一种有机膨润土生产废水的资源化回用装置和方法与流程

1.本发明涉及一种有机膨润土生产废水的资源化回用装置和方法，属于环保和资源化技术领域。


背景技术：

2.有机膨润土是一种无机矿物和有机铵复合物，以膨润土为原料，利用膨润土中蒙脱石的层片状结构及其能在水或有机溶剂中溶胀分散成胶体级粘粒特性，通过离子交换技术插入有机覆盖剂而制成的。有机膨润土在各类有机溶剂、油类、液体树脂中能形成凝胶，具有良好的增稠性、触变性、悬浮稳定性、高温稳定性、润滑性、成膜性，耐水性及化学稳定性，在涂料工业中有重要的应用价值。在油漆油墨、航空、冶金、化纤、石油等工业中也有广泛的应用。然而，有机膨润土的生产过程中会排放出大量的废水，而且具有温度高，悬浮物多，硬度高，含有机物等特点，经过常规的物化、生化处理后可达标排放，但如要将其进行水资源的回收利用，其工艺路线复杂，成本高昂。渗透汽化技术是在蒸汽压差驱动推动下，利用各组分在膜内溶解（或表面吸附）与扩散速率的不同实现分离的过程。渗透汽化和分离应用技术虽发展较晚，但与传统膜分离工艺相比，具有水质要求底、分离效率高、设备简单、操作方便、能耗低的优点，同时可以充分利用废水中的热量作为热源，作为一种新型的分离技术，被誉为21世纪最有前途的分离技术。


