專(zhuān)利名稱(chēng)：高鹽反滲透濃水的回用處理工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境工程中的污水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種污水再生過(guò)程中產(chǎn)生的高鹽反滲透濃水的處理與回用工藝。
背景技術(shù)：
作為一種高效節(jié)能、環(huán)境友好的膜分離技術(shù)，反滲透膜(RO)廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、飲料、海水淡化等領(lǐng)域，在水處理領(lǐng)域則主要用于地表水與地下水的凈化、純化、海水與苦咸水的淡化以及污水廠二級(jí)出水的再生回用處理。由于反滲透技術(shù)是一種最為微細(xì)的物理分離過(guò)程，在制備再生水的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生含有高濃度鹽分、溶解性有機(jī)污染物(DOM)的濃水(R0 concentrate)。因反滲透濃水產(chǎn)量占原水總量的1/3 1/5，因此大量高鹽濃水作為棄水排入污水廠，不僅給污水處理廠的正常運(yùn)行造成嚴(yán)重威脅，出水中含有的高濃度鹽分還會(huì)使受納水體的生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞，最終導(dǎo)致水體周?chē)h(huán)境生態(tài)功能退化。許多研究表明，高濃度鹽分的存在對(duì)生物活性有明顯的抑制作用，當(dāng)水的含鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)在3%以上時(shí)，其生物處理效率明顯下降。高鹽度與難降解特性的疊加，使得RO濃水用常規(guī)生化法處理，不能滿(mǎn)足回用水質(zhì)要求或排放標(biāo)準(zhǔn)。但是2000年《環(huán)境科學(xué)》第I期和2005年《工業(yè)水處理》第2期報(bào)道，只要系統(tǒng)經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的馴化期或給系統(tǒng)投加篩選得到的耐鹽菌或嗜鹽菌，生化法也可以處理高鹽度廢水。現(xiàn)有技術(shù)主要針對(duì)高鹽高濃度有機(jī)廢水的處理，一般采用改良的活性污泥法工藝，有機(jī)物去除效率高。但是活性污泥法產(chǎn)生的剩余污泥量大，易出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象，對(duì)于有機(jī)物濃度比較低的高鹽廢水，凈化效率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提出一種高鹽反滲透濃水凈化與回用工藝，經(jīng)過(guò)高級(jí)氧化與生物強(qiáng)化技術(shù)的協(xié)同作用，使處理后的水達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)反滲透濃水的資源化。本發(fā)明的技術(shù)方案是高鹽反滲透濃水的回用處理工藝，包括以下步驟(I)光催化氧化處理將高鹽反滲透濃水進(jìn)行光催化氧化反應(yīng)。光催化氧化反應(yīng)的光采用紫外線光，使用光源為紫外線燈；光催化氧化劑采用H2O2，每升濃水投加量為I 6mM，優(yōu)選4mM。光解反應(yīng)時(shí)間為30 60min，優(yōu)選30min。使用裝置為光催化氧化反應(yīng)器。所述紫外線燈功率為39W，紫外線光波長(zhǎng)為254nm。步驟(I)的作用是高鹽反滲透濃水中的大分子有機(jī)物經(jīng)光解反應(yīng)，逐步轉(zhuǎn)化為小分子有機(jī)物，反滲透濃水可生化性提高。經(jīng)步驟(I)處理后，COD去除率為11. 1% 22. 5%,出水還達(dá)不到再生水用作工業(yè)用水水源的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。(2)生化處理將經(jīng)步驟(I)光催化氧化反應(yīng)后的出水進(jìn)行生化反應(yīng)。使用裝置為生物活性炭反應(yīng)器。所述生物活性炭反應(yīng)器的空床接觸時(shí)間為30 ISOmin ;生物活性炭反應(yīng)器間歇式運(yùn)行，每個(gè)反應(yīng)周期的曝氣反應(yīng)時(shí)間為9 10h，停曝2 3h后，再進(jìn)行曝氣反應(yīng)，循環(huán)進(jìn)行曝氣-停曝過(guò)程。