公布日：2023.11.17
申請日：2023.07.14
分類號：C02F9/00(2023.01)I;C02F11/145(2019.01)I;C01D3/06(2006.01)I;C01D9/16(2006.01)I;C01D3/14(2006.01)I;C02F1/70(2023.01)N;C02F1/72(2023.01)N;C02F101
/34(2006.01)N;C02F101/36(2006.01)N;C02F101/38(2006.01)N;C02F1/66(2023.01)N;C02F1/52(2023.01)N;C02F1/44(2023.01)N;C02F1/42(2023.01)N;C02F1
/00(2023.01)N;C02F1/20(2023.01)N;C02F1/04(2023.01)N
摘要
本發(fā)明涉及廢水處理領(lǐng)域，尤其涉及一種石墨提純高鈣廢水的處理系統(tǒng)及處理方法，本發(fā)明所用處理系統(tǒng)包括依次設(shè)置的調(diào)節(jié)單元、離子脫除單元、深度過濾單元和鈉鹽結(jié)晶單元，通過對石墨提純高鈣廢水進(jìn)行分級處理，實(shí)現(xiàn)了高鈣廢水的資源化利用，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中利用膜分離回用法處理石墨提純高鈣廢水存在軟化成本較高且更換膜成本高昂，有機(jī)物污染產(chǎn)品質(zhì)量和影響系統(tǒng)運(yùn)行的技術(shù)問題，此外，所得回用水和工業(yè)鈉鹽可重復(fù)利用，大大降低了石墨提純高鈣廢水的處理成本，本發(fā)明對于石墨提純高鈣廢水的處理操作簡便，成本低廉，為處理石墨提純高鈣廢水提供了新思路。
權(quán)利要求書
1.一種石墨提純高鈣廢水的處理系統(tǒng)，其特征在于：所述處理系統(tǒng)包括依次設(shè)置的調(diào)節(jié)單元、離子脫除單元、深度過濾單元和鈉鹽結(jié)晶單元；所述離子脫除單元包括：依次連接的軟化沉淀池、過濾裝置、超濾裝置、陽離子交換床和脫碳器；其中，向所述軟化沉淀池加入沉淀劑形成鈣鹽沉淀，依次經(jīng)所述過濾裝置和超濾裝置去除鈣鹽沉淀和懸浮物，所得濾液依次經(jīng)陽離子交換床和脫碳器脫除鈣鎂離子和含碳陰離子，脫碳產(chǎn)水進(jìn)入脫碳產(chǎn)水池；所述深度過濾單元包括：與脫碳產(chǎn)水池連通的一級反滲透裝置、納濾裝置和二級反滲透裝置；其中，所述一級反滲透裝置用于脫鹽至一級滲透濃水側(cè)，一級滲透濃水經(jīng)納濾裝置截留其中的二價(jià)及多價(jià)離子至納濾濃水側(cè)，納濾濃水分別進(jìn)入高級氧化裝置和二級反滲透裝置，氧化產(chǎn)水回套至軟化沉淀池工序，二級反滲透濃水進(jìn)入鈉鹽結(jié)晶單元，在所述鈉鹽結(jié)晶單元依次回收氯化鈉和硝酸鈉。
2.如權(quán)利要求1所述的石墨提純高鈣廢水的處理系統(tǒng)，其特征在于：所述鈉鹽結(jié)晶單元包括依次串聯(lián)連接的氯化鈉蒸發(fā)結(jié)晶裝置和硝酸鈉蒸發(fā)結(jié)晶裝置；其中，二級反滲透濃水依次進(jìn)入氯化鈉蒸發(fā)結(jié)晶裝置和硝酸鈉蒸發(fā)結(jié)晶裝置，析出回收氯化鈉和硝酸鈉。
3.如權(quán)利要求1所述的石墨提純高鈣廢水的處理系統(tǒng)，其特征在于：所述處理系統(tǒng)還包括污泥處理單元，所述污泥處理單元包括依次連接的污泥處理池、污泥脫水機(jī)和廢水收集池；其中，所述污泥處理池與所述軟化沉淀池連接，用于收集和存儲所述鈣鹽沉淀；所述鈣鹽沉淀經(jīng)污泥脫水劑脫水，得鈣鹽和脫水混合液；所述脫水混合液進(jìn)入所述廢水收集池，再回套至所述調(diào)節(jié)單元進(jìn)行處理。
