一种ro膜后污水的深度处理装置和方法
阅读说明：本技术 一种ro膜后污水的深度处理装置和方法 (Advanced treatment device and method for sewage after RO (reverse osmosis) membrane ) 是由 李彩慧 王建荣 何海平 李光 上官文涛 杜军卫 边俊荣 于 2021-01-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种RO膜后污水的深度处理装置及方法,属于污水处理技术领域。包括污水预处理装置、气体预处理装置、除COD及分盐装置、混合盐精制装置；污水预处理装置包括污水储罐、污水加压泵、换热器、电加热器、混合器；气体预处理装置包括压缩机和缓冲罐；除COD及分盐装置反应器、盐沉降罐、第一气液分离器、冷却器、第二气液分离器；混合盐精制装置包括硫酸钾生成釜、氯化钠精制釜；缓冲罐通过减压阀与混合器连接,混合器与反应器连接,反应器的排气口通过管路与换热器连接,硫酸钾生成釜通过管路分别与盐沉降罐和第一气液分离器连接。本发明运行稳定,可显著降低生产成本,出水水质达标,同时可高效回收污水中的混合盐。(The invention discloses a device and a method for advanced treatment of sewage after RO (reverse osmosis) membrane, belonging to the technical field of sewage treatment. Comprises a sewage pretreatment device, a gas pretreatment device, a COD removal and salt separation device and a mixed salt refining device; the sewage pretreatment device comprises a sewage storage tank, a sewage pressure pump, a heat exchanger, an electric heater and a mixer; the gas pretreatment device comprises a compressor and a buffer tank; the system comprises a COD removing and salt separating device reactor, a salt settling tank, a first gas-liquid separator, a cooler and a second gas-liquid separator; the mixed salt refining device comprises a potassium sulfate generating kettle and a sodium chloride refining kettle; the buffer tank is connected with the mixer through a pressure reducing valve, the mixer is connected with the reactor, an exhaust port of the reactor is connected with the heat exchanger through a pipeline, and the potassium sulfate generating kettle is connected with the salt settling tank and the first gas-liquid separator through pipelines respectively. The invention has stable operation, can obviously reduce the production cost, can lead the water quality of the effluent to reach the standard, and can efficiently recover the mixed salt in the sewage.)
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种RO膜后污水的深度处理装置和方法。
背景技术
目前国内冶金、焦化、医药、印染、电力等行业污水处理经过生化处理和深度处理后，RO膜后浓水其COD含量很高，TDS含量约为10-20g/L，主要盐类为氯化钠和硫酸钠，同时含有少量的Ca2+、Mg2+、Fe2+等离子。
