專利名稱：一種基于電解和雙膜技術(shù)的再生水制造裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高純?cè)偕圃煅b置及其方法，特別是涉及一種電解技術(shù)與雙膜技術(shù)結(jié)合的高純?cè)偕圃煅b置。
背景技術(shù)：
水資源與環(huán)境污染問題日益受到人類社會(huì)的重視，一方面淡水用量不斷增加，水資源日益緊缺，另一方面污水排放量日益增多，對(duì)環(huán)境污染日益嚴(yán)重，因此，污水處理和再生資源化循環(huán)利用越來(lái)越受到各國(guó)的重視。中國(guó)是一個(gè)水資源嚴(yán)重缺乏的國(guó)家，人均淡水資源占有量?jī)H為世界平均水平的四分之一，是世界上最缺水的13個(gè)國(guó)家之一，目前，在全國(guó)600多座城市中，有400多座城市缺水，因此污水再生循環(huán)利用成為解決淡水資源不足的關(guān)鍵。但是，我國(guó)當(dāng)前的污水處理多為達(dá)標(biāo)排放，成熟的污水再生循環(huán)利用技術(shù)不多，應(yīng)用到工程實(shí)踐的更是少之又少，每天都有大量的污水經(jīng)過處理達(dá)標(biāo)后就直接排入江河、湖泊、 海域，既造成了水資源的浪費(fèi)又污染了環(huán)境，長(zhǎng)此以往必將造成水資源的不可持續(xù)發(fā)展。據(jù)介紹，在我國(guó)城市水資源總消耗中，工業(yè)用水大約占2/3，如將污水經(jīng)過再生處理后用于工業(yè)用水，在節(jié)水方面將有很大的潛力，等于增加了 2/3的淡水資源總量。近年來(lái)，我國(guó)環(huán)境工作者在污水處理，再生循環(huán)利用方面作了大量工作，中國(guó)專利 CN200410024576. 8公開了“一種污水抽取再生水的工藝和專用設(shè)備”，它是將污水經(jīng)過酶處理后，再經(jīng)過濾和臭氧消毒而生產(chǎn)再生水的方法。中國(guó)專利CN101108760B公開了經(jīng)過生化處理后達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的污水經(jīng)過連續(xù)微濾處理的再生水循環(huán)利用方法，它是將生化出水的尾水作為源水，經(jīng)過旋流混凝反應(yīng)池、平流多斗沉淀池物化沉淀后進(jìn)入中間水池，由提升泵送至連續(xù)微濾系統(tǒng)進(jìn)行深度處理而生產(chǎn)再生水的方法。盡管污水再生的方法已有不少， 各級(jí)政府和廣大環(huán)境工作者在污水再生循環(huán)利用方面也做了大量的工作，但是污水回用量在工業(yè)用水中所占比例卻不到2%，污水回用的領(lǐng)域也只限于對(duì)水質(zhì)要求不高的行業(yè)，如工業(yè)沖渣除塵水、冷卻水、企業(yè)內(nèi)部綠化、沖廁等雜用，在水質(zhì)要求較高的生產(chǎn)工藝用水方面則嘗試很少。分析其原因，主要因?yàn)槲鬯诠I(yè)上的循環(huán)利用存在如下問題1、再生水質(zhì)量不高首先表現(xiàn)在現(xiàn)有的污水凈化再生技術(shù)難以去除污水中的殘留色度和臭味，再生水中還殘留有各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和細(xì)菌、霉菌、藻類等，遇到適宜的溫度、光照條件即會(huì)迅速繁殖導(dǎo)致水體發(fā)黑發(fā)臭，并產(chǎn)生難以處理的生物垢，對(duì)工藝設(shè)備也會(huì)造成不良影響，使再生水在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用受到很大局限；其次是污水中總?cè)芙恹}含量高，并含有大量可以形成水垢的鈣鎂鹽類物質(zhì)，當(dāng)其通過管道被輸送到用水工藝設(shè)備時(shí)，會(huì)因長(zhǎng)期的電化學(xué)腐蝕作用，使用水設(shè)備受到損壞，隨著水中鈣鎂鹽類在用水設(shè)備中不斷地循環(huán)濃縮，進(jìn)一步形成水垢，會(huì)導(dǎo)致用水設(shè)備阻塞。