本實(shí)用新型屬于污水處理系統(tǒng)，具體涉及一種高濃度有機(jī)廢水處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
水污染是我國當(dāng)前面臨的主要環(huán)境問題之一。高濃度有機(jī)廢水是造成水質(zhì)變壞、發(fā)黑發(fā)臭的罪魁禍?zhǔn)?，其中一些合成有機(jī)物難以生物降解，易在環(huán)境中積累，對生物具有毒害作用，已對人類健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。隨著我國工業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)，排出高濃度有機(jī)廢水的食品加工、紡織、制藥、造紙、煉焦及石油加工等行業(yè)得到了高速發(fā)展，相應(yīng)的廢水排放量增加，進(jìn)一步增大了各大水系的環(huán)境壓力。由于采用常規(guī)的廢水處理方法難以凈化或無法滿足凈化處理的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)要求，使得高濃度有機(jī)廢水的凈化處理成為現(xiàn)階段國內(nèi)外環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域亟待解決的一個(gè)難題。目前，高濃度有機(jī)廢水處理方法主要有厭氧生物處理法、超臨界水氧化技術(shù)、光催化氧化技術(shù)、膜分離技術(shù)和電催化氧化法。
厭氧生物處理技術(shù)是利用兼性厭氧菌和專性厭氧菌來降解有機(jī)物，大分子的有機(jī)物首先被水解成低分子化合物，然后被轉(zhuǎn)化成CH4和CO2等。厭氧生物處理技術(shù)包括厭氧水解法、厭氧接觸法、升流式厭氧污泥床、厭氧流化床厭氧接觸法、厭氧生物濾池法、上流式厭氧污泥床反應(yīng)器法、厭氧顆粒污泥膨脹床法、內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器法等。
正滲透膜生物反應(yīng)器是將正滲透技術(shù)與活性污泥法有機(jī)結(jié)合起來的一種新型高效污水處理工藝，其中正滲透分離過程依靠原料液和汲取液的濃度差產(chǎn)生的滲透壓差來驅(qū)動膜分離過程，不需外加壓力，因而比傳統(tǒng)的壓力驅(qū)動型膜分離過程能耗更低，而且由于在低壓條件下運(yùn)行，膜污染相對輕微，該工藝具有能耗低、出水水質(zhì)好、膜污染潛能低、不產(chǎn)生濃縮水、純水回收率高等優(yōu)點(diǎn)。因此正滲透膜生物反應(yīng)器是一種具有明顯優(yōu)勢和廣泛應(yīng)用前景的污水處理工藝。
膜蒸餾是膜技術(shù)與蒸餾過程相結(jié)合的膜分離過程，它以疏水微孔膜為介質(zhì)，在膜兩側(cè)蒸氣壓差的作用下，料液中揮發(fā)性組分以蒸氣形式透過膜孔，從而實(shí)現(xiàn)分離的目的。與其他常用分離過程相比，膜蒸餾具有分離效率高、操作條件溫和、對膜與原料液間相互作用及膜的機(jī)械性能要求不高等優(yōu)點(diǎn)。
中國專利CN10548110A公開的“一種污水處理的方法和裝置”，采用厭氧生物處理、正滲透、電滲析組合系統(tǒng)來處理污水，此系統(tǒng)不適合于處理高濃度有機(jī)廢水，厭氧生物處理主要是將大分子有機(jī)物降解為小分子有機(jī)物，并沒有將有機(jī)物完全轉(zhuǎn)化為無機(jī)物，出水中有機(jī)物濃度較高，因此，若用此裝置處理高濃度有機(jī)廢水，經(jīng)過厭氧生物處理，仍有較多的有機(jī)物進(jìn)入正滲透膜組件，產(chǎn)生較大的膜污染，縮短正滲透膜的使用時(shí)間，出水水質(zhì)達(dá)不到理想效果，且僅使用正滲透技術(shù)來處理污水，沒有將正滲透技術(shù)與活性污泥法結(jié)合起來，即沒有利用正滲透膜生物反應(yīng)器，另外，電滲析只能部分除鹽，濃縮效果不如膜蒸餾。
隨著經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展，高濃度有機(jī)廢水污染物的種類和污水的數(shù)量不斷增加，傳統(tǒng)、單一的污水處理技術(shù)已經(jīng)不能滿足要求，改進(jìn)和完善傳統(tǒng)工藝以及多重工藝的聯(lián)合應(yīng)用將是今后處理高濃度有機(jī)廢水的發(fā)展趨勢。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本實(shí)用新型提供一種高濃度有機(jī)廢水處理系統(tǒng)，目的是能夠高效地處理高濃度有機(jī)廢水，并且有效減輕膜污染。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案為：
