申请日2016.03.22
公开(公告)日2017.09.29
IPC分类号C02F9/14; C02F103/30
摘要
本发明属于废水深度处理领域，废水经过一次处理后得到一次处理水，一次处理水经过前处理单元后，再经过膜处理后得到产水，部分纳滤和/或反渗透浓水和部分微滤和/或超滤反洗排放水回送至前处理单元前，再经过前处理单元、微滤和/或超滤后得到二次处理水。部分二次处理水与产水合并后得到回用水，在不提高纳滤和反渗透回收率的情况下提高水利用率。不与产水合并的二次处理水和未回送水合并得二次合并水，可用于景观用水及工业冷却用水等场合。本发明充分利用了现有工艺，不影响膜使用寿命的情况下提高系统回收率，降低吨水处理成本，同时使纳滤或反渗透浓水和微滤或超滤反洗排放水经处理后可再利用，减少排污费，提高水资源利用率。
摘要附图
权利要求书
1.一种废水的深度处理方法，废水经过一次处理后得到一次处理水，一次处理水经过前处理单元后，再经过微滤和/或超滤、纳滤和/或反渗透处理后得到产水，其特征在于：部分纳滤和/或反渗透浓水和/或部分微滤和/或超滤反洗排放水回送至前处理单元前，再经过前处理单元以及微滤和/或超滤处理得到二次处理水。
2.根据权利要求1所述的深度处理方法，其特征在于：回送至前处理单元前的微滤和/或超滤反洗排放水量占微滤和/或超滤反洗排放水总水量的20-100%。
3.根据权利要求1所述的深度处理方法，其特征在于：回送至前处理单元前的纳滤和/或反渗透浓水水量占纳滤和/或反渗透浓水总水量的20-100%。
4.根据权利要求1所述的深度处理方法，其特征在于：纳滤或反渗透的回收率为40-80%。
5.根据权利要求1所述的深度处理方法，其特征在于：所述二次处理水中的部分二次处理水与产水合并后得到回用水。
6.根据权利要求5所述的深度处理方法，其特征在于：用于与产水合并的部分二次处理水占回用水的比例为5-40%。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的深度处理方法，其特征在于：一次处理含有生化处理、化学处理或物理处理中的一种或多种。
8.根据权利要求1～6中任一项所述的深度处理方法，其特征在于：前处理单元为高级氧化或吸附装置中的一种或多种。
9.根据权利要求1～6中任一项所述的深度处理方法，其特征在于：一次处理水中含有浆料、油剂、染料、化学助剂、或表面活性剂中的一种或多种。
10.根据权利要求1～6中任一项所述的深度处理方法，其特征在于：一次处理水中分子量大于10万道尔顿的有机物含量为10-30%。
11.根据权利要求1～6中任一项所述的深度处理方法，其特征在于：一次处理水的B/C值为0.1～0.3。
说明书
一种废水的深度处理方法
技术领域
本发明属于废水处理领域，具体涉及一种使用膜法进行废水深度处理的技术。
背景技术
印染废水等难降解有机废水是工业废水排放大户，处理难度较大。染料生产的基本原料包括苯系、萘系、蒽醌、苯胺及联苯胺类化合物等，且在生产工艺过程中多与金属、盐类等物质螯合，造成了废水难处理的特点。目前印染废水等难降解有机废水的处理方法主要包括生物处理法、氧化法(化学氧化，光催化法，微波协同法)、吸附法、混凝法和电化学法等。除此之外，膜技术作为一种新型的分离技术，因其独特的分离特点，在该类废水中的应用也越来越广泛。废水等经过生化、物化处理再经过膜法深度处理工艺后可得到水质优良的产水回用于工业生产中，提高了水资源的利用率，缓解了我国水资源紧张的局面。
近年来，多样化的膜组合工艺得到越来越多的关注，微滤(MF)/超滤膜(UF)和纳滤(NF)/反渗透膜(RO)的组合是废水深度处理中最常用的膜组合。但膜技术在应用过程中仍存在一些问题，比如纳滤/反渗透膜的浓水处理问题。印染等废水的纳滤/反渗透浓水的特点为有机物含量高并且难生物降解，无法直接排放，采用传统处理方法如生化处理或者混凝沉淀难以除去。在存在污水集中深度处理厂的地区，一般将达到间接排放标准的纳滤/反渗透浓水排入污水集中深度处理厂中进行处理，产生一定的污水处理费，同时如果纳滤/反渗透浓水无法达到间接排放标准则无法直接排入污水集中深度处理厂中，需额外通过浓水处理设施对其进行处理。在没有污水集中深度处理厂的情况下，一般采用加入蒸发结晶等方法对其进行处理，能耗高，处理成本高。