所述生物活性炭反應(yīng)器中的活性炭采用柱狀顆粒活性炭。柱狀顆?；钚蕴勘缺砻娣e大，孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，吸咐性能和機(jī)械物理性能優(yōu)良，因此易于微生物的附著。在生物降解和物理吸附的協(xié)同作用下，有機(jī)污染物得以去除。由于附著微生物的降解作用，活性炭在吸附的同時(shí)得以再生，從而大大延長(zhǎng)其使用壽命。所述生物活性炭反應(yīng)器中活性炭所附生物膜主要由耐鹽菌群構(gòu)成，還夾雜有少量原生動(dòng)物。這些耐鹽微生物在高鹽條件下 可以將有機(jī)污染物進(jìn)行氧化分解，具有較強(qiáng)的有機(jī)物去除作用。所述耐鹽菌群主要由假單胞菌屬、芽孢菌、真菌、絲狀菌等構(gòu)成致密的菌膠團(tuán)，還夾雜有少量微型動(dòng)物如纖毛蟲(chóng)、漫游蟲(chóng)等。其來(lái)源于城市污水處理廠的回流活性污泥，經(jīng)過(guò)強(qiáng)化馴化培養(yǎng)，附著于活性炭顆粒上形成活性生物膜。步驟(2)的作用是經(jīng)耐鹽菌群的代謝作用，進(jìn)一步降低有機(jī)物濃度。經(jīng)步驟(2)處理后，COD去除率為49. 3% 91. 2%，出水達(dá)到再生水用作工業(yè)用水水源的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。(3)脫鹽處理將經(jīng)步驟(2)生化反應(yīng)后的出水進(jìn)行脫鹽處理，使用裝置為低電壓炭吸附反應(yīng)器。主要作用為去除水中的溶解性固體。經(jīng)此步驟后，出水總?cè)芙庑怨腆wTDS值為482 864mg/L，達(dá)到再生水用作工業(yè)用水水源的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。(4)超濾凈化處理將經(jīng)步驟(3)脫鹽處理后的出水進(jìn)行超濾凈化處理，出水達(dá)標(biāo)后回用。經(jīng)步驟(4)處理后的出水達(dá)到再生水用作工業(yè)用水水源的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。所述高鹽反滲透濃水的指標(biāo)如下pH值為8 9，COD值為200 300mg/L，溶解性有機(jī)碳DOC值為40 50mg/L，總?cè)芙庑怨腆wTDS值為2000 4000mg/L，色度值為120 200 (Pt-Co)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于高鹽反滲透濃水經(jīng)過(guò)處理，出水可回用于工業(yè)生產(chǎn)，對(duì)于節(jié)約水資源和保護(hù)水體環(huán)境具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本發(fā)明提供的工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)I、處理工藝對(duì)污染物去除效率高，COD去除率可達(dá)90%左右，TDS去除率達(dá)80%以上，DOC去除率高達(dá)90%以上；2、可以實(shí)現(xiàn)高鹽反滲透濃水的資源化，經(jīng)過(guò)處理后的出水可以達(dá)到再生水用作工業(yè)用水水源的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，可回收用于工業(yè)冷卻水補(bǔ)充水；3、可以適用于較低有機(jī)物濃度且難以生化的其他高鹽廢水處理；4、可以克服活性污泥法工藝中易出現(xiàn)的污泥膨脹和污泥上浮等問(wèn)題，其運(yùn)行穩(wěn)定、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、更為經(jīng)濟(jì)節(jié)能，具有一定的硝化反硝化功能，可實(shí)現(xiàn)封閉運(yùn)轉(zhuǎn)、防止臭味等。


圖I是本發(fā)明的工藝流程示意圖；圖2是本發(fā)明對(duì)比例I中高鹽反滲透濃水的COD去除結(jié)果示意圖；圖3是本發(fā)明對(duì)比例2中高鹽反滲透濃水的COD去除結(jié)果示意圖。其中，圖I中1、調(diào)節(jié)池，2、光催化氧化反應(yīng)器，3、蠕動(dòng)泵，4、生物活性炭反應(yīng)器，5、空壓機(jī)，6、低電壓炭吸附反應(yīng)器，7、超濾裝置，8、出水儲(chǔ)槽。