2、經(jīng)濟(jì)上不合算生化后經(jīng)過多級(jí)膜處理，雖然能夠?qū)崿F(xiàn)污水再生，但是一次性設(shè)備投資大，運(yùn)行成本高于現(xiàn)行自來(lái)水價(jià)，從經(jīng)濟(jì)合算的標(biāo)準(zhǔn)衡量，仍然不盡如人意，再生水處理循環(huán)利用無(wú)法實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?。3 二次污染傳統(tǒng)的再生水回用技術(shù)在對(duì)污水的凈化過程中通常采用加入絮凝劑和殺菌劑對(duì)水中微生物、膠體物、固體顆粒進(jìn)行沉淀后，再經(jīng)過砂濾過濾、多介質(zhì)過濾和膜過濾的凈化工藝，其缺點(diǎn)是處理過程中要加入絮凝劑和消毒殺菌劑，不僅投資大、運(yùn)行成本較高，而且加入的絮凝劑和殺菌劑還對(duì)環(huán)境造成不同程度的污染。由以上問題可知，研究開發(fā)適合中國(guó)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀和發(fā)展水平的安全、可靠、高效、低能耗、低投資、低成本的再生水循環(huán)利用技術(shù)和配套設(shè)備，為再生水回用的規(guī)?；a(chǎn)業(yè)化發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)成為一項(xiàng)迫在眉睫的任務(wù)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有污水再生循環(huán)利用技術(shù)存在的問題，提供一種可克服現(xiàn)有污水再生技術(shù)中再生水質(zhì)量較差、難以滿足工業(yè)生產(chǎn)的生產(chǎn)工藝用水水質(zhì)要求， 且投資大、運(yùn)行成本高和對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染等缺陷，可減少污水排放，提高水的利用效率的基于電解和雙膜技術(shù)的再生水制造裝置。本實(shí)用新型是將工業(yè)污水和城市生活污水經(jīng)過生化處理后達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的污水 (稱之為生化出水或深度處理排放污水)進(jìn)行深度凈化處理的生產(chǎn)高純?cè)偕圃煅b置。本實(shí)用新型設(shè)有電解系統(tǒng)、膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱為MBR系統(tǒng))和反滲透系統(tǒng)；所述電解系統(tǒng)用于對(duì)深度處理排放污水進(jìn)行電解處理，電解系統(tǒng)設(shè)有截止閥、供水泵和電解機(jī)；截止閥的進(jìn)口外接生化出水排出口，供水泵的進(jìn)口接截止閥的出口，供水泵的出口接電解機(jī)的進(jìn)口，電解機(jī)的出口與MBR系統(tǒng)的進(jìn)水口聯(lián)接；所述電解機(jī)設(shè)有電源和電解槽，電解槽內(nèi)的陽(yáng)極材料為石墨、鈦、鐵、鋁、鋅、銅、 鉛、鎳、鉬、鉻、金屬的合金和納米催化惰性陽(yáng)極等中的一種；所述納米催化惰性陽(yáng)極的表層涂覆有晶粒為10 35nm的金屬氧化物惰性催化涂層，所述納米催化惰性陽(yáng)極的基板可為鈦板或塑料板等，這種電極具有較高的電催化反應(yīng)活性，可以大幅度降低電解的過電位，減少副反應(yīng)的發(fā)生。