专利(CN 201010117987.7)提到了将废水经反渗透处理后的部分反渗透浓水回流至调节池再经过电絮凝循环处理，提高回收率。但该公知例增加了后续反渗透膜的处理负担，同时专利中未涉及在现有技术的基础上对超滤/微滤反洗排放水的处理方法和在不增加反渗透处理负担的基础上增加系统回收率的方法，并且由实施例数据看，外排反渗透浓水的有机物含量高于直接排放标准，存在一定排污费和环境污染。
专利(CN 201410800474.4)提到了将印染废水的反渗透浓水经过电渗析、软化、蒸发结晶设备进行处理。但该公知例的反渗透浓水处理方法能耗高，处理成本高。
因此，提供一种基于现有处理工艺使得纳滤和/或反渗透浓水和微滤和/或超滤反洗排放水再处理利用，以及在不加剧反渗透膜污染的基础上提高系统回收率的深度处理方法，对于废水回用深度处理工艺的推广具有重要意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：
针对废水经回用处理后产生的纳滤或反渗透浓水和超滤或微滤反洗排放水不能达到排放标准及利用率低的问题，提供一种在现有处理技术的基础上对其进行回流再处理，从而提高污水回用系统回收率，降低处理成本，及根据回用要求最大程度提高水资源利用率的深度处理技术。
本发明的目的可以通过以下措施达到：
一种废水的深度处理方法，废水经过一次处理后得到一次处理水，一次处理水经过前处理单元后，再经过微滤和/或超滤、纳滤和/或反渗透处理后得到产水，部分纳滤和/或反渗透浓水和/或部分微滤和/或超滤反洗排放水回送至前处理单元前，再经过前处理单元以及微滤和/或超滤处理得到二次处理水。
优选回流至前处理单元前的微滤和/或超滤反洗排放水量占微滤和/或超滤反洗排放水总水量的20-100%，进一步优选50%-100%。当回流比例提高时，微滤和/或超滤反洗排放水的回流量也相应增加，但前处理单元的负荷也会提高，因此回流比例可根据一次处理水水质及回用时对产水水质的要求确定，从而最大程度的降低处理成本。
优选回流至前处理单元前的纳滤和/或反渗透浓水水量占纳滤和/或反渗透浓水总水量的20-100%，进一步优选50%-100%。当回流比例提高时，纳滤和/或反渗透浓水的回流量也相应增加，但前处理单元的负荷也会提高，因此回流比例可根据一次处理水水质和反渗透回收率及能耗等方面综合确定，最大程度的降低处理成本。
纳滤或反渗透的回收率优选为40-80%，具体由纳滤或反渗透进水水质和处理要求确定。纳滤和/或反渗透的回收率提高时，纳滤和/或反渗透运行压力也会相应增加，但回流至前处理单元前的纳滤和/或反渗透浓水水量会相应减少，前处理单元的负荷也能降低。纳滤和/或反渗透的回收率大于80%时，纳滤和/或反渗透浓水水量会相应减少，回流水量也会相应减少，前处理单元的负荷降低，可根据产水水质要求提高或降低回流水量，从而最大程度的提高水回用率和回用成本。纳滤和/或反渗透的回收率小于40%时，此时纳滤和/或反渗透的能耗下降，浓水水量增加，回流水量可根据产水要求提高或降低，从而最大程度的提高水回用率和回用成本。
优选部分二次处理水与产水合并后得到回用水，回用于生产中，可用于冷却用水、洗涤用水、锅炉补给水或工业与产品用水中的一种或多种，从而在不提高纳滤和/或反渗透系统回收率的情况下提高整个系统的回收率，降低吨水处理成本，提高水资源利用率。
不与产水合并的另一部分二次处理水和未回流至前处理单元前的纳滤和/或反渗透浓水和微滤和/或超滤反洗排放水合并得二次合并水，可用于景观用水等对电导率要求不高的场合、工业冷却用水等对硫酸盐和硬度要求不高的场合，具体由一次处理水水质和微滤或超滤、纳滤或反渗透系统的回收率确定，根据二次处理水水质确定最合适的应用方向和场合。