4.如權(quán)利要求1所述的石墨提純高鈣廢水的處理系統(tǒng)，其特征在于：所述軟化沉淀池包括依次連接的第一軟化沉淀池和第二軟化沉淀池；其中，在所述第一軟化沉淀池加入硫酸鹽沉淀劑，形成硫酸鈣沉淀，上清液進(jìn)入所述第二軟化沉淀池，在所述第二軟化沉淀池中加入碳酸鹽沉淀劑，形成碳酸鈣沉淀，上清液進(jìn)入過濾器進(jìn)行后續(xù)處理。
5.如權(quán)利要求1所述的石墨提純高鈣廢水的處理系統(tǒng)，其特征在于：所述深度過濾單元中的一級反滲透產(chǎn)水以及二級反滲透產(chǎn)水合并連接至三級反滲透裝置；其中，經(jīng)所述三級反滲透裝置處理的三級反滲透濃水回套至脫碳產(chǎn)水池工序。
6.如權(quán)利要求1所述的石墨提純高鈣廢水的處理系統(tǒng)，其特征在于：所述處理系統(tǒng)還包括二氧化碳處理單元，所述二氧化碳處理單元與脫碳器相連，包括依次連接的堿性反應(yīng)池和過濾池；其中，經(jīng)堿性反應(yīng)池反應(yīng)和過濾池處理后的濾液回套至軟化沉淀池工序。
7.一種石墨提純高鈣廢水的處理方法，其特征在于：包括如下步驟：步驟一、將高鈣廢水經(jīng)石灰中和后進(jìn)入調(diào)節(jié)單元進(jìn)行處理，得廢水混合液；步驟二、將所述廢水混合液流經(jīng)軟化沉淀池，調(diào)節(jié)pH為10-11.5，向所述軟化沉淀池加入沉淀劑，將軟化產(chǎn)水經(jīng)過濾器和超濾裝置進(jìn)行固液分離，得超濾產(chǎn)水；步驟三、將所述超濾產(chǎn)水流經(jīng)陽離子交換床和脫碳器，得脫碳產(chǎn)水；步驟四、將所述脫碳產(chǎn)水經(jīng)一級反滲透裝置進(jìn)行脫鹽處理，得一級反滲透濃水和一級反滲透產(chǎn)水，所述一級反滲透濃水經(jīng)納濾裝置納濾后，得納濾濃水和納濾產(chǎn)水；所述納濾濃水進(jìn)入高級氧化裝置進(jìn)行氧化，所得氧化產(chǎn)水回套至軟化沉淀池工序，所述納濾產(chǎn)水流入二級反滲透裝置，得二級反滲透濃水和二級反滲透產(chǎn)水；步驟五、將所述二級反滲透濃水經(jīng)鈉鹽結(jié)晶單元處理，得氯化鈉和硝酸鈉。
8.如權(quán)利要求7所述的石墨提純高鈣廢水的處理方法，其特征在于：步驟二中，向所述第一軟化沉淀池加入硫酸鹽沉淀劑，形成硫酸鈣沉淀，上清液進(jìn)入所述第二軟化沉淀池，在所述第二軟化沉淀池中加入碳酸鹽沉淀劑，形成碳酸鈣沉淀，上清液進(jìn)入過濾器進(jìn)行后續(xù)處理；和/或步驟二中，所述軟化沉淀池所得鈣鹽沉淀進(jìn)入污泥處理池中，經(jīng)污泥脫水劑脫水，得鈣鹽和脫水混合液；所述脫水混合液進(jìn)入所述廢水收集池，再回套至所述調(diào)節(jié)單元進(jìn)行處理。
9.如權(quán)利要求7所述的石墨提純高鈣廢水的處理方法，其特征在于：步驟三中，所述脫碳器脫除的二氧化碳進(jìn)入二氧化碳處理單元，經(jīng)堿性反應(yīng)池反應(yīng)后得碳酸鹽溶液，再經(jīng)過濾池過濾，所得碳酸鹽濾液回套至軟化沉淀池工序；和/或步驟四中，所述一級滲透產(chǎn)水和二級反滲透產(chǎn)水合并進(jìn)入三級反滲透裝置中進(jìn)行處理，其中，三級反滲透濃水回套至脫碳產(chǎn)水池工序，與脫碳產(chǎn)水合并處理，收集三級反滲透產(chǎn)水，得回用水。