具體實(shí)施例方式以下通過(guò)附圖和實(shí)施例具體說(shuō)明本發(fā)明。實(shí)施例I :待處理的高鹽反滲透濃水指標(biāo)pH值為8. 6，COD值為207mg/L，溶解性有機(jī)碳DOC值為41.6mg/L，總?cè)芙庑怨腆wTDS值為3180mg/L，色度值為172(Pt_Co)。處理水量5升。
如圖I所示，采用下述步驟對(duì)上述高鹽反滲透濃水進(jìn)行回用處理I、高鹽反滲透濃水先進(jìn)入調(diào)節(jié)池進(jìn)行水量的調(diào)節(jié)，以確保整套裝置能夠連續(xù)進(jìn)水，穩(wěn)定運(yùn)行。調(diào)節(jié)池容積為10升。調(diào)節(jié)池用于調(diào)節(jié)進(jìn)水水量，以保證裝置的連續(xù)進(jìn)水，平穩(wěn)運(yùn)行。2、調(diào)節(jié)池出水由蠕動(dòng)泵打入光催化氧化反應(yīng)器，加入濃度為50%的光催化氧化劑H2O2 O. 068mg,經(jīng)UV光解反應(yīng)30min后，大分子有機(jī)物逐步轉(zhuǎn)化為小分子有機(jī)物，去除部分有機(jī)物的同時(shí)，廢水可生化性提高。蠕動(dòng)泵用于將調(diào)節(jié)池出水打入光催化氧化反應(yīng)器。光催化氧化反應(yīng)器的作用是利用光解反應(yīng)，將高鹽反滲透濃水中的大分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為小分子有機(jī)物，提高反滲透濃水的可生化性，并去除一部分有機(jī)污染物。3、經(jīng)光催化氧化后出水自流進(jìn)入生物活性炭反應(yīng)器進(jìn)行生化反應(yīng)處理。生物活性炭反應(yīng)器底部連接有空壓機(jī)，提供壓縮空氣，供給生物活性炭反應(yīng)器生物膜生化反應(yīng)所需的氧氣。生物活性炭反應(yīng)器中的活性炭采用柱狀顆?；钚蕴俊；钚蕴可细街纳锬ぶ饕赡望}菌群構(gòu)成，夾雜有少量原生動(dòng)物。掛膜所用的活性污泥來(lái)源于污水處理廠回流活性污泥。生物活性炭反應(yīng)器空床接觸時(shí)間為30min，生物活性炭反應(yīng)器間歇式運(yùn)行，每個(gè)反應(yīng)周期的曝氣反應(yīng)時(shí)間為9 10h，停曝2 3h后，再進(jìn)行曝氣反應(yīng)，循環(huán)進(jìn)行曝氣-停曝過(guò)程。生物活性炭反應(yīng)器的主要作用是利用活性炭的物理吸附和生物膜的生化降解的協(xié)同作用，進(jìn)一步去除有機(jī)污染物?？諌簷C(jī)的作用是提供壓縮空氣，供給生物活性炭反應(yīng)器生物膜生化反應(yīng)所需的氧氣。4、生物活性炭反應(yīng)器出水再進(jìn)入低電壓炭吸附反應(yīng)器進(jìn)行脫鹽處理，去除大部分溶解性固體。低電壓炭吸附反應(yīng)器的作用是對(duì)出水進(jìn)行脫鹽處理，去除水中的溶解性固體。5、低電壓炭吸附反應(yīng)器出水進(jìn)入超濾裝置，經(jīng)超濾膜過(guò)濾凈化后出水儲(chǔ)存在出水儲(chǔ)槽中。出水達(dá)到再生水用作工業(yè)用水水源的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，可以回用作工業(yè)冷卻水補(bǔ)充水。超濾裝置的作用是將出水通過(guò)超濾膜進(jìn)行過(guò)濾凈化處理。經(jīng)檢測(cè)，最后出水指標(biāo)為pH值為8. 37，COD值為105mg/L，溶解性有機(jī)碳DOC值為12. 9mg/L,總?cè)芙庑怨腆wTDS值為570mg/L，色度值為41 (Pt-Co)。COD去除率為49. 3%，TDS去除率為82. 1%，DOC去除率為69. 0%o實(shí)施例2 :除以下區(qū)別外，其他同實(shí)施例I。2、加入光催化氧化劑H2O2 O. 408mg, UV光解反應(yīng)60min。
