权利要求

1.一种化工废水深度处理及回用过滤装置，包括沿水流方向依次连接的物化沉淀单元、生物处理单元和膜深度处理单元，其特征在于，

所述物化沉淀单元包括沿水流方向依次连接的格栅池、调节池、沉淀池以及连接于所述沉淀池下游的气浮分离器，所述气浮分离器用于去除废水中的悬浮态有机物;

所述生物处理单元包括沿水流方向依次连接的厌氧池、MBR反应器以及连接于所述MBR反应器下游的活性炭吸附罐，所述活性炭吸附罐用于吸附废水中的溶解性有机物;

所述膜深度处理单元包括沿水流方向依次连接的砂滤装置、超滤装置、树脂吸附罐、电渗析装置、反渗透装置和消毒池，所述树脂吸附罐用于吸附废水中的带电有机物;

所述电渗析装置的浓水出口和所述反渗透装置的浓水出口均通过回流管路与所述气浮分离器的进水口连通。

2.根据权利要求1所述的化工废水深度处理及回用过滤装置，其特征在于，所述气浮分离器的底部固定有微孔曝气盘管，所述气浮分离器的上部安装有刮渣机和集渣槽，所述刮渣机的出渣口与所述集渣槽的入口对接。

3.根据权利要求1所述的化工废水深度处理及回用过滤装置，其特征在于，所述活性炭吸附罐为密闭罐体，所述活性炭吸附罐的内部填充有颗粒活性炭，所述活性炭吸附罐的罐体上部固定有第一进水布水器，所述活性炭吸附罐的罐体下部固定有第一出水集水器。

4.根据权利要求1所述的化工废水深度处理及回用过滤装置，其特征在于，所述树脂吸附罐为密闭罐体，所述树脂吸附罐的内部填充有大孔弱碱性阴离子交换树脂，所述树脂吸附罐的罐体上部固定有第二进水布水器，所述树脂吸附罐的罐体下部固定有第二出水集水器。

5.根据权利要求1所述的化工废水深度处理及回用过滤装置，其特征在于，所述回流管路上安装有增压泵和止回阀，所述回流管路包括回流总管，所述电渗析装置的浓水出口和所述反渗透装置的浓水出口分别与所述回流总管的入口连通，所述回流总管的出口与所述气浮分离器的进水口连通。

说明书

技术领域

[0001]本实用新型属于工业废水处理技术领域，具体涉及一种化工废水深度处理及回用过滤装置。

背景技术

[0002]化工废水通常具有污染物成分复杂、盐分含量高、含有多种难降解有机物及表面活性剂等特征，其深度处理与回用是化工行业实现节水减排的关键环节。过滤装置是化工废水深度处理及回用的核心单元，目前常见的过滤装置包括砂滤装置、超滤装置、纳滤装置、反渗透装置等，通过不同过滤装置的组合可实现化工废水的逐级净化与回用。例如，中国专利CN202020134.8公开了一种食品工业废水深度处理及水回用系统，该系统包括顺水流方向依次设置的砂滤装置、超滤装置、电渗析装置、反渗透装置和杀菌消毒池，出水回用于食品工业生产。该技术方案通过物化沉淀、生物处理与膜深度处理的组合，实现了食品工业废水的高品质回用。

[0003]然而，上述技术方案主要针对食品工业废水，其特征污染物以可生化有机物和食品添加剂盐分为主，水质相对单一、生物毒性低。将该技术方案直接应用于化工废水处理时，出现了新的问题。化工废水中常含有残余的高分子絮凝剂和两性表面活性剂等物质，这类物质在常规的砂滤和超滤过程中难以被有效去除，仍以溶解态或胶体态存在于超滤出水中。当含有该类物质的超滤出水进入电渗析装置后，在直流电场的作用下，带电的两性有机物分子向离子交换膜表面定向迁移并吸附，在膜表面形成有机凝胶层，导致膜电阻增加、脱盐效率下降。该有机凝胶层与常规膜污染层不同，其形成过程中伴随着电场诱导的分子取向排列，结构致密且与膜表面结合力强，常规的物理反冲洗和酸碱化学清洗难以将其有效清除，污染具有累积性。这一问题导致电渗析装置在化工废水处理中运行周期大幅缩短、维护成本上升，制约了此类组合过滤装置在化工废水回用领域中的推广应用。因此，亟需对现有技术进行改进，以解决含有残余高分子絮凝剂和两性表面活性剂的化工废水在电渗析处理过程中因电场诱导形成的膜污染所导致的电渗析装置运行不稳定、膜清洗频繁的技术问题。