10.如權(quán)利要求7所述的石墨提純高鈣廢水的處理方法，其特征在于：步驟五中，所述二級反滲透濃水依次進(jìn)入氯化鈉蒸發(fā)結(jié)晶裝置和硝酸鈉蒸發(fā)結(jié)晶裝置，分別回收氯化鈉和硝酸鈉。
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中，利用膜分離回用法處理石墨提純高鈣廢水存在軟化成本較高且更換膜成本高昂，有機(jī)物富集污染產(chǎn)品質(zhì)量和影響系統(tǒng)運(yùn)行的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種石墨提純高鈣廢水的處理系統(tǒng)及處理方法，通過對石墨提純高鈣廢水進(jìn)行分級處理，實(shí)現(xiàn)了高鈣廢水的資源化利用，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，經(jīng)過離子脫除單元的有效處理后，廢水中易導(dǎo)致膜結(jié)垢的陰陽離子含量大大降低，有效緩解了后續(xù)進(jìn)行膜分離處理的壓力，配合深度過濾單元以最低的藥劑成本達(dá)到最佳的鈣離子軟化成果，且所得回用水可重復(fù)利用，降低了石墨提純高鈣廢水的處理成本，操作簡便，為處理石墨提純高鈣廢水提供了新思路。
總的來說，為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：
本發(fā)明第一方面提供了一種石墨提純高鈣廢水的處理系統(tǒng)，所述處理系統(tǒng)包括依次設(shè)置的調(diào)節(jié)單元、離子脫除單元、深度過濾單元和鈉鹽結(jié)晶單元；
所述離子脫除單元包括：依次連接的軟化沉淀池、過濾裝置、超濾裝置、陽離子交換床和脫碳器；其中，向所述軟化沉淀池加入沉淀劑形成鈣鹽沉淀，依次經(jīng)所述過濾裝置和超濾裝置去除鈣鹽沉淀和懸浮物，所得濾液依次經(jīng)陽離子交換床和脫碳器脫除鈣鎂離子和含碳陰離子，脫碳產(chǎn)水進(jìn)入脫碳產(chǎn)水池；
所述深度過濾單元包括：與脫碳產(chǎn)水池連通的一級反滲透裝置、納濾裝置和二級反滲透裝置；其中，所述一級反滲透裝置用于脫鹽至一級滲透濃水側(cè)，一級滲透濃水經(jīng)納濾裝置截留其中的二價(jià)及多價(jià)離子至納濾濃水側(cè)，納濾濃水分別進(jìn)入高級氧化裝置和二級反滲透裝置，氧化產(chǎn)水回套至軟化沉淀池工序，二級反滲透濃水進(jìn)入鈉鹽結(jié)晶單元，在所述鈉鹽結(jié)晶單元依次回收氯化鈉和硝酸鈉。
相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供了一種石墨提純高鈣廢水的處理系統(tǒng)及處理方法，其中，所述高鈣廢水經(jīng)石灰中和后，取廢水上清液輸送至調(diào)節(jié)池，在調(diào)節(jié)池內(nèi)進(jìn)行均質(zhì)后，輸送至軟化沉淀池中，同時(shí)向軟化沉淀中投加沉淀劑，會與水中鈣離子生成鈣鹽沉淀，所得鈣鹽沉淀經(jīng)過脫水處理后出售或妥善處置，實(shí)現(xiàn)資源的回收利用，廢水經(jīng)過軟化處理后，水中的鈣離子濃度大幅降低，軟化沉淀池所得上清液依次經(jīng)過濾器/池和超濾裝置，可將水中的懸浮物等截流，再經(jīng)陽離子交換床徹底去除水中剩余的鈣鎂離子，陽離子交換床出水進(jìn)入脫碳器脫除水中的碳酸根和碳酸氫根，此時(shí)廢水中的結(jié)垢陽離子幾乎為零，結(jié)垢陰離子中的碳酸根含量也是極低，有效避免了后續(xù)單元結(jié)垢問題。