3、生物活性炭反應(yīng)器空床接觸時(shí)間為180min。經(jīng)檢測(cè)，最后出水指標(biāo)為pH值為8. 45，COD值為18. 3mg/L,溶解性有機(jī)碳DOC值為2. 37mg/L,總?cè)芙庑怨腆wTDS值為482mg/L，色度值為29 (Pt-Co)。COD去除率為91.2%，TDS去除率為84. 8 %，DOC去除率為94. 3 %。實(shí)施例3 :除以下區(qū)別外，其他同實(shí)施例I。2、加入光催化氧化劑H2O2 O. 272mg, UV光解反應(yīng)30min。3、生物活性炭反應(yīng)器空床接觸時(shí)間為60min。經(jīng)檢測(cè)，最后出水指標(biāo)為pH值為8. 46，COD值為19. 8mg/L,溶解性有機(jī)碳DOC值為2. 87mg/L，總?cè)芙庑怨腆wTDS值為610mg/L，色度值為37 (Pt-Co)。COD去除率為90. 4%，TDS去除率為80. 8%，DOC去除率為93. 1%。實(shí)施例4 :除以下區(qū)別外，其他同實(shí)施例I。2、加入光催化氧化劑H2O2 O. 204mg, UV光解反應(yīng)45min。3、生物活性炭反應(yīng)器空床接觸時(shí)間為120min。經(jīng)檢測(cè)，最后出水指標(biāo)為pH值為8. 39，COD值為19. 4mg/L,溶解性有機(jī)碳DOC值為2. 75mg/L,總?cè)芙庑怨腆wTDS值為672mg/L，色度值為51 (Pt-Co)。COD去除率為90. 6 %，TDS去除率為78. 9 %，DOC去除率為93. 4 %。實(shí)施例5 :除以下區(qū)別外，其他同實(shí)施例I。待處理的高鹽反滲透濃水指標(biāo)pH值為8，COD值為205. 4mg/L,溶解性有機(jī)碳DOC值為40. 2mg/L，總?cè)芙庑怨腆wTDS值為2031mg/L，色度值為117(Pt_Co)。處理水量5升。2、加入光催化氧化劑H2O2 O. 272mg, UV光解反應(yīng)30min。 3、生物活性炭反應(yīng)器空床接觸時(shí)間為60min。經(jīng)檢測(cè)，最后出水指標(biāo)為pH值為8. 33，COD值為19. 9mg/L,溶解性有機(jī)碳DOC值為3. 49mg/L,總?cè)芙庑怨腆wTDS值為532mg/L，色度值為35 (Pt-Co)。COD去除率為90. 3%，TDS去除率為73. 8%，DOC去除率為91.3%。實(shí)施例6 :除以下區(qū)別外，其他同實(shí)施例I。待處理的高鹽反滲透濃水指標(biāo)pH值為9，COD值為297. 6mg/L,溶解性有機(jī)碳DOC值為49. 4mg/L,總?cè)芙庑怨腆wTDS值為3977mg/L，色度值為203 (Pt-Co)。處理水量5升。2、加入光催化氧化劑H2O2 O. 272mg, UV光解反應(yīng)30min。3、生物活性炭反應(yīng)器空床接觸時(shí)間為60min。經(jīng)檢測(cè)，最后出水指標(biāo)為pH值為8. 42，COD值為29. 7mg/L,溶解性有機(jī)碳DOC值為4. 05mg/L，總?cè)芙庑怨腆wTDS值為864mg/L，色度值為64 (Pt-Co)。COD去除率為90. 0%，TDS去除率為78. 3%，DOC去除率為91.8%。對(duì)比例I :待處理的高鹽反滲透濃水指標(biāo)pH值為8. 7，COD值為227mg/L，溶解性有機(jī)碳DOC值為41.6mg/L，總?cè)芙庑怨腆wTDS值為3180mg/L，色度值為170(Pt_Co)。處理水量5升。高鹽反滲透濃水在經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)水量、光催化氧化反應(yīng)處理后即進(jìn)行脫鹽處理和超濾凈化處理，而不經(jīng)過(guò)生化反應(yīng)處理。光催化氧化反應(yīng)器H2O2每升濃水投加量為4mM,光解反應(yīng)時(shí)間Omin、10min、30min、60min、120min和180min ；COD去除結(jié)果如圖2所示。
圖2表明，單獨(dú)經(jīng)過(guò)光催化氧化處理，高鹽反滲透濃水的COD去除效率僅為20%左右，出水無(wú)法滿(mǎn)足回用要求。對(duì)比例2:待處理的高鹽反滲透濃水指標(biāo)同對(duì)比例I。高鹽反滲透濃水在經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)水量后即進(jìn)入生物活性炭反應(yīng)器進(jìn)行生化反應(yīng)處理，然后再進(jìn)行脫鹽處理和超濾凈化處理，而不經(jīng)過(guò)光催化氧化反應(yīng)處理。 生物活性炭反應(yīng)器的空床接觸時(shí)間分別為0min、30min、45min、60min、120min和180min。COD去除結(jié)果如圖3所示。圖3表明，單獨(dú)經(jīng)過(guò)生化反應(yīng)處理，高鹽反滲透濃水的COD去除效率僅為30%左右，出水無(wú)法滿(mǎn)足回用要求。