技术实现要素：

3.本发明针对现有技术的不足，提供一种有机膨润土生产废水的资源化回用装置和方法，解决了现有技术存在的分离工艺繁琐、能耗高、资源化低等技术问题。
4.为达到上述目的，本发明提供一种有机膨润土生产废水的资源化回用装置，包括高效沉淀系统、废水调节槽、第一输送泵、机械过滤器、浓缩系统、浆液槽、换热器、汽水分离器8、清水、真空泵、循环水槽、第二输送泵、冷却塔；其中，高效沉淀系统由竖流式沉淀池、保温层、机械刮泥机、斜板、排泥泵组成；其中，废水调节槽由废水槽、保温层、鼓风机、穿孔曝气管组成；高效沉淀池出液口连接进入废水调节槽进液口，废水调节槽出液口与机械过滤器进液口通过第一输送泵连接，机械过滤器的出液口连接浓缩系统的进液口，机械过滤器的出泥口连接浆液槽的进液口，浓缩系统的排液口连接浆液槽的进液口，浓缩系统的出汽口连接换热器的进汽口，汽水分离器的进口分别连接换热器的出水口和真空泵的进气口，汽水分离器的出水口连接清水槽的进水口，循环水槽的出水口与换热器的冷水进口通过第二输送泵连接，循环水槽的进水口与换热器的冷水出口通过冷却塔连接。其中，鼓风机的出气口连接穿孔曝气管，高效沉淀池的出泥口和浆液槽的进液口通过排泥泵连接。
5.在上述一种有机膨润土生产废水的资源化回用装置中，所述的高效沉淀系统由竖流式沉淀池、保温层、机械刮泥机、斜板、排泥组成，高效沉淀系统的表面负荷取值为2
‑
4m3/m2·
h，竖流式沉淀池池体形式为圆形结构，泥斗角度大于50度，机械刮泥机为机械结构式泥斗刮板，斜板的间距在100mm—200mm之间。
6.在上述一种有机膨润土生产废水的资源化回用装置中，所述的浓缩系统内设置渗透汽化膜组件，膜片可以采用有机复合膜或无机复合膜，主要特性包括耐高温、亲水性、无孔。渗透汽化膜组件采用浸没式。
7.在上述一种有机膨润土生产废水的资源化回用装置中，所述的换热器为间壁式热交换器，形式可以为管式或板式，壳层进出口与循环冷却水相连接。
8.本发明还提供了一种有机膨润土生产废水的资源化回用方法，包括以下步骤：（1）进水的预处理：将生产废水接入高效沉淀系统内进行沉淀处理后进入废水调节槽内，在废水调节槽内通过曝气搅拌使废水混合均匀，然后泵入机械过滤器进一步去除悬浮物以获取经过预处理的废水；高效沉淀系统和机械过滤器产生的污泥进入浆液槽；（2）废水汽化分离：将步骤（2）中得到的预处理废水经过浓缩系统中渗透汽化膜组件分离出汽化水，从而实现废水的浓缩减量，并将此浓缩液排出至浆液槽。（3）汽化水冷凝：将步骤（3）中分离出的汽化水与循环冷却水进行间接热交换后进行冷凝并回收清净水，实现中水回用；（4）浓浆液收集：将步骤（2）中排出的浓缩液与步骤（1）产生的污泥进行收集并混合，可通过机械压滤方式制成干泥外运安全处理。
9.在上述一种有机膨润土生产废水的资源化回用方法中，废水的水质范围为，水温在60℃—85℃， tds≤20000mg/l, codcr≤3000mg/l,ss≤2000mg/l的各类有机膨润土生产废水。
10.在上述一种有机膨润土生产废水的资源化回用方法中，在步骤（1）中，高效沉淀系统可根据废水实际情况进行运行设定，可对机械刮泥机的转速、污泥泵开启时间、斜板间距进行相应调整， 确保步骤（1）排出的水质满足后续工艺单元需要；过滤器出口水质ss≤20mg/l。
11.在上述一种有机膨润土生产废水的资源化回用方法中，在步骤（2）中，浓缩系统的浓缩分离采用蒸汽压差驱动的渗透汽化技术进行废水的汽化分离，从而实现废水的浓缩。浓缩系统的加热控制温度，根据废水水质、浓缩倍数、清水水质的要求不同控制设定温度介于55℃—80℃之间。
12.在上述一种有机膨润土生产废水的资源化回用方法中，在步骤（3）中，回收获得的清净水水质tds≤100mg/l。
13.在上述一种含盐废液的浓缩方法中，在步骤（4）中，获得的浓液含固率大于0.5%，该浓浆液可机械压滤方式制成干泥外运安全处理。
14.本发明的有益效：1、针对有机膨润土生产废水的水质特征采用沉淀、调节和过滤的方式进行预处理，可有效去除废水中的各类颗粒杂质，为后续进入浓缩分离系统提供可靠进料水质；2、充分利用废水中包含的高温废热作为浓缩系统中渗透汽化分离的热源介质，有效降低运行能耗；3、将渗透汽化膜分离技术应用于废水资源化领域，充分利用膜的选择透过性等特点进行废水中水分的分离，工艺路线简单，运行成本低，具有较好的经济性；4、渗透汽化技术分离产出的回用水质好，回用效益高，具有良好的环保性和经济性。
15.本发明提供的一种有机膨润土生产废水的资源化回用装置和方法有效的将厂区废水进行资源化开发利用，既降低企业针对生产废水的综合处理成本，又回收了水资源，还节约了能源，为有机膨润土生产企业的环保治理和废水资源化提供了较为实用装置和方法。
附图说明
16.图1是本发明提供的结构示意图。
17.图中：高效沉淀系统1、废水调节槽2、第一输送泵3、机械过滤器4、浓缩系统5、浆液槽6、换热器7、汽水分离器8、清水槽9、真空泵10、循环水槽11、第二输送泵12、冷却塔13。
具体实施方式
18.如图1所示，包括高效沉淀系统1、废水调节槽2、第一输送泵3、机械过滤器4、浓缩系统5、浆液槽6、换热器7、汽水分离器8、清水槽9、真空泵10、循环水槽11、第二输送泵12、冷却塔13；其中，高效沉淀系统1由竖流式沉淀池101、保温层102、机械刮泥机103、斜板104、排泥泵105组成；其中，废水调节槽2由废水槽201、保温层202、鼓风机203、穿孔曝气管204组成；高效沉淀池1出液口连接废水调节槽2进液口，废水调节槽2出液口与机械过滤器4进液口通过第一输送泵3连接，机械过滤器4的出液口连接浓缩系统5的进液口，机械过滤器4的出泥口连接浆液槽6的进液口
②
，浓缩系统5的排液口连接浆液槽6的进液口
③