实用新型内容

[0004]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种化工废水深度处理及回用过滤装置，以解决现有技术中电渗析装置易受电场诱导膜污染、运行不稳定、维护成本高的问题。

[0005]为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种化工废水深度处理及回用过滤装置，包括沿水流方向依次连接的物化沉淀单元、生物处理单元和膜深度处理单元。所述物化沉淀单元包括沿水流方向依次连接的格栅池、调节池、沉淀池以及连接在所述沉淀池下游的气浮分离器，所述气浮分离器用于去除废水中的悬浮态有机物。所述生物处理单元包括沿水流方向依次连接的厌氧池、MBR反应器以及连接在所述MBR反应器下游的活性炭吸附罐，所述活性炭吸附罐用于吸附废水中的溶解性有机物。所述膜深度处理单元包括沿水流方向依次连接的砂滤装置、超滤装置、树脂吸附罐、电渗析装置、反渗透装置和消毒池，所述树脂吸附罐用于吸附废水中的带电有机物。所述电渗析装置的浓水出口和所述反渗透装置的浓水出口均通过回流管路与所述气浮分离器的进水口连通。

[0006]进一步地，所述气浮分离器的底部固定有微孔曝气盘管，所述气浮分离器的上部安装有刮渣机和集渣槽，所述刮渣机的出渣口与所述集渣槽的入口对接。

[0007]优选地，所述活性炭吸附罐为密闭罐体，所述活性炭吸附罐的内部填充有颗粒活性炭，所述活性炭吸附罐的罐体上部固定有第一进水布水器，所述活性炭吸附罐的罐体下部固定有第一出水集水器。

[0008]进一步地，所述树脂吸附罐为密闭罐体，所述树脂吸附罐的内部填充有大孔弱碱性阴离子交换树脂，所述树脂吸附罐的罐体上部固定有第二进水布水器，所述树脂吸附罐的罐体下部固定有第二出水集水器。

[0009]优选地，所述回流管路上安装有增压泵和止回阀;所述回流管路包括回流总管，所述电渗析装置的浓水出口和所述反渗透装置的浓水出口分别与所述回流总管的入口连通，所述回流总管的出口与所述气浮分离器的进水口连通。

[0010]本实用新型公开的化工废水深度处理及回用过滤装置，其核心在于在物化沉淀单元中增设气浮分离器以去除悬浮态有机物，在生物处理单元中增设活性炭吸附罐以吸附溶解性有机物，在膜深度处理单元中增设树脂吸附罐以吸附带电有机物，同时将电渗析装置和反渗透装置的浓水回流至气浮分离器进行循环处理。相较于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：通过气浮分离器、活性炭吸附罐和树脂吸附罐的三级拦截，分别针对不同形态的有机物进行去除，尤其树脂吸附罐能够精准去除超滤出水中残留的带电两性有机物，从而避免该类物质进入电渗析装置后在电场诱导下形成膜污染层;同时，浓水回流结构将浓缩后的有机物返回前端气浮处理，防止污染物在系统内累积。该装置能够有效延长电渗析装置的清洗周期，降低维护成本，提升化工废水回用系统的运行稳定性。

附图说明

[0011]图1为本实用新型化工废水深度处理及回用过滤装置的整体结构示意图。

[0012]其中，附图中各标记：

[0013]10、物化沉淀单元;11、格栅池;12、调节池;13、沉淀池;14、气浮分离器;20、生物处理单元;21、厌氧池;22、MBR反应器;23、活性炭吸附罐;231、颗粒活性炭;232、第一进水布水器;233、第一出水集水器;30、膜深度处理单元;31、砂滤装置;32、超滤装置;33、树脂吸附罐;331、大孔弱碱性阴离子交换树脂;332、第二进水布水器;333、第二出水集水器;34、电渗析装置;35、反渗透装置;36、消毒池;40、回流管路;41、增压泵;42、止回阀;43、回流总管。

具体实施方式

[0014]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

[0015]在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语"中心"、"上"、"下"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"内"、"外"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