除去結(jié)垢離子后的廢水經(jīng)一級反滲透和納濾處理，可將廢水中的二價(jià)硫酸根離子和多價(jià)離子被納濾截留在濃水測，從而保證后續(xù)結(jié)晶析出的鈉鹽的純度，納濾濃水輸送至高級氧化裝置，在高級氧化裝置內(nèi)廢水中的有機(jī)物被氧化劑氧化成二氧化碳和水，高級氧化出水輸送至軟化沉淀池循環(huán)處理，含高濃度硫酸根離子和少量鈣離子的濃水回到軟化沉淀池，循環(huán)利用濃水中的硫酸根離子除鈣離子，可減少沉淀劑的投加量，進(jìn)而節(jié)省軟化藥劑消耗。納濾產(chǎn)水被輸送到二級反滲透裝置，經(jīng)濃縮、脫鹽和結(jié)晶蒸發(fā)后回收高純度鈉鹽，實(shí)現(xiàn)了酸根離子的回收利用。
綜上，采用本發(fā)明的技術(shù)方案，不僅有效解決了石墨提純高鈣廢水會導(dǎo)致反滲透濃縮膜結(jié)垢，軟化成本較高，有機(jī)物濃縮污染和影響產(chǎn)品質(zhì)量和系統(tǒng)運(yùn)行，且更換膜成本高昂的技術(shù)問題影響膜使用壽命，更換膜提高處理成本的技術(shù)問題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對鈉鹽和鈣鹽的回收，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。
優(yōu)選的，所述鈉鹽結(jié)晶單元包括依次串聯(lián)連接的氯化鈉蒸發(fā)結(jié)晶裝置和硝酸鈉蒸發(fā)結(jié)晶裝置；其中，二級反滲透濃水依次進(jìn)入氯化鈉蒸發(fā)結(jié)晶裝置和硝酸鈉蒸發(fā)結(jié)晶裝置，析出回收氯化鈉和硝酸鈉。
優(yōu)選的，所述處理系統(tǒng)還包括污泥處理單元，所述污泥處理單元包括依次連接的污泥處理池、污泥脫水機(jī)和廢水收集池；其中，所述污泥處理池與所述軟化沉淀池連接，用于收集和存儲所述鈣鹽沉淀；所述鈣鹽沉淀經(jīng)污泥脫水劑脫水，得鈣鹽和脫水混合液；所述脫水混合液進(jìn)入所述廢水收集池，再回套至所述調(diào)節(jié)單元進(jìn)行處理。
優(yōu)選的，所述軟化沉淀池包括依次連接的第一軟化沉淀池和第二軟化沉淀池；其中，在所述第一軟化沉淀池加入硫酸鹽沉淀劑，形成硫酸鈣沉淀，上清液進(jìn)入所述第二軟化沉淀池，在所述第二軟化沉淀池中加入碳酸鹽沉淀劑，形成碳酸鈣沉淀，上清液進(jìn)入過濾器進(jìn)行后續(xù)處理。
優(yōu)選的，所述深度過濾單元中的一級反滲透產(chǎn)水以及二級反滲透產(chǎn)水合并連接至三級反滲透裝置；其中，經(jīng)所述三級反滲透裝置處理的三級反滲透濃水回套至脫碳產(chǎn)水池工序。
優(yōu)選的，所述處理系統(tǒng)還包括二氧化碳處理單元，所述二氧化碳處理單元與脫碳器相連，包括依次連接的堿性反應(yīng)池和過濾池；其中，經(jīng)堿性反應(yīng)池反應(yīng)和過濾池處理后的濾液回套至軟化沉淀池工序。
優(yōu)選的，所述高級氧化裝置為直徑為1.3m-1.7m的催化氧化塔。
本發(fā)明第二方面提供了一種石墨提純所產(chǎn)高鈣廢水的處理方法，包括如下步驟：
步驟一、將高鈣廢水經(jīng)石灰中和后進(jìn)入調(diào)節(jié)單元進(jìn)行處理，得廢水混合液；
