申请日2018.11.24
公开(公告)日2019.01.18
IPC分类号C02F9/06; C02F103/36
摘要
本发明是棉浆粕废水深度处理回用装置及其方法，是针对目前棉浆粕废水生化处理出水COD(化学耗氧量)偏高，不适应新排放标准，废水排放未减量等问题，首先将棉浆粕废水经过生化系统处理后的出水顺序通过自清洗过滤器、预处理系统的空化装置、预处理系统的电化学装置、预处理系统的膜分离装置的深度处理，降低COD值;其次通过低压反渗透装置对棉浆粕废水进行初步浓缩;第三通过低压反渗透浓水处理的空化装置与低压反渗透浓水处理的膜分离装置将棉浆粕废水因初步浓缩而升高的COD值再次降低;最后通过高压反渗透装置进行最终的浓缩;反渗透的产水回用，回用率超过95%，浓水减量后达标排放，从而实现棉浆粕生产企业节水减排的目的。
权利要求书
1.棉浆粕废水深度处理回用装置，其特征是包括自清洗过滤器、预处理系统的空化装置、预处理系统的电化学装置、预处理系统的膜分离装置、低压反渗透装置、低压反渗透浓水处理的空化装置、低压反渗透浓水处理的膜分离装置、高压反渗透装置，以及预处理水箱、低压反渗透浓水处理水箱、低压反渗透与高压反渗透的产水箱和超滤反洗水收集水箱;其中自清洗过滤器的进水口接入棉浆粕废水经过生化系统处理后的出水，自清洗过滤器的出水口与预处理系统的空化装置的进水口相接，预处理系统的空化装置的出水口与预处理系统的电化学装置的进水口相接，预处理系统的电化学装置的出水口与预处理系统的膜分离装的进水口相接，预处理系统的膜分离装置的出水口与预处理水箱的进水口相接，预处理水箱的出水口与低压反渗透装置的进水口相接，低压反渗透装置的出水口与低压反渗透浓水处理的空化装置的进水口相接，低压反渗透浓水处理的空化装置的出水口与低压反渗透浓水处理的膜分离装置的进水口相接，低压反渗透浓水处理的膜分离装置的出水口与低压反渗透浓水处理水箱的进水口相接，低压反渗透浓水处理水箱的出水口与高压反渗透装置的进水口相接，高压反渗透装置的出水口送出高压反渗透的浓水;低压反渗透装置的产水出口、高压反渗透装置的产水出口分别接至低压反渗透与高压反渗透的产水箱的1#进水口、2#进水口，低压反渗透与高压反渗透的产水箱的出水口送出低压反渗透与高压反渗透的产水;预处理水箱的反洗水出水口与预处理系统的膜分离装置的反洗水进水口相接，低压反渗透浓水处理水箱的反洗水出水口与低压反渗透浓水处理的膜分离装置的反洗水进水口相接，自清洗过滤器的反洗水出水口、预处理系统的膜分离装置的反洗水出水口、低压反渗透浓水处理的膜分离装置的反洗水出水口分别接至超滤反洗水收集水箱的1#进水口、2#进水口、3#进水口，超滤反洗水收集水箱的出水口送出超滤反洗水。
2.使用如权利要求1所述的棉浆粕废水深度处理回用装置的棉浆粕废水深度处理回用方法，其特征是包括如下步骤：
1)棉浆粕废水经过生化系统处理后的出水顺序通过自清洗过滤器、预处理系统的空化装置、预处理系统的电化学装置、预处理系统的膜分离装置的处理，将棉浆粕废水的COD值降低到≤36mg/L;
2)通过低压反渗透装置对将棉浆粕废水进行初步浓缩5～10倍，将棉浆粕废水的TDS值浓缩到20000～50000mg/L;
3)通过低压反渗透浓水处理的空化装置与低压反渗透浓水处理的膜分离装置将低压反渗透装置浓水的COD值降低到≤30mg/L;
4)最后通过高压反渗透装置对降低棉浆粕废水COD后的浓水进行最终浓缩2～5倍，再次将棉浆粕废水浓水的TDS值浓缩到60000～100000mg/L，COD值≤100mg/L，满足排放标准，而产水的TDS值≤150mg/L，满足回用水的要求，实现95%以上的回用，5%的浓水达标排放。