目前这部分RO膜后浓水主要以蒸发、浓缩、结晶、分盐的工艺进行处理，这种工艺存在高耗和处理成本高的缺点，而分离得到的氯化钠和硫酸钠含杂质率高，附加值低，经济效益差，且目前国内还没有氯化钠和硫酸钠资源化综合利用的技术。以年产130万吨焦炭的焦化厂为例，这种膜后高盐污水的量约为200吨/天，若采用蒸发技术,需要消耗约160t/d蒸汽，蒸发结晶产生的盐也是固废，无法处理，同时蒸发过程中，污水中的COD会随着蒸汽进入再生水中，导致再生水中的COD会超过国家回用水标准。
据市场调研，目前国内各行业每年的高COD、高盐污水量很大，钒钛合金冶炼行业约500万吨/年以上；印染行业约15-25亿吨/年；冶金焦化行业约2000万吨/年；农药、医药、医药中间体以及农药中间体行业约1500万吨/年。因此如何污水中的高COD和高盐是污水处理领域亟需解决的问题。
为了解决以上行业存在上述问题，本发明研发了了一种RO膜后污水的深度处理工艺，利用水/CO2二项亚超临界原理来处理高COD及分盐，处理后出水水质可以达到再生水作为循环冷却系统补水的要求，同时副产农业级硫酸钾和工业级次氯酸钠，实现废盐资源综合利用。
发明内容
本发明是为了解决现有RO膜后污水处理存在的高能耗、高运行成本，及分离得到的氯化钠和硫酸钠含杂质率高的问题，而提供了一种RO膜后污水的深度处理装置和方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种RO膜后污水的深度处理装置，包括污水预处理装置、气体预处理装置、除COD及分盐装置、混合盐精制装置；
所述的污水预处理装置包括通过管路依次连接的污水储罐、污水加压泵、换热器、电加热器、混合器；
所述的气体预处理装置包括通过管路依次连接的压缩机和缓冲罐；
所述的除COD及分盐装置包括通过管路连接的反应器、盐沉降罐、第一气液分离器、冷却器、第二气液分离器，所述的盐沉降罐还连接促凝剂罐；
所述的混合盐精制装置包括通过管路依次连接的硫酸钾生成釜、氯化钠精制釜；
所述的缓冲罐通过减压阀与混合器连接，混合器与反应器连接，反应器的排气口通过管路与换热器连接，所述的硫酸钾生成釜通过管路分别与盐沉降罐和第一气液分离器连接。
进一步地，所述的换热器包括依次连接的第一换热器和第二换热器，所述的第一换热器还分别连接第三气液分离器和第四气液分离器，所述的第三气液分离器还与第二换热器连接，所述的反应器的排气口通过管路与第二换热器连接。
所的混合器通过加压泵与反应器连接。
所述的混合器通过设置有分盐阀门的管路与盐沉降罐连接。
所述的混合盐精制装置还包括次氯酸钠发生器，所述的氯化钠精制釜通过管路与次氯酸钠发生器连接。
更进一步地，本发明还提供了利用上述装置对RO膜后污水深度处理的方法，步骤为：RO膜后污水输入污水预处理装置,经换热器预热及电加热装置补热后，与来自气体预处理装置的二氧化碳与氧气的混合气体混合，经加压后进入除COD及分盐装置，在反应器内形成水/二氧化碳二项亚超临界状态，去除污水中的COD，同时使污水中的混盐在反应器中析出，通过重力作用沉降至盐沉降罐内，在沉降罐内加入促凝剂，溶液经降温减压失水后成为硫酸钠和氯化钠混合盐的饱和溶液，饱和液进入混合盐精制装置，分别制得硫酸钾和氯化钠，生成的硫酸钾回收。
优选地，所述的硫酸钾回收利用，所述的氯化钠经过撬装式次氯酸钠发生器，制备成工业次氯酸钠。
利用上述装置对RO膜后污水深度处理的方法，具体步骤为：
（1）将RO膜后污水输入通过污水加压泵从污水储罐泵出，送入第一换热器，与第三气液分离器产生的蒸汽换热，然后进入第二换热器与反应器的高温高压产水进行热量交换，将污水加热至200-230℃，换热后的高温污水进入电加热器补热，将污水的温度提高值260-285℃进入混合器；
（2）循环回收的二氧化碳及氧气经压缩机压缩后储存于缓冲罐11中，再经减压阀进入混合器，二氧化碳气体及氧气溶解于高温高压污水中，再通过加压泵泵入反应器中；
（3）高温高压污水与溶液中的二氧化碳气体在反应器内达到污水/二氧化碳二项亚/超临界态，利用水中溶解的氧气去除溶液中的COD,同时污水中的氯化钠、硫酸钠等盐类析出，沉淀在反应器的底部，打开分盐阀门利用重力作用将盐类在盐沉降罐中富集；
（4）反应器的产水经过第二换热器降温后，在第三气液分离器减压，减压生成的蒸汽再进入第一换热器预热污水，蒸汽经冷却后在第四气液分离器中进行气液分离，产生的二氧化碳经干燥后进入压缩机循环使用，产生的水作为循环水补水；
（5）析出的盐在盐沉降罐中富集，关闭分盐阀门，使盐沉降罐通过第一气液分离器泄压，向盐沉降罐中加入CL-Ⅲ促凝剂促进盐类的析出及盐晶体的长大，同时蒸发出部分水蒸汽，蒸汽经冷却器冷却降温后，在第四气液分离器中气液分离器，回收气体中的二氧化碳，干燥后进入压缩机循环使用，分离出的水作为循环冷却系统补水；
（6）泄压后的盐沉降罐内生成氯化钠和硫酸钠的近饱和液，通过液位差流入硫酸钾生成釜中，通过添加一定量的氯化钾，在40℃的条件下，反应2h，经过离心分离后得到农业级硫酸钾，母液送入氯化钠精制釜中，在氯化钠精制釜中精制得到含量为94%以上的氯化钠；