步驟二、將所述廢水混合液流經(jīng)軟化沉淀池，調(diào)節(jié)pH為10-11.5，向所述軟化沉淀池加入沉淀劑，將軟化產(chǎn)水經(jīng)過濾器和超濾裝置進(jìn)行固液分離，得超濾產(chǎn)水；
步驟三、將所述超濾產(chǎn)水流經(jīng)陽離子交換床和脫碳器，得脫碳產(chǎn)水；
步驟四、將所述脫碳產(chǎn)水經(jīng)一級反滲透裝置進(jìn)行脫鹽處理，得一級反滲透濃水和一級反滲透產(chǎn)水，所述一級反滲透濃水經(jīng)納濾裝置納濾后，得納濾濃水和納濾產(chǎn)水；所述納濾濃水進(jìn)入高級氧化裝置進(jìn)行氧化，所得氧化產(chǎn)水回套至軟化沉淀池工序，所述納濾產(chǎn)水流入二級反滲透裝置，得二級反滲透濃水和二級反滲透產(chǎn)水；
步驟五、將所述二級反滲透濃水經(jīng)鈉鹽結(jié)晶單元處理，得氯化鈉和硝酸鈉。
優(yōu)選的，步驟二中，向所述第一軟化沉淀池加入硫酸鹽沉淀劑，形成硫酸鈣沉淀，上清液進(jìn)入所述第二軟化沉淀池，在所述第二軟化沉淀池中加入碳酸鹽沉淀劑，形成碳酸鈣沉淀，上清液進(jìn)入過濾器進(jìn)行后續(xù)處理。
優(yōu)選的，步驟二中，所述軟化沉淀池所得鈣鹽沉淀進(jìn)入污泥處理池中，經(jīng)污泥脫水劑脫水，得鈣鹽和脫水混合液；所述脫水混合液進(jìn)入所述廢水收集池，再回套至所述調(diào)節(jié)單元進(jìn)行處理。
優(yōu)選的，步驟二中，所述沉淀劑的用量為廢水質(zhì)量的百分之15％-40％。
優(yōu)選的，步驟二中，所述軟化沉淀的反應(yīng)時(shí)間為20min-40min。
優(yōu)選的，步驟三中，所述脫碳器脫除的二氧化碳進(jìn)入二氧化碳處理單元，經(jīng)堿性反應(yīng)池反應(yīng)后得碳酸鹽溶液，再經(jīng)過濾池過濾，所得碳酸鹽濾液回套至軟化沉淀池工序。
優(yōu)選的，步驟四中，所述一級滲透產(chǎn)水和二級反滲透產(chǎn)水合并進(jìn)入三級反滲透裝置中進(jìn)行處理，其中，三級反滲透濃水回套至脫碳產(chǎn)水池工序，與脫碳產(chǎn)水合并處理，收集三級反滲透產(chǎn)水，得回用水。
進(jìn)一步優(yōu)選的，所述回用水的TDS≤100mg/L，COD＜5mg/L，pH為6-9，TN≤10mg/L。
優(yōu)選的，步驟四中，所述高級氧化裝置中所用的氧化劑為質(zhì)量濃度為25％-35％的過氧化氫溶液。
優(yōu)選的，步驟五中，所述二級反滲透濃水依次進(jìn)入氯化鈉蒸發(fā)結(jié)晶裝置和硝酸鈉蒸發(fā)結(jié)晶裝置，分別回收氯化鈉和硝酸鈉。
優(yōu)選的，步驟五中，所得氯化鈉純度≥99％，所得硝酸鈉純度≥99％。
本發(fā)明提供了一種石墨提純高鈣廢水的處理系統(tǒng)和處理方法，其中，所述處理系統(tǒng)包括依次連接的調(diào)節(jié)單元、離子脫除單元、深度過濾單元和鈉鹽結(jié)晶單元，通過對高鈣廢水進(jìn)行分級處理，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中，利用膜分離回用法處理石墨提純高鈣廢水存在軟化成本較高且更換膜成本高昂，有機(jī)物污染產(chǎn)品質(zhì)量和影響系統(tǒng)運(yùn)行的技術(shù)問題，實(shí)現(xiàn)了高鈣廢水的資源化利用，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，為處理石墨提純高鈣廢水提供了新思路。
（發(fā)明人：李偉;王維;張寶庫;李立敏;劉東旭;王允周）