所述MBR系統(tǒng)用于將電解系統(tǒng)所得凈化污水進(jìn)行進(jìn)一步處理，MBR系統(tǒng)設(shè)有截止閥、格柵、MBR反應(yīng)池、MBR膜組件、鼓風(fēng)機(jī)、曝氣器、排污泵、出水泵、初級(jí)再生水貯罐和MBR 清洗系統(tǒng)；所述截止閥的進(jìn)口接電解系統(tǒng)的電解機(jī)的出口，截止閥出口接格柵的進(jìn)口，格柵的出口接MBR反應(yīng)池的進(jìn)口，MBR膜組件浸沒在MBR反應(yīng)池內(nèi)，通過鼓風(fēng)機(jī)及分布的曝氣器對(duì)其進(jìn)行曝氣，MBR反應(yīng)池的濾液(水)出口接出水泵的進(jìn)口，出水泵的出口接初級(jí)再生水貯罐的進(jìn)口，初級(jí)再生水貯罐收集到的濾液(水)用于進(jìn)一步經(jīng)過反滲透系統(tǒng)脫鹽得供生產(chǎn)上循環(huán)利用的高純?cè)偕?，MBR反應(yīng)池的污泥出口接排污泵的進(jìn)口，少量污泥經(jīng)過排污泵抽吸排放；所述MBR膜組件可選自聚偏氟乙烯(PVDF)中空纖維膜、聚丙烯(PP)中空纖維膜、聚砜(PS)中空纖維膜、聚醚砜(PES)、聚丙烯腈(PAN)和聚氯乙烯(PVC)中空纖維膜等中的一種，所述MBR膜組件的膜孔徑可為0. 10 0. 2 μ m，能高效進(jìn)行固液分離，工作壓力為-1 _50kPa，工作溫度為5 45°C，適用pH為1 14，出水固定懸浮物可降至lmg/L， 濁度可降至INTU以下。該系統(tǒng)可徹底去除污水中的細(xì)菌和大腸桿菌，出水的大腸菌群為0， 而菌落總數(shù)低于lCFU/mL ；所述MBR清洗系統(tǒng)用于清洗MBR膜組件，MBR清洗系統(tǒng)設(shè)有清洗液罐、反沖洗泵和截止閥；清洗液罐的出口接反沖洗泵的進(jìn)口，反沖洗泵的出口接截止閥的進(jìn)口，截止閥的出口接MBR系統(tǒng)。所述反滲透系統(tǒng)用于將MBR系統(tǒng)處理所得的初級(jí)再生水過濾、分離，得透析水(再生水)和濃縮水。反滲透膜系統(tǒng)設(shè)有截止閥、供水泵、保安過濾器、高壓泵、反滲透膜組件和再生水貯罐。截止閥的進(jìn)口接MBR系統(tǒng)的初級(jí)再生水貯罐的凈化污水出口，截止閥的出口依次經(jīng)供水泵、保安過濾器和高壓泵進(jìn)入反滲透膜組件，反滲透膜組件的透析水出口接再生水貯罐的進(jìn)口。反滲透系統(tǒng)將MBR系統(tǒng)所得初級(jí)再生水經(jīng)保安過濾器后用高壓泵泵入反滲透系統(tǒng)，經(jīng)反滲透膜過濾分離得透析水(再生水)和濃縮水，透析水進(jìn)入貯罐得高純?cè)偕?；濃縮水一部分經(jīng)過濃縮水增壓泵回流進(jìn)行循環(huán)膜過濾分離，一部分回流進(jìn)入電解工序循環(huán)使用，多余部分排放；所述反滲透系統(tǒng)還包括反滲透濃縮液回收系統(tǒng)，反滲透濃縮液膜回收系統(tǒng)用于將反滲透膜過濾的濃縮水進(jìn)行回收利用的系統(tǒng)，反滲透濃縮液回收系統(tǒng)設(shè)有回流濃縮水增壓泵、閥門和截止閥，回流濃縮水增壓泵入口接反滲透系統(tǒng)的濃縮水出口，回流濃縮水增壓泵出口接反滲透過濾膜系統(tǒng)，反滲透過濾膜系統(tǒng)的濃縮水出口另一路回流接電解系統(tǒng)重復(fù)利用。