[发明专利]高含盐量和高COD的污水的零排放处理工艺和系统

权利要求书

1.高盐含量、高COD值的污水的处理方法，该方法包括:

(A)污水预处理：对高浓度污水进行除渣处理；

(B)生物化学处理：让原污水(W₀)在生化处理池中进行生物化学处理；其中所述生物化学处理过程包括先后对污水进行一次或多次的厌氧段的处理和一次或多次的好氧段的处理；

其中，原污水(W₀)的化学需氧量(COD)为4g/L-10g/L，钙镁总硬度(Ca²⁺+Mg²⁺)为300ppm–20000ppm，F^-含量为1ppm–500ppm，并且原污水(W₀)中Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺、Cd²⁺、Zn²⁺、Hg⁺、Hg²⁺、Cr³⁺、Pb²⁺或Mn²⁺中每一种重金属阳离子的含量是≥1ppm；

(C)分离：对于经过生物化学处理的污水进行分离，从而除去淤泥形式的固形物杂质，并获得第一级净化的污水(W₁)；和

(D)电化学除杂：所述第一级净化的污水(W₁)在电化学处理池中或在包括电化学处理池的电化学除杂系统中通过在联合阳极或复合阳极与阴极之间施加直流电压进行电化学处理，以便除去氨氮类杂质、无机盐和COD，从而获得第二级净化的污水(W₂)；

其中，在电化学处理池中使用牺牲阳极和惰性阳极作为联合阳极或使用包含牺牲金属和惰性金属的合金材料作为复合阳极，并且在电化学处理池内的污水(W₁)中碱金属氯化物的含量足以使得在上述阳极与阴极之间施加直流电压的情况下在污水(W₁)中能够现场产生含氯的氧化剂；和

其中，采用直流电源在作为电极对的惰性阳极或复合阳极与阴极之间所施加的电压(V₁)足以使得在污水(W₁)中能够现场产生含氯的氧化剂和任选的含氧的氧化剂，同时，采用直流电源在作为电极对的牺牲阳极或复合阳极与阴极之间所施加的电压(V₂)足以使得该牺牲阳极或复合阳极的金属单质失去电子并且以金属阳离子的形式进入污水(W₁)中，这些金属离子在污水中发挥絮凝作用，其中所述电压(V₁)与电压(V₂)相同或不同；

其中，多个阳极和多个阴极在电化学处理池中交替地设置或成对设置，并且在电化学处理池中使用8-120对的阳极和阴极；

其中，在电化学处理池内的污水(W₁)中NaCl+KCl的含量是在600mg/L至70g/L之间；

其中，在所述第一级净化的污水(W₁)中添加无机碱以调节污水(W₁)的pH至10-13范围，对污水(W₁)进行电化学处理，以及在需要进行电化学处理的污水(W₁)中添加水溶性镁盐和/或水溶性钙盐的情况下，维持电化学处理池的出水的钙镁总硬度高于100mg/L，但低于900mg/L；

其中，当使用牺牲阳极和惰性阳极作为联合阳极时，使用铁或铝或铁铝合金作为牺牲阳极，或，当使用包含牺牲金属和惰性金属的合金材料作为复合阳极时，使用铁钛合金、铝钛合金或铁铝钛合金作为复合阳极；

(E)化学软化：第二级净化的污水(W₂)被输送到软化反应器中，通过向污水(W₂)中添加无机碱来进一步使得污水软化，获得第三级净化的污水(W₃)；

其中，该(E)化学软化步骤不仅包括以下子步骤：

(E1)化学软化：经过电化学处理后的第二级净化的污水(W₂)被输送到作为化学软化区段的软化反应池中，在检测或不检测污水的硬度的情况下，通过向污水(W₂)中添加无机碱来进一步使得污水软化；

而且还包括下面一个或两个的子步骤：

(E2)混凝：在混凝区段中，通过向经过化学软化处理后的污水添加混凝剂来促使钙盐和镁盐发生混凝，和，(E3)沉淀：在沉淀区段中，让经过化学软化处理后的污水在沉淀池中进行沉淀；获得第三级净化的污水(W₃)；其中，在E3)沉淀步骤中，利用高效沉淀池让污水中的钙盐和镁盐进行高效沉淀；从而获得第三级净化的污水(W₃)；

(F)过滤和分离步骤：对净化的上述污水(W₃)进一步进行过滤和分离，获得第四级净化的污水(W₄)；

其中该步骤(F)包括以下的一个或两个的子步骤：(F1)过滤：使用过滤器让污水进行过滤，通过过滤来分离并去除污水中的悬浮物；和，(F2)超滤：使用超滤器让污水进行超滤，以除去微米级尺寸的悬浮物；

(G)反渗透：对来自前面步骤的第四级净化的污水(W₄)进行一级或多级的反渗透处理，获得了作为回用水的第五级净化的污水(W₅)，同时获得含有NaCl和硫酸钠的浓缩水(CW₁)；

(H)纳滤膜分盐：使用纳米过滤膜对于来自于反渗透步骤的浓缩水(CW1)进行盐分离处理，即将硫酸根和氯离子分开，分别获得含有硫酸钠的浓缩水(CW₂)和含有氯化物盐的产水(CW₃)；

(I)蒸发处理：对于含有硫酸钠的浓缩水(CW₂)进行蒸发，获得工业级的硫酸钠；和/或，对于含有氯化物盐的产水(CW₃)进行蒸发，获得工业级的氯化物盐；

其中，上述方法还包括在(E)化学软化步骤与(G)反渗透步骤之间的以下多个附加步骤(EG)：

(EG1)活性炭吸附：使用活性炭对软化后的污水进行吸附处理；

(EG2)离子交换处理：在离子交换处理之前对于软化后的污水进行中和，然后利用离子交换树脂对软化后的污水进行离子交换处理，进一步降低污水的硬度；和，

(EG3)除去碳酸根和碳酸氢根：通过向软化后的污水中添加盐酸，形成CO₂气体和碱金属氯化物，从而除去HCO₃^-、CO₃^2-离子；

并且，下列这些中间步骤的先后顺序可以是任意顺序：(F1)过滤，(F2)超滤，(EG1)活性炭吸附，(EG2)离子交换处理，以及(EG3)除去碳酸根和碳酸氢根。