3.根据权利要求2所述的棉浆粕废水深度处理回用方法，其特征是所述步骤1)中棉浆粕废水经过生化系统处理后的出水依次通过自清洗过滤器、预处理系统的空化装置、预处理系统的电化学装置、预处理系统的膜分离装置的处理，将棉浆粕废水的COD值从200～500mg/L降低到≤36mg/L;其中，精度50～150μm的自清洗过滤器是为了防止棉浆粕废水中的大颗粒物质进入超滤膜，划伤膜丝，对后续超滤膜组件进行有效保护;预处理系统的空化装置采用水力空化技术，利用溶气泵与空化释放头产生大量的微气泡，微气泡破裂形成羟自由基，能氧化棉浆粕废水中的有机污染物，降低COD;预处理系统的电化学装置利用棉浆粕废水中具有高的氯离子CL-浓度，电解出次氯酸根ClO-和·OH羟自由基，进一步氧化棉浆粕废水中的有机污染物，降低COD;预处理系统的膜分离装置选用PVDF材质、0.02～0.08μm孔径的浸没式超滤，同时采用低通量运行、气水定时反洗、定时加强化学反洗的方式保证超滤的稳定运行。
4.根据权利要求2所述的棉浆粕废水深度处理回用方法，其特征是所述步骤2)通过低压反渗透装置对将棉浆粕废水进行初步浓缩5～10倍，将棉浆粕废水的TDS值从2000～5000mg/L浓缩到20000～50000mg/L，COD值从36mg/L浓缩到180～360mg/L，而产水的TDS值从2000～5000mg/L降低到≤100mg/L;低压反渗透装置的运行压力为15～35kg/cm2，选用高脱盐率的海水反渗透膜，达到浓缩与净化的效果。
5.根据权利要求2所述的棉浆粕废水深度处理回用方法，其特征是所述步骤3)中通过低压反渗透浓水处理的空化装置与低压反渗透浓水处理的膜分离装置将低压反渗透装置的浓水的COD值从180～360mg/L降低到≤30mg/L;其中低压反渗透浓水处理的空化装置采用水力空化技术，利用溶气泵与空化释放头产生大量的微气泡，微气泡破裂形成羟自由基，氧化棉浆粕废水中的有机污染物，降低COD值;低压反渗透浓水处理的膜分离装置选用PVDF材质、0.02～0.08μm孔径的浸没式超滤，同时采用低通量运行、气水定时反洗、定时加强化学反洗的方式保证浓水处理出水水质。
6.根据权利要求2所述的棉浆粕废水深度处理回用方法，其特征是所述步骤4)将棉浆粕废水浓水的TDS值从20000～50000mg/L浓缩到60000～100000mg/L，COD值从30mg/L浓缩到≤100mg/L，满足排放标准，而产水的TDS值从20000～50000mg/L降低到≤300mg/L，与低压反渗透产水混合后达到≤150mg/L，满足回用水的要求;其中高压反渗透装置的运行压力为40～80kg/cm2，选用高脱盐率的海水反渗透膜，利用高脱盐率保证最终混合产水水质满足回用水的要求，同时达到浓缩减量目标。
说明书
棉浆粕废水深度处理回用装置及其方法
技术领域
本发明涉及的是棉浆粕废水深度处理回用装置及其方法，属于工业废水处理的技术领域。
背景技术
棉浆粕的生产以棉短绒和烧碱、盐酸、次氯酸钠等化工原料和助剂为主要原料 ，经蒸煮、洗打、漂白、抄制而成的一种高纯度纤维素。主要用于制造醋酸纤维素、硝化纤维素和醚类纤维素，广泛用于食品、医药、纺织、轻工、造纸、化工、航天和军工等领域。目前，棉浆粕的生产污染又十分严重，制约了棉浆粕生产企业的发展。
棉浆粕的生产过程中产生较多的污染，尤其是在蒸煮过程中产生的高浓度黑褐色碱性废水(黑液)污染尤其严重，一般采用碱回收的方法处理;而洗浆、漂白、抄浆等过程产生的棉浆粕废水由于具有水量大、高污染物、高pH、高色度的特点，常采用“调pH、物化、生化”的方法进行处理，在原排放标准的(化学耗氧量)COD≤300mg/L时尚难达标，新排放标准已经提高为COD≤100 mg/L，更是需要新的废水处理工艺技术针对棉浆粕废水生化处理出水进行深度处理。