所述反滲透系統(tǒng)還包括一個(gè)反滲透膜清洗再生系統(tǒng)，反滲透膜清洗再生系統(tǒng)用于清洗反滲透過濾膜系統(tǒng)，反滲透膜清洗再生系統(tǒng)設(shè)有清洗液罐、反沖洗泵和截止閥，清洗液罐的進(jìn)口經(jīng)截止閥接反滲透過濾膜系統(tǒng)透析水出口，清洗液罐的一路出口接反滲透系統(tǒng)濃縮水出口，清洗液罐的另一路出口經(jīng)反沖洗泵接供水泵出口。利用本實(shí)用新型進(jìn)行所述基于電解和雙膜技術(shù)的再生水制造的具體方法如下1)電解將生化出水經(jīng)水泵提取后，輸入電解機(jī)中進(jìn)行電解，再經(jīng)過格柵進(jìn)入MBR 系統(tǒng)，除去污水中被電解殺滅的浮游生物尸體、細(xì)菌及因電解產(chǎn)生的大顆粒固體雜質(zhì)、膠體物質(zhì)得凈化污水；所述生化出水是指污水經(jīng)過生化處理達(dá)到GB 18918-2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》三級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)的污水，其CODtt彡120mg/L,B0D5彡60mg/L, SS彡50mg/ L，色度彡50，動(dòng)植物油彡20mg/L，石油類彡15mg/L,陰離子表面活性劑彡5mg/L，氨氮 (25mg/L,總磷彡5mg/L，電導(dǎo)率小于1500 μ s/cm ；所述電解是將生化出水經(jīng)過電解使之生成初生態(tài)的氯[Cl]、羥基[0H]和初生態(tài)的氧[0]，用以氧化分解污水中的動(dòng)植物油、石油類、陰離子表面活性劑、有色物質(zhì)等有機(jī)物和氨氮，并殺滅污水中微生物，同時(shí)，在電場(chǎng)作用下使污水中的懸浮物、膠體、帶電微粒凝聚形成較大顆粒；所述電解的電解槽的工作電壓可為2 250V，相鄰兩個(gè)電極間的電壓可為2 18V，相鄰兩個(gè)電極間的最佳電壓為3 8V， 電流密度可為10 300mA/cm2，最佳為電流密度為50 210mA/cm2，生化出水經(jīng)過電解后經(jīng)閥門進(jìn)入MBR系統(tǒng)。2)MBR系統(tǒng)過濾將經(jīng)過電解系統(tǒng)處理所得的凈化污水經(jīng)管道流入MBR系統(tǒng)，進(jìn)行MBR系統(tǒng)處理分離得初級(jí)再生水；所述MBR系統(tǒng)是膜分離技術(shù)與生物技術(shù)有機(jī)結(jié)合的新型廢水處理技術(shù)，它利用膜分離設(shè)備將生化反應(yīng)池中的活性污泥和大分子有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行截留，具有適應(yīng)性強(qiáng)、生化效率高、抗負(fù)荷沖擊能力強(qiáng)、占地面積小、處理效果好等優(yōu)勢(shì)。3)反滲透脫鹽將經(jīng)過MBR系統(tǒng)過濾所得的初級(jí)再生水經(jīng)過高壓泵泵入反滲透系統(tǒng)，經(jīng)反滲透膜過濾脫鹽，分離得透析水和濃縮水，透析水進(jìn)入貯罐得高純?cè)偕?。所述反滲透系統(tǒng)的工作條件是常溫 45°C，工作壓力為5 35kPa ；反滲透系統(tǒng)的反滲透膜為對(duì)氯化鈉截留率為98%的反滲透膜，膜組件的結(jié)構(gòu)為卷式膜組件或管式膜組件，膜材料為醋酸纖維膜或復(fù)合膜，膜材料的截留分子量可為50 200MWC0。