繁倒極電滲析處理后的出水供作為循環(huán)水補水。
2.根據(jù)權利要求1所述的循環(huán)水排污水處理回用方法，其中，絮凝反應中控制污水沿 水流方向的速度梯度和混合強度呈逐漸減小，且控制絮凝反應時間為5-8分鐘。
3.根據(jù)權利要求1所述的循環(huán)水排污水處理回用方法，其中，氣浮過程的回流比不低 于 20%。
4.根據(jù)權利要求1所述的循環(huán)水排污水處理回用方法，其中，對氣浮水過濾采用設置 有濾料的濾池，濾料層高度與濾料粒徑之比至少達到1000。
5.根據(jù)權利要求1所述的循環(huán)水排污水處理回用方法，其中，對過濾后的排水加酸調 節(jié)酸度時，選擇的酸為鹽酸，并調節(jié)水體的朗格利爾飽和指數(shù)在-1 2。
6.根據(jù)權利要求1或5所述的循環(huán)水排污水處理回用方法，其中，阻垢劑的加入量為 2 5ppm。
7.根據(jù)權利要求1所述的循環(huán)水排污水處理回用方法，其中，所述循環(huán)水排污水的 電導率彡4000 u s/cm,總硬度彡1600mg/L，經頻繁倒極電滲析處理后的出水脫鹽率為 70-90%。
8.根據(jù)權利要求1或7所述的循環(huán)水排污水處理回用方法，其中，經絮凝、氣浮和過濾 處理的出水濁度不大于3. 0NTU。
9.根據(jù)權利要求1或7所述的循環(huán)水排污水處理回用方法，其中，頻繁倒極電滲析的倒 極間隔時間為30分鐘-2小時。
10.根據(jù)權利要求1或4所述的循環(huán)水排污水處理回用方法，其中，氣浮水采用至少4 個并聯(lián)設置并相互獨立的濾池處理，每個濾池均設置有濾池進水口和清水出水口。
11.根據(jù)權利要求10所述的循環(huán)水排污水處理回用方法，其中，該方法還包括依次對 濾池進行反沖洗，并且，在對其中一個濾池反沖洗時，其它濾池維持正常的過濾處理。
12.根據(jù)權利要求1所述的循環(huán)水排污水處理回用方法，其中，排污水在絮凝、氣 浮和過濾處理過程的溶氣壓力為不低于0. 30MPa，在頻繁倒極電滲析過程的運行壓力為 0. 05-0. 30Mpa，優(yōu)選壓力 0. 05-0. lOMPa。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種對工業(yè)循環(huán)水排污水的處理回用方法，該方法包括向循環(huán)水排污水中投加聚丙烯酰胺絮凝劑進行絮凝反應，絮凝劑加入量為4-8mg/升污水，絮凝反應時間控制至少5分鐘；絮凝反應后的排污水進入高效氣浮池，氣浮過程的時間控制為至少10分鐘，氣浮水排入過濾池，過濾后排出；向上述過濾后的排水中加酸調節(jié)水體堿度及加入阻垢劑，并送至保安過濾器；從保安過濾器的過濾出水送入頻繁倒極電滲析系統(tǒng)進行脫鹽處理，該頻繁倒極電滲析處理后的出水供作為循環(huán)水補水。本發(fā)明的方法不使用運行成本高的納濾、反滲透技術，并且處理后的排污水保留了一定的離子含量，使出水滿足循環(huán)水系統(tǒng)回用水水質要求，更可有效實現(xiàn)污水的連續(xù)處理和產水。
文檔編號C02F9/06GK101870530SQ20091008251
公開日2010年10月27日 申請日期2009年4月22日 優(yōu)先權日2009年4月22日
發(fā)明者倪望青, 唐鵬, 耿曉彬, 謝勇, 鄭衛(wèi)民 申請人:北京新金應利科技發(fā)展有限公司