[0016]化工废水中含有的残余高分子絮凝剂和两性表面活性剂，在常规处理流程中难以被完全去除，进入电渗析装置后会在电场作用下形成难以清洗的膜污染，这是现有技术面临的主要难题。基于此，为改善相关技术中的问题，本申请实施例提供一种化工废水深度处理及回用过滤装置，如图1所示，包括沿水流方向依次连接的物化沉淀单元10、生物处理单元20和膜深度处理单元30。其中，物化沉淀单元10包括沿水流方向依次连接的格栅池11、调节池12、沉淀池13以及连接在沉淀池13下游的气浮分离器14，气浮分离器14用于去除废水中的悬浮态有机物。生物处理单元20包括沿水流方向依次连接的厌氧池21、MBR反应器22以及连接在MBR反应器22下游的活性炭吸附罐23，活性炭吸附罐23用于吸附废水中的溶解性有机物。膜深度处理单元30包括沿水流方向依次连接的砂滤装置31、超滤装置32、树脂吸附罐33、电渗析装置34、反渗透装置35和消毒池36，树脂吸附罐33用于吸附废水中的带电有机物。电渗析装置34的浓水出口和反渗透装置35的浓水出口均通过回流管路40与气浮分离器14的进水口连通。

[0017]具体来说，化工废水首先进入物化沉淀单元10，格栅池11拦截大块漂浮物，调节池12均化水质水量，避免后续单元受到水质水量波动的冲击。沉淀池13通过重力沉降去除大部分悬浮物，出水进入气浮分离器14进一步去除悬浮态有机物和乳化油。处理后的废水进入生物处理单元20，厌氧池21内的厌氧菌将大分子有机物分解为小分子有机物，提高废水的可生化性。MBR反应器22利用好氧微生物进一步降解有机物，同时通过膜分离实现固液分离，出水水质优于传统活性污泥法。MBR反应器22出水进入活性炭吸附罐23，吸附去除生物处理难以降解的溶解性有机物。随后废水进入膜深度处理单元30，砂滤装置31和超滤装置32去除残留的悬浮物和胶体，保护后续膜组件。树脂吸附罐33吸附废水中的带电有机物，这是防止电渗析膜污染的关键步骤。电渗析装置34和反渗透装置35进行两级脱盐处理，去除废水中的可溶性盐分，最后经消毒池36消毒后回用于生产。电渗析装置34和反渗透装置35产生的浓水通过回流管路40回流至气浮分离器14进行二次处理。

[0018]该装置通过三级有机物去除屏障，逐级去除不同形态的有机物，特别是针对性地去除了会导致电渗析膜污染的带电有机物，从根本上解决了电场诱导膜污染的问题。浓水回流设计提高了水资源利用率，减少了污染物外排，整个系统运行稳定，维护成本低。

[0019]本实用新型进一步地提出，气浮分离器14的底部固定有微孔曝气盘管，气浮分离器14的上部安装有刮渣机和集渣槽，刮渣机的出渣口与集渣槽的入口对接。气浮分离器14底部设置微孔曝气盘管，上部安装刮渣机和配套的集渣槽，刮渣机的出渣口直接对接集渣槽入口。

[0020]运行时，微孔曝气盘管产生的微小气泡附着在悬浮颗粒表面，降低颗粒密度使其上浮至液面，刮渣机持续将液面浮渣刮入集渣槽，定期排出系统。实际工程中多采用溶气气浮形式，溶气水经释放器产生20-50μm的微气泡，与悬浮颗粒充分接触后携带其上浮，收集的浮渣统一送入污泥处理系统处置。根据不同水质特点，也可选用涡凹气浮或浅层气浮装置，均能达到预期的固液分离效果。这种结构对化工废水中的悬浮态有机物和乳化油去除效率高，能有效减轻后续生物处理单元20和膜深度处理单元30的负荷，回流浓水在此处再次处理，可回收部分水资源并进一步去除残留有机物，防止系统内污染物累积。

[0021]本实用新型优选地提出，活性炭吸附罐23为密闭罐体，活性炭吸附罐23的内部填充有颗粒活性炭231，活性炭吸附罐23的罐体上部固定有第一进水布水器232，活性炭吸附罐23的罐体下部固定有第一出水集水器233。