本實(shí)用新型的技術(shù)方案為生化處理后污水一電解一MBR系統(tǒng)一反滲透系統(tǒng)一高純?cè)偕Ｔ摳呒冊(cè)偕|(zhì)良好，各項(xiàng)指標(biāo)遠(yuǎn)優(yōu)于GB/T19923-2005《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》標(biāo)準(zhǔn)，可作為各種行業(yè)的工業(yè)的生產(chǎn)工藝用水，即直接應(yīng)用到工業(yè)的生產(chǎn)各工序中，達(dá)到清潔生產(chǎn)的目的。采用該技術(shù)路線解決了現(xiàn)有污水回用技術(shù)難題，具有如下優(yōu)勢(shì)1、本實(shí)用新型采用電解的方法，具有如下突出效果(1)在電流作用下電解使使殘留于污水中的大分子開環(huán)或斷鏈，增強(qiáng)污水的可生化性；( 電解產(chǎn)生的初生態(tài)的氯 [Cl]、羥基[0H]和初生態(tài)的氧[0]并氧化分解有機(jī)物，快速降低C0D& ； (3)氧化分解污水中的氨氮，使殘留氨氮進(jìn)一步氧化，氨氮的脫除率可達(dá)80 90%，同時(shí)消除水中臭味。(4)大幅度降低污水的色度，經(jīng)過了生化、物化等多種方法處理后二沉池出水的色度在80 300 之間，一般的處理方法很難進(jìn)一步脫除色度，經(jīng)過電解可以將污水的色度從80 300之間降低到16 32。( 使污水中的懸浮物、膠體、帶電微粒在電場(chǎng)作用下凝聚形成較大顆粒后，經(jīng)過后續(xù)的MBR系統(tǒng)過濾去除得凈化污水。(6)污水中的重金屬離子向電解機(jī)電解槽的陰極移動(dòng)，在陰極形成沉淀，從而降低污水中的重金屬離子含量。2、降低污水COD總排放量，大幅提高污水可生化性傳統(tǒng)的生化末端加膜過濾技術(shù)，雖然可以實(shí)現(xiàn)部分中水回用，但不能降低污水COD的總排放量，本實(shí)用新型電解產(chǎn)生的初生態(tài)的氯[Cl]、羥基[0H]和初生態(tài)的氧[0]使殘留于污水中的大分子開環(huán)或斷鏈并迅速氧化分解有機(jī)物，不但大幅度降低污水COD的總排放量，而且提高污水的可生化性；3、回用水率高、成本低污水的回用率高達(dá)70% 90%，排放污水少，能耗低，高純?cè)偕a(chǎn)成本低于1元/噸，遠(yuǎn)低于現(xiàn)行自來(lái)水價(jià)；4、回用水質(zhì)高采用該技術(shù)路線產(chǎn)生的高純?cè)偕疅o(wú)色、無(wú)味，水質(zhì)主要指標(biāo)如表 1，可以滿足各種行業(yè)工業(yè)用水的水質(zhì)要求；表1高純?cè)偕|(zhì)指標(biāo)
權(quán)利要求1.一種基于電解和雙膜技術(shù)的再生水制造裝置，其特征在于設(shè)有電解系統(tǒng)、MBR系統(tǒng)和反滲透系統(tǒng)；所述電解系統(tǒng)設(shè)有截止閥、供水泵和電解機(jī)；截止閥的進(jìn)口外接生化出水排出口，供水泵的進(jìn)口接截止閥的出口，供水泵的出口接電解機(jī)的進(jìn)口，電解機(jī)的出口與MBR系統(tǒng)的進(jìn)水口聯(lián)接；所述電解機(jī)設(shè)有電源和電解槽；所述MBR系統(tǒng)設(shè)有截止閥、格柵、MBR反應(yīng)池、MBR膜組件、鼓風(fēng)機(jī)、曝氣器、排污泵、出水泵、初級(jí)再生水貯罐和MBR清洗系統(tǒng)；所述截止閥的進(jìn)口接電解系統(tǒng)的電解機(jī)的出口，截止閥出口接格柵的進(jìn)口，格柵的出口接MBR反應(yīng)池的進(jìn)口，MBR膜組件浸沒在MBR反應(yīng)池內(nèi)， 