目前，成功的棉浆粕废水深度处理工艺技术还较少，已公布的相关专利有：201110320316.5一种化纤浆粕污水深度处理的方法，它利用了“调pH、高效净化器(投加FeSO4和H2O2)、曝气、沉淀”的处理工艺，将化纤浆粕污水经过生化处理出水的COD从300～600mg/L处理到<300mg/L排放;以及201610015900.2一种棉浆粕废水处理集成工艺，将生化处理后的棉浆粕废水通过“催化氧化塔(塔底填催化剂，投加氧化剂、曝气)、接触池、沉淀池(投加絮凝剂、助凝剂)”再进行深度处理后排放;问题是前一个专利是按COD≤300mg/L的旧排放标准设计的，后一个专利虽是按COD≤100mg/L的新排放标准设计的，但两者运行费用高，污水量任未减少，排放的污染负荷还很高，对环境的影响还较大。尤其是在新疆的部分地区，棉浆粕生产企业要利用沙漠中的蒸发塘，更要求对生化处理后的棉浆粕废水深度处理回用，尽量减少处理达标后的棉浆粕废水最终排放量。
发明内容
本发明提出的是一种棉浆粕废水深度处理回用装置及其方法，其目的旨在针对目前棉浆粕废水生化处理出水COD(化学耗氧量)偏高，不适应新排放标准，污水排放未减量等问题;利用自清洗过滤器AF、预处理系统的空化装置COR1、预处理系统的电化学装置AOR、预处理系统的膜分离装置MSD1降低生化处理后棉浆粕废水的COD值;利用低压反渗透装置BWRO回收产水，初步浓缩棉浆粕废水;利用低压反渗透浓水处理的空化装置COR2、低压反渗透浓水处理的膜分离装置MSD2再次降低浓缩后的棉浆粕废水的COD值;再利用高压反渗透装置SWRO回收产水，进一步浓缩初步浓缩后的棉浆粕废水;达到对生化处理后的棉浆粕废水进行深度处理回用的目的。在深度处理前，生化处理后的棉浆粕废水的主要水质指标为Ca2+：10～50mg/L、Cl-：500～2500mg/L、SO42-：100～500mg/L、TDS：2000～5000mg/L、COD：200～500mg/L，深度处理后出水的主要水质指标为Ca2+：≤0.7mg/L、Cl-：≤45mg/L、SO42-：≤10mg/L、TDS：≤150mg/L、COD：≤10mg/L，对应的去除率分别达到Ca2+：93～98.6%、Cl-：91～98.2%、SO42-：90～98%、TDS：92.5～97%、COD：95～98%;同时，保证最终浓水的COD：≤100mg/L，浓水的COD去除率达到50～80%，浓水的TDS：60000～100000mg/L，浓缩大约20～50倍;它不仅解决了生化处理后棉浆粕废水的不达标问题，深度处理出水满足粘胶纤维用水质量标准，而将反渗透产水回用到生产水系统，达到减少排污量、达标排放，并节约水资源的目的，为企业的发展提供了保证。
本发明的技术解决方案：棉浆粕废水深度处理回用装置，其结构包括自清洗过滤器AF、预处理系统的空化装置COR1、预处理系统的电化学装置AOR、预处理系统的膜分离装置MSD1、低压反渗透装置BWRO、低压反渗透浓水处理的空化装置COR2、低压反渗透浓水处理的膜分离装置MSD2、高压反渗透装置SWRO，以及预处理水箱T1、低压反渗透浓水处理水箱T2、低压反渗透与高压反渗透的产水箱(回用水箱)T3、超滤反洗水收集水箱T4;其中棉浆粕废水经过生化系统处理后的出水RCW接入自清洗过滤器AF的进水口，自清洗过滤器AF的出水口与预处理系统的空化装置COR1的进水口相接，预处理系统的空化装置COR1的出水口与预处理系统的电化学装置AOR的进水口相接，预处理系统的电化学装置AOR