，浓缩系统5的出汽口连接换热器7的进汽口，汽水分离器8的进水口分别连接换热器7的出水口和真空泵10的进气口，汽水分离器8的出水口连接清水槽9的进水口，循环水槽11的出水口与换热器7的冷水进口通过第二输送泵12连接，循环水槽11的进水口与换热器7的冷水出口通过冷却塔13连接。其中，鼓风机203的出气口连接穿孔曝气管204，高效沉淀池1的出泥口和浆液槽的进液口
①
通过排泥泵105连接。
19.所述的一种有机膨润土生产废水的资源化回用装置，高效沉淀系统1由竖流式沉淀池101、保温层102、机械刮泥机103、斜板104、排泥泵105组成，高效沉淀系统1的表面负荷取值为2
‑
4m3/m2·
h，竖流式沉淀池101池体形式为圆形结构，泥斗角度大于50度，机械刮泥机103为机械结构式泥斗刮板，斜板104的间距在100mm—200mm之间。
20.所述的一种有机膨润土生产废水的资源化回用装置，浓缩系统5内设置渗透汽化膜组件，膜片可以采用有机复合膜或无机复合膜，主要特性包括耐高温、亲水性、无孔。渗透汽化膜组件采用浸没式。
21.所述的一种有机膨润土生产废水的资源化回用装置，换热器7为间壁式热交换器，形式可以为管式或板式，壳层进出水口与循环冷却水相连接。设备之间采用管阀件连接。与料液直接接触的所有设备和部件，除原废水槽、清净水槽和浓废水槽外，包括输送泵、管道、阀门、膜、膜壳、混合器、热交换器、冷凝器、汽水分离器应是耐温、耐腐蚀材质，如pph材质。
22.一种有机膨润土生产废水的资源化回用方法，包括以下步骤：（1）进水的预处理：将生产废水接入高效沉淀系统内进行沉淀处理后进入废水调节槽内，在废水调节槽内通过曝气搅拌使废水混合均匀，然后泵入机械过滤器进一步去除悬浮物以获取经过预处理的废水；高效沉淀系统和机械过滤器产生的污泥进入浆液槽；（2）废水汽化分离：将步骤（2）中得到的预处理废水经过浓缩系统中渗透汽化膜组件分离出汽化水，从而实现废水的浓缩减量，并将此浓缩液排出至浆液槽；（3）汽化水冷凝：将步骤（3）中分离出的汽化水与循环冷却水进行间接热交换后进行冷凝并回收清净水，实现中水回用；（4）浓浆液收集：将步骤（2）中排出的浓缩液与步骤（1）产生的污泥进行收集并混合，可通过机械压滤方式制成干泥外运安全处理。
23.所述的一种有机膨润土生产废水的资源化回用方法，废水的水质范围为，水温在
60℃—85℃， tds≤20000mg/l, codcr≤3000mg/l，ss≤2000mg/l的各类有机膨润土生产废水。
24.所述的一种有机膨润土生产废水的资源化回用方法，在步骤（1）中，高效沉淀系统可根据废水实际情况进行运行设定，可对机械刮泥机的转速、污泥泵开启时间、斜板间距进行相应调整，确保步骤（1）排出的水质满足后续工艺单元需要；过滤器出口水质ss≤20mg/l。
25.所述的一种有机膨润土生产废水的资源化回用方法，在步骤（2）中，浓缩系统的浓缩分离采用蒸汽压差驱动的渗透汽化技术进行废水的汽化分离，从而实现废水的浓缩。浓缩系统的加热控制温度，根据废水水质、浓缩倍数、清水水质的要求不同控制设定温度介于55℃—80℃之间。
26.所述的一种有机膨润土生产废水的资源化回用方法，在步骤（3）中，回收获得的清净水水质tds≤100mg/l。
27.所述的一种有机膨润土生产废水的资源化回用方法，在步骤（4）中，获得的浓液含固率大于0.5%，该浓浆液可通过机械压滤方式制成干泥外运安全处理。
28.下面结合实施例，对本发明的工作过程做进一步说明：竖流式沉淀池101、保温层102、机械刮泥机103、斜板104、排泥泵105、废水槽201、保温层202、鼓风机203、穿孔曝气管204、第一输送泵3、机械过滤器4、浓缩系统5、浆液槽6、换热器7、汽水分离器8、清水槽9、真空泵10、循环水槽11、第二输送泵12、冷却塔13。
29.实施例一：废水为一有机膨润土企业生产车间某产品生产排水，水温73℃、ph5.5、codcr 900mg/l、tds 5200mg/l，ss500mg/l，经高效沉淀系统1处理后进入废水调节槽2再经过第一输送泵3泵过机械过滤器4除杂后获得进料液，ph5.6，codcr800mg/l，ss20mg/l；进料液进入浓缩系统5进行浓缩分离，浓缩系统5内控制温度在69℃，浓缩系统5内渗透汽化膜组件分离出的汽化水经过热交换器7与厂区循环冷却水进行热交换后，热交换器出水经气水分离器8分离并排至清水槽9，真空泵10操作压力为100pa。最终获取清水槽ph值6.3，codcr 20mg/l，tds 40 mg/l，浆液槽含固率浓缩液0.8%。
30.实施例二：废水为一有机膨润土企业生产车间多种产品生产排水混合，水温70℃、ph5.8、codcr 400mg/l、tds 3600mg/l，ss330mg/l，经高效沉淀系统1处理后进入废水调节槽2再经过第一输送泵3泵过机械过滤器4除杂后获得进料液，ph5.8，codcr350mg/l，ss10mg/l；进料液进入浓缩系统5进行浓缩分离，浓缩系统5内控制温度在66℃，浓缩系统5内渗透汽化膜组件分离出的汽化水经过热交换器7与厂区循环冷却水进行热交换后，热交换器出水经气水分离器8分离并排至清水槽9，真空泵10操作压力为100pa。最终获取清水槽ph值6.5，codcr 18mg/l，tds 30 mg/l，浆液槽内浓缩液含固率0.7%。
31.实施例三：废水为一有机膨润土企业生产车间某产品生产排水，水温77℃、ph5.6、codcr 1300mg/l、tds 7600mg/l，ss860mg/l，经高效沉淀系统1处理后进入废水调节槽2再经过第一输送泵3泵过机械过滤器4除杂后获得进料液，ph5.6，codcr350mg/l，ss20mg/l；进料液进入浓缩系统5进行浓缩分离，浓缩系统5内控制温度在72℃，浓缩系统5内渗透汽化膜组件分离出的汽化水经过热交换器7与厂区循环冷却水进行热交换后，热交换器出水经气水分离器8分离并排至清水槽9，真空泵10操作压力为100pa。最终获取清水槽ph值6.4，codcr 21mg/l，tds 48 mg/l，浆液槽内浓缩液含固率1%。