通過鼓風(fēng)機(jī)及分布的曝氣器進(jìn)行曝氣，MBR反應(yīng)池的濾液出口接出水泵的進(jìn)口，出水泵的出口接初級(jí)再生水貯罐的進(jìn)口，MBR反應(yīng)池的污泥出口接排污泵的進(jìn)口，污泥經(jīng)過排污泵抽吸排放；所述反滲透膜系統(tǒng)設(shè)有截止閥、供水泵、保安過濾器、高壓泵、反滲透膜組件和再生水貯罐，截止閥的進(jìn)口接MBR系統(tǒng)的初級(jí)再生水貯罐的凈化污水出口，截止閥的出口依次經(jīng)供水泵、保安過濾器和高壓泵進(jìn)入反滲透膜組件，反滲透膜組件的透析水出口接再生水貯罐的進(jìn)口，反滲透系統(tǒng)將MBR系統(tǒng)所得初級(jí)再生水經(jīng)保安過濾器后用高壓泵泵入反滲透系統(tǒng)；所述反滲透系統(tǒng)還包括反滲透濃縮液回收系統(tǒng)，反滲透濃縮液回收系統(tǒng)設(shè)有回流濃縮水增壓泵、閥門和截止閥，回流濃縮水增壓泵入口接反滲透系統(tǒng)的濃縮水出口，回流濃縮水增壓泵出口接反滲透過濾膜系統(tǒng)，反滲透過濾膜系統(tǒng)的濃縮水出口另一路回流接電解系統(tǒng)；所述反滲透系統(tǒng)還包括一個(gè)反滲透膜清洗再生系統(tǒng)，反滲透膜清洗再生系統(tǒng)設(shè)有清洗液罐、反沖洗泵和截止閥，清洗液罐的進(jìn)口經(jīng)截止閥接反滲透過濾膜系統(tǒng)透析水出口，清洗液罐的一路出口接反滲透系統(tǒng)濃縮水出口，清洗液罐的另一路出口經(jīng)反沖洗泵接供水泵出□。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于電解和雙膜技術(shù)的再生水制造裝置，其特征在于所述電解槽內(nèi)的陽(yáng)極為納米催化惰性陽(yáng)極，所述納米催化惰性陽(yáng)極的表層涂覆有晶粒為10 35nm的金屬氧化物惰性催化涂層。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于電解和雙膜技術(shù)的再生水制造裝置，其特征在于所述 MBR膜組件的膜孔徑為0. 10 0. 2 μ m。
4.如權(quán)利要求1所述的一種基于電解和雙膜技術(shù)的再生水制造裝置，其特征在于所述 MBR清洗系統(tǒng)設(shè)有清洗液罐、反沖洗泵和截止閥；清洗液罐的出口接反沖洗泵的進(jìn)口，反沖洗泵的出口接截止閥的進(jìn)口，截止閥的出口接MBR系統(tǒng)。
專利摘要一種基于電解和雙膜技術(shù)的再生水制造裝置，涉及一種高純?cè)偕圃煅b置。裝置設(shè)有電解系統(tǒng)、MBR系統(tǒng)和反滲透系統(tǒng)；電解系統(tǒng)設(shè)有截止閥、供水泵和電解機(jī)；MBR系統(tǒng)設(shè)有截止閥、格柵、MBR反應(yīng)池、MBR膜組件、鼓風(fēng)機(jī)、曝氣器、排污泵、出水泵、初級(jí)再生水貯罐和MBR清洗系統(tǒng)；反滲透膜系統(tǒng)設(shè)有截止閥、供水泵、保安過濾器、高壓泵、反滲透膜組件和再生水貯罐。先電解，再進(jìn)行MBR系統(tǒng)過濾，最好反滲透脫鹽?？煽朔F(xiàn)有污水再生技術(shù)中再生水質(zhì)量較差、難以滿足工業(yè)生產(chǎn)的生產(chǎn)工藝用水水質(zhì)要求，且投資大、運(yùn)行成本高和對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染等缺陷，可減少污水排放，提高水的利用效率。
文檔編號(hào)C02F1/461GK202089868SQ201120162740
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月19日
發(fā)明者張世文 申請(qǐng)人:波鷹(廈門)科技有限公司