的出水口与预处理系统的膜分离装置MSD1的进水口相接，预处理系统(包括自清洗过滤器AF、预处理系统的空化装置COR1、预处理系统的电化学装置AOR、预处理系统的膜分离装置MSD1)主要是降低棉浆粕废水经过生化系统处理后出水的COD值;预处理系统的膜分离装置MSD1的出水口接至预处理水箱T1的进水口，预处理水箱T1的出水口与低压反渗透装置BWRO的进水口相接，低压反渗透对棉浆粕废水进行初步浓缩;低压反渗透装置BWRO的出水口与低压反渗透浓水处理的空化装置COR2的进水口相接，低压反渗透浓水处理的空化装置COR2的出水口与低压反渗透浓水处理的膜分离装置MSD2的进水口相接，低压反渗透浓水处理的膜分离装置MSD2的出水口接至低压反渗透浓水处理水箱T2的进水口，低压反渗透浓水处理系统(低压反渗透浓水处理的空化装置COR2、低压反渗透浓水处理的膜分离装置MSD2)再次降低低压反渗透浓水的COD值;低压反渗透浓水处理水箱T2的出水口与高压反渗透装置SWRO的进水口相接，高压反渗透装置SWRO进行最终的浓缩减量;高压反渗透装置SWRO的出水口送出高压反渗透的浓水CW，最终的高压反渗透的浓水CW减量后达标排放;低压反渗透装置BWRO的产水出口、高压反渗透装置SWRO的产水出口分别接至低压反渗透与高压反渗透的产水箱(回用水箱)T3的1#、2#进水口，低压反渗透与高压反渗透的产水箱(回用水箱)T3的出水口送出低压反渗透与高压反渗透的产水PW，反渗透产水PW回用于生产;预处理水箱T1的反洗水出水口与预处理系统的膜分离装置MSD1的反洗水进水口相接，低压反渗透浓水处理水箱T2的反洗水出水口与低压反渗透浓水处理的膜分离装置MSD2的反洗水进水口相接，自清洗过滤器AF的反洗水出水口、预处理系统的膜分离装置MSD1的反洗水出水口、低压反渗透浓水处理的膜分离装置MSD2的反洗水出水口分别接至超滤反洗水收集水箱T4的1#、2#、3#进水口，超滤反洗水收集水箱T4的出水口送出超滤反洗水BW，超滤反洗水BW送至原棉浆粕废水的生化处理系统的水解酸化池。
棉浆粕废水深度处理回用方法，包括如下步骤：
1)棉浆粕废水经过生化系统处理后的出水顺序通过自清洗过滤器、预处理系统的空化装置、预处理系统的电化学装置、预处理系统的膜分离装置的处理，将棉浆粕废水的COD值降低到≤36mg/L;
2)通过低压反渗透装置对将棉浆粕废水进行初步浓缩5～10倍，将棉浆粕废水的TDS值浓缩到20000～50000mg/L;
3)通过低压反渗透浓水处理的空化装置与低压反渗透浓水处理的膜分离装置将低压反渗透装置浓水的COD值降低到≤30mg/L;
4)最后通过高压反渗透装置对降低棉浆粕废水COD后的浓水进行最终浓缩2～5倍，再次将棉浆粕废水浓水的TDS值浓缩到60000～100000mg/L，COD值≤100mg/L，满足排放标准，而产水的TDS值≤150mg/L，满足回用水的要求，实现95%以上的回用，5%的浓水达标排放。
本发明的优点，本发明棉浆粕废水深度处理回用装置及其方法，是针对目前棉浆粕废水生化处理出水COD(化学耗氧量)偏高，不适应新排放标准，废水排放未减量等问题，首先将棉浆粕废水经过生化系统处理后的出水顺序通过自清洗过滤器、预处理系统的空化装置、预处理系统的电化学装置、预处理系统的膜分离装置的深度处理，降低COD值;其次通过低压反渗透装置对棉浆粕废水进行初步浓缩;第三通过低压反渗透浓水处理的空化装置与低压反渗透浓水处理的膜分离装置将棉浆粕废水因初步浓缩而升高的COD值再次降低;最后通过高压反渗透装置进行最终的浓缩;反渗透的产水回用，回用率超过95%，浓水减量后达标排放，从而实现了棉浆粕生产企业节水减排的目的。