權(quán)利要求
1.一種高鹽反滲透濃水的回用處理工藝，包括脫鹽處理和超濾凈化處理，其特征在于，脫鹽處理之前還包括以下步驟 一、光催化氧化處理將高鹽反滲透濃水進(jìn)行光催化氧化反應(yīng)； 二、生化反應(yīng)處理將經(jīng)步驟一光催化氧化反應(yīng)后的出水進(jìn)行生化反應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高鹽反滲透濃水的回用處理工藝，其特征在于，所述步驟一中，光催化氧化反應(yīng)的光采用紫外線光，光解反應(yīng)時(shí)間為30 60min。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高鹽反滲透濃水的回用處理工藝，其特征在于，所述紫外線光使用光源為紫外線燈；紫外線燈功率為39W，紫外線光波長(zhǎng)為254nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高鹽反滲透濃水的回用處理工藝，其特征在于，所述步驟一中，光催化氧化劑采用H2O2，每升濃水投加量為I 6mM。
5.根據(jù)權(quán)利要求I 4中任一項(xiàng)所述的高鹽反滲透濃水的回用處理工藝，其特征在于，所述步驟一中，光催化氧化處理使用裝置為光催化氧化反應(yīng)器(2)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高鹽反滲透濃水的回用處理工藝，其特征在于，所述步驟二中，生化反應(yīng)處理使用裝置為生物活性炭反應(yīng)器(4)，所述生物活性炭反應(yīng)器(4)間歇式運(yùn)行，循環(huán)進(jìn)行曝氣-停曝過(guò)程。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高鹽反滲透濃水的回用處理工藝，其特征在于，所述生物活性炭反應(yīng)器(4)中的活性炭采用柱狀顆?；钚蕴?。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高鹽反滲透濃水的回用處理工藝，其特征在于，所述生物活性炭反應(yīng)器(4)中活性炭所附生物膜主要由耐鹽菌群構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高鹽反滲透濃水的回用處理工藝，其特征在于，所述脫鹽處理使用裝置為低電壓炭吸附反應(yīng)器(6)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高鹽反滲透濃水的回用處理工藝，其特征在于，所述高鹽反滲透濃水的pH值為8 9，COD值為200 300mg/L，溶解性有機(jī)碳DOC值為40 50mg/L，總?cè)芙庑怨腆wTDS值為2000 4000mg/L，色度值為120 200 (Pt-Co)。
全文摘要
本發(fā)明涉及環(huán)境工程中的污水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種污水再生過(guò)程中產(chǎn)生的高鹽反滲透濃水的處理與回用工藝。其包括光催化氧化處理將高鹽反滲透濃水進(jìn)行光催化氧化反應(yīng)；生化反應(yīng)處理將經(jīng)光催化氧化反應(yīng)后的出水進(jìn)行生化反應(yīng)；脫鹽處理和超濾凈化處理。本發(fā)明的有益效果在于處理工藝對(duì)污染物去除效率高；可以實(shí)現(xiàn)高鹽反滲透濃水的資源化；可以適用于較低有機(jī)物濃度且難以生化的其他高鹽廢水處理；可以克服活性污泥法工藝中易出現(xiàn)的污泥膨脹和污泥上浮等問(wèn)題，其運(yùn)行穩(wěn)定、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、更為經(jīng)濟(jì)節(jié)能，具有一定的硝化反硝化功能，可實(shí)現(xiàn)封閉運(yùn)轉(zhuǎn)、防止臭味等。
文檔編號(hào)C02F1/32GK102633410SQ20121012976
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2012年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月28日
發(fā)明者丁金城, 盧杰, 閆雪 申請(qǐng)人:山東理工大學(xué)