优选用于与产水合并的部分二次处理水占回用水的比例为5-40%，进一步优选10-15%，由二次处理水水质、产水水质和回用水用途共同确定，在二次处理水和产水水质确定的情况下，回用水根据用途不同，比例随回用标准而变化，在满足标准的基础上最大程度的提高回用水水量。
优选一次处理含有生化处理、化学处理或物理处理中的一种或多种。生化处理的工艺类型没有特殊限定，包括活性污泥法、厌氧生物处理、缺氧生物处理、好氧生物处理、水解酸化处理、氧化沟、生物膜法、生物滤池、生物接触氧化、生物流化床、生物转盘、或膜生物反应器中的一种或多种。化学处理的工艺类型没有特殊限定，包括混凝处理、吸附处理、中和处理、化学沉淀处理、氧化还原处理、或电解处理中的一种或多种。物理处理的工艺类型没有特殊限定，包括格栅、筛网、沉淀处理、膜过滤、气浮固液分离、滤池过滤、多介质过滤、或砂滤中的一种或多种。
优选前处理单元为高级氧化或吸附装置中的一种或多种。高级氧化以产生具有强氧化能力的羟基自由基(·OH)为特点，在高温高压、电、声、光辐照、催化剂等反应条件下，使大分子难降解有机物氧化成小分子有机物质，而吸附装置利用其固体吸附剂的物理吸附或化学吸附性能，能够有效去除水中含有的小分子有机物，从而有效降低废水中含有的有机污染物质含量，保证微滤和/或超滤、纳滤和/或反渗透的长期稳定运行，延长微滤和/或超滤、纳滤和/或反渗透的化学清洗周期，从而延长膜寿命，降低处理成本。微滤和/或超滤则可以去除水中的悬浮物、颗粒物、藻类、细菌、部分病毒及大尺度的胶体等，而纳滤和/或反渗透能够截留水中的各种无机离子、胶体物质和大分子溶质，从而得到产水，达到回用目的。回流的纳滤和/或反渗透浓水和微滤和/或超滤反洗排放水经过高级氧化和/或吸附装置处理后，水中有机物污染物质含量降低，保证不加重后续微滤和/或超滤、纳滤和/或反渗透的有机物污染，从而保证微滤和/或超滤、纳滤和/或反渗透的稳定运行。
优选一次处理水中含有浆料、油剂、染料、化学助剂、或表面活性剂中的一种或多种，这些物质均难生物降解，难以通过生化处理除去。反渗透浓水中的此类物质返至前处理单元前，通过高级氧化处理的分解作用和吸附装置对小分子物质的吸附作用，有效降低水中的有机物含量。
优选一次处理水中分子量大于10万道尔顿的有机物含量大于或等于10%，进一步优选为10-30%，可最大限度的发挥高级氧化处理对大分子有机物的分解作用，当分子量大于10万道尔顿的有机物含量小于10%时，高级氧化处理效果降低，并且随着分子量大于10万道尔顿的有机物含量增加时，处理效果提高，故针对这种优选类型的水，本处理方法具有优良的处理效果。
优选一次处理水的B/C值为0.1～0.3，B/C值为水中BOD(生化需氧量)和COD(化学需氧量)的比值，表征水的可生物降解程度，当B/C值越小时，该水越难生物降解，当一次处理水为难生物降解水时，通过传统生化方式难以去除，而高级氧化对难生物降解水具有优良的处理效果，故针对这种优选类型的水，本处理方法具有优良的处理效果。
高级氧化处理为Fenton氧化、光化学氧化、催化湿化氧化、电化学氧化、或臭氧氧化中的一种或多种，对废水中的难生物降解有机物进行处理，分解为小分子有机物或者完全矿化。
吸附装置为树脂吸附、硅藻土吸附、煤渣吸附、沸石吸附、或活性炭吸附中的一种或多种，通过物理吸附或化学吸附作用对水中的有机物进行吸附去除，尤其对小分子有机物具有很好的去除效果。
本发明在现有处理技术的基础上对纳滤和/或反渗透浓水和微滤和/或超滤反洗排放水进行处理，经过本工艺处理的废水具有如下优势：
1、在回用水满足生产用水标准的基础上最大程度的提高回用水水量，同时经过处理后的二次处理水可用于其他用途，提高水资源利用率，具有一定的经济和环境效益;
2、在现有处理技术的基础上，部分回流使得纳滤或反渗透浓水和超滤或微滤反洗水经过处理后达到回用标准，可应用于景观用水等对含盐量要求不高的场合，同时最大限度的降低处理成本;
3、不加重反渗透污染的基础上提高系统回收率，不影响反渗透膜的使用寿命。