（7）氯化钠通过次氯酸钠发生器，制备成工业级次氯酸钠。
本发明高盐污水与混合气体在反应器内达到水/二氧化碳二项的亚/超临界状态，在此状态下，污水中COD被分解，且盐几乎不溶于水，从而达到除COD和分盐的目的，反应器内通过搅拌器的缓慢搅拌可以避免析出的盐不会大量沉积在反应器壁上，而是沉淀在反应器的底部，并通过管道在盐沉降罐中富集，加入适量CL-Ⅲ促凝剂,促进盐类的析出及盐晶体的长大，通过气液分离器降温减压失水后，使混盐达到近饱和液，进入混合盐精制系统，在混盐近饱和液在硫酸钾生成釜内加入适量的氯化钾，通过离心分离可得到农用级硫酸钾，母液进入氯化钠精制釜，可制得94%以上的氯化钠，再通过次氯酸钠发生器，制得工业级次氯酸钠，系统出水的水质可以达到再生水作为循环冷却系统补水的国家标准，作为循环水补水使用。
综上所述，本发明可将高COD、高盐的膜后污水出水水质可以达到再生水作为循环冷却系统补水的国家标准，同时可以将污水中的混合盐综合利用，得到农业级硫酸钾和工业级次氯酸钠。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图中：1-污水储罐、2-污水加压泵、3-第一换热器、4-第二换热器、5-电加热器、6-混合器、7-加压泵、8-第三气液分离器、9-第四气液分离器、10-压缩机、11-缓冲罐、12-减压阀、13-反应器、14-分盐阀门、15-盐沉降罐、16-第一气液分离器、17-促凝剂罐、18-冷却器、19-第二气液分离器、20-硫酸钾生成釜、21-氯化钠精制釜、22-次氯酸钠发生器。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示的一种RO膜后污水的深度处理装置，包括污水预处理装置、气体预处理装置、除COD及分盐装置、混合盐精制装置；
所述的污水预处理装置包括通过管路依次连接的污水储罐1、污水加压泵2、第一换热器3、第二换热器4、电加热器5、混合器6；
所述的气体预处理装置包括通过管路依次连接的压缩机10和缓冲罐11；
所述的除COD及分盐装置包括通过管路连接的反应器13、盐沉降罐15、第一气液分离器16、冷却器18、第二气液分离器19，所述的盐沉降罐15还连接促凝剂罐17；
所述的混合盐精制装置包括通过管路依次连接的硫酸钾生成釜20、氯化钠精制釜21、次氯酸钠发生器22；
所述的缓冲罐11通过减压阀12与混合器6连接，混合器16通过加压泵7与反应器13连接，第二换热器4分别连接反应器13和第三气液分离器8，第一换热器3分别连接第三气液分离器8和第四气液分离器9，所述的硫酸钾生成釜20通过管路分别与盐沉降罐15和第一气液分离器连接16。
运行时，将污水通过污水加压泵2从污水储罐1泵出，送入第一换热器3，与第三气液分离器8产生的蒸汽换热，然后进入第二换热器4，与反应器13的高温高压产水进行热量交换，将污水加热值200-230℃，换热后的高温污水进入电加热器5，通过电加热器5少量补热，将污水的温度提高值260-285℃进入混合器6；循环回收的二氧化碳气体及少量的氧气经压缩机10压缩后储存于缓冲罐11中，再经减压阀12进入混合器6，二氧化碳气体及氧气溶解于高温高压污水中，再通过加压泵7泵入反应器13中，污水与溶液中的二氧化碳气体在反应器13内达到污水/二氧化碳二项亚/超临界态，利用水中溶解的氧气去除溶液中的COD,同时在污水/二氧化碳二项亚/超临界态下，污水中的氯化钠、硫酸钠盐类析出，反应过程中通过搅拌器的缓慢搅拌，可以避免析出的盐不会大量沉积在反应器壁上，而是沉淀在反应器的底部，打开分盐阀门14，利用重力作用将盐类在盐沉降罐15中富集；当盐沉降罐15中盐富集到一定程度时，关闭分盐阀门14，使盐沉降罐15通过第一气液分离器16泄压，向盐沉降罐15中加入适量CL-Ⅲ促凝剂,它可以促进盐类的析出及盐晶体的长大，同时蒸发出部分水蒸汽，蒸汽经冷却器18冷却降温后，在第二气液分离器19中气液分离器，回收气体中的二氧化碳，二氧化碳经干燥后进入压缩机10循环使用，第二气液分离器19分离出的水，其水质可以达到再生水作为循环冷却系统补水的国家标准，作为循环水补水使用；泄压后的盐沉降罐15是氯化钠和硫酸钠的近饱和液，通过液位差流入硫酸钾生成釜20中，在硫酸钠生成釜中加入一定量的氯化钾，在40℃的条件下，反应2h，经过离心分离后得到农业级硫酸钾，母液送入氯化钠精制釜21中，在氯化钠精制釜21中精制得到含量为94%以上的氯化钠，此时的氯化钠通过次氯酸钠发生器，将氯化钠制备成工业级次氯酸钠溶液，可自用也可外售。
以上对本发明的描述是说明性的，而非限制性的，本专业技术人员理解，在权利要求限定的精神与范围之内可对其进行许多修改、变化或等效，但是它们都将落入本发明专利的保护范围内。
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