[0022]可以理解，第一进水布水器232使废水均匀分布在罐体横截面上，避免出现短流现象，废水自上而下流经颗粒活性炭231层，溶解性有机物被活性炭的孔隙结构吸附。处理后的废水经第一出水集水器233收集后流出。实际运行中可采用下进上出的逆流方式，废水从罐体下部进入，上部流出，这样可以提高活性炭的利用率，延长吸附周期。当颗粒活性炭231吸附饱和后，可通过蒸汽再生恢复吸附性能，再生次数达到上限后更换新的颗粒活性炭231。也可将粉末活性炭投加到MBR反应器22中，利用活性炭的吸附作用和微生物的降解作用共同处理废水，适用于有机物浓度较高的情况。颗粒活性炭231具有发达的孔隙结构和较大的比表面积，能够有效吸附化工废水中的溶解性难降解有机物和部分表面活性剂，降低后续膜深度处理单元30的污染风险，弥补了生物处理单元20对难降解有机物去除能力的不足。

[0023]本实用新型进一步地提出，树脂吸附罐33为密闭罐体，树脂吸附罐33的内部填充有大孔弱碱性阴离子交换树脂331，树脂吸附罐33的罐体上部固定有第二进水布水器332，树脂吸附罐33的罐体下部固定有第二出水集水器333。

[0024]其中，大孔弱碱性阴离子交换树脂331能够与废水中带负电的两性有机物和高分子絮凝剂发生离子交换反应，将其吸附在树脂表面。第二进水布水器332保证废水均匀分布，第二出水集水器333收集处理后的废水。作为一种具体的实施方式，可设置两个树脂吸附罐33串联运行，一用一备，当一个树脂吸附罐33吸附饱和后，切换到另一个树脂吸附罐33运行，同时对饱和的大孔弱碱性阴离子交换树脂331进行再生。再生液采用氢氧化钠溶液，再生后的大孔弱碱性阴离子交换树脂331可重复使用。根据废水中有机物的带电性质，也可选择大孔强碱性阴离子交换树脂或大孔阳离子交换树脂，以获得更好的吸附效果。大孔弱碱性阴离子交换树脂331对带电有机物具有良好的吸附性能，能够有效去除超滤装置32出水中残留的两性表面活性剂和高分子絮凝剂，防止这些物质进入电渗析装置34后在电场作用下形成致密有机凝胶层，大幅延长电渗析装置34的运行周期，减少膜清洗次数。

[0025]本实用新型优选地提出，回流管路40上安装有增压泵41和止回阀42，电渗析装置34和反渗透装置35产生的浓水先汇集到回流总管43，再由增压泵41输送至气浮分离器14的进水口。

[0026]其中，增压泵41为浓水回流提供动力，止回阀42防止气浮分离器14中的废水倒流回膜深度处理单元30。在回流总管43上可设置流量调节阀，根据系统的运行情况调节浓水回流比，一般控制在20%-30%之间。当系统盐度累积过高时，可适当排放部分浓水，维持系统盐度平衡。浓水也可回流至调节池12，利用调节池12的均化作用，使浓水与原水充分混合后再进行处理。浓水回流设计将电渗析装置34和反渗透装置35产生的浓水送回系统前端进行二次处理，提高了水的回收率，减少了废水外排量，浓水中残留的有机物在气浮分离器14中得到进一步去除，避免了直接外排对环境造成的污染。

[0027]整个装置的工作流程如下：化工废水进入格栅池11，去除大块漂浮物后流入调节池12，均化水质水量。调节池12出水进入沉淀池13，沉淀去除大部分悬浮物。沉淀池13出水进入气浮分离器14，去除悬浮态有机物和乳化油。气浮分离器14出水进入厌氧池21，大分子有机物被厌氧菌分解为小分子有机物。厌氧池21出水进入MBR反应器22，在好氧微生物的作用下进一步降解有机物，同时进行固液分离。MBR反应器22出水进入活性炭吸附罐23，吸附去除溶解性难降解有机物。活性炭吸附罐23出水进入砂滤装置31和超滤装置32，去除残留的悬浮物和胶体。超滤装置32出水进入树脂吸附罐33，吸附去除带电有机物。树脂吸附罐33出水进入电渗析装置34和反渗透装置35，进行脱盐处理。反渗透装置35出水进入消毒池36，消毒后回用于生产。电渗析装置34和反渗透装置35产生的浓水通过回流管路40回流至气浮分离器14，进行二次处理。

[0028]以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

说明书附图(1)