一種高濃度有機(jī)廢水處理系統(tǒng)，包括依次連通的厭氧生物處理裝置、原料液池、正滲透膜組件和驅(qū)動液池，所述原料液池內(nèi)設(shè)有曝氣管，所述處理系統(tǒng)還包括用于將正滲透膜組件的支撐層內(nèi)汲取液進(jìn)行濃縮導(dǎo)入驅(qū)動液池且分離出純水的膜蒸餾系統(tǒng)。
通過第一進(jìn)水泵將原料液池內(nèi)的原料液泵入正滲透膜組件的活性層內(nèi)，通過第二進(jìn)水泵將驅(qū)動液池內(nèi)的驅(qū)動液泵入正滲透膜組件的支撐層內(nèi)。
所述膜蒸餾系統(tǒng)包括依次連接的膜蒸餾加熱器、膜蒸餾組件、膜蒸餾濃水池，膜蒸餾加熱器的進(jìn)水口與正滲透膜組件的支撐層相連通，所述膜蒸餾濃水池的出水口與驅(qū)動液池的進(jìn)水口相連通。
所述處理系統(tǒng)還包括用于監(jiān)測支撐層內(nèi)汲取液電導(dǎo)率的第一電導(dǎo)率控制儀、用于將支撐層內(nèi)汲取液泵入膜蒸餾加熱器的第三進(jìn)水泵、用于監(jiān)測膜蒸餾濃水池內(nèi)濃縮水電導(dǎo)率的第二電導(dǎo)率控制儀和用于將膜蒸餾濃水池內(nèi)濃縮水泵入驅(qū)動液池的第四進(jìn)水泵，所述第一電導(dǎo)率控制儀與第三進(jìn)水泵連接，所述第二電導(dǎo)率控制儀與第四進(jìn)水泵連接。
所述處理系統(tǒng)還包括與第二電導(dǎo)率控制儀連接且用于將膜蒸餾濃水池內(nèi)濃縮水泵入膜蒸餾加熱器的第五進(jìn)水泵。
所述膜蒸餾組件的組件形式為板式、卷式、中空纖維式或管式。
所述正滲透膜組件的組件形式為板式、卷式、中空纖維式或管式。
所述膜蒸餾組件為一組或多組，多組膜蒸餾組件串聯(lián)或并聯(lián)。
所述正滲透膜組件為一組或多組，多組正滲透膜組件串聯(lián)或并聯(lián)。
所述膜蒸餾組件的材質(zhì)為疏水材料。所述膜蒸餾組件采用聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚颯和聚醚颯等疏水材料或經(jīng)過疏水化改性的材料。
所述正滲透膜組件的放置方式為活性層面向所述驅(qū)動液池或活性層面向所述原料液池。
所述厭氧生物處理裝置設(shè)有第一排污閥，所述原料液池設(shè)有第二排污閥。
所述厭氧生物處理裝置為厭氧接觸裝置、升流式厭氧污泥床、厭氧流化床厭氧接觸裝置、厭氧生物濾池、上流式厭氧污泥床反應(yīng)器、厭氧顆粒污泥膨脹床和內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器中的一種。
所述正滲透膜組件膜材料包括醋酸纖維素、聚酞胺、聚丙烯睛或聚苯并咪哩膜。
所述汲取液有無機(jī)鹽、有機(jī)小分子鹽類、高分子聚電解質(zhì)、高含鹽廢水。無機(jī)鹽包括NaCl、KCl、MgCl2、Na2SO4、K2SO4、MgSO4、NaNO3、KNO3、Mg(NO3)2、Ca(NO3)2、Na2CO3、K2CO3的一種或幾種；有機(jī)小分子鹽類包括乙二胺、乙二胺四乙酸、二乙烯三胺五乙酸、乙酸鎂、乙酸鈉中的一種或幾種；高分子聚電解質(zhì)包括聚乙烯胺、聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸、聚酞胺基胺鹽酸鹽、硫酸鹽、磺化聚苯乙烯中的一種或幾種；高含鹽廢水包括各種高含鹽量廢水。
本實(shí)用新型的有益效果：
1、本實(shí)用新型首次將厭氧生物處理技術(shù)、正滲透膜生物反應(yīng)器、膜蒸餾組合來處理高濃度有機(jī)廢水，并且此組合系統(tǒng)可使有機(jī)物的濃度降到最低，純水回收率最大。
2、厭氧生物處理的有機(jī)負(fù)荷是好氧生物處理的5～10倍，因此先用厭氧生物處理技術(shù)預(yù)處理高濃度有機(jī)廢水，有利于減輕正滲透膜生物反應(yīng)器的有機(jī)負(fù)荷，有利于正滲透膜生物反應(yīng)器長期穩(wěn)定運(yùn)行，且還極大地減少污泥對正滲透膜的污染。
3、厭氧生物處理技術(shù)可以提高高濃度有機(jī)廢水可生化性，為后續(xù)好氧處理工藝處理效果提供基礎(chǔ)。此外，厭氧處理過程可以殺死高濃度有機(jī)廢水中一部分寄生蟲卵，并可以減少氯化烴類等高分子有機(jī)物的毒性，減輕對正滲透膜的傷害。
4、原料液池內(nèi)曝氣管的設(shè)置，相當(dāng)于活性污泥法，也十分有利于有機(jī)物的除去，并且厭氧生物處理與活性污泥法結(jié)合可以大大降低高濃度有機(jī)廢水的有機(jī)物濃度，極大地減輕了正滲透膜污染，延長正滲透膜的使用壽命。
5、采用汲取液電導(dǎo)率而非汲取液濃度作為判斷循環(huán)的方向，汲取液的選用范圍很廣，適用于幾乎所有的無機(jī)鹽、有機(jī)鹽、高分子聚電解質(zhì)及各種高鹽廢水(易揮發(fā)的鹽類除外)，而且僅需一種電導(dǎo)率控制儀，無需多種濃度測試儀器。選用電導(dǎo)率控制儀，具有方便簡單快速優(yōu)勢。
6、膜蒸餾可以在極高的濃度條件下運(yùn)行，即可以把非揮發(fā)性溶質(zhì)的水溶液濃縮到極高的程度，因此，本系統(tǒng)內(nèi)的汲取液可以有很高的濃度，產(chǎn)生很高的滲透壓，正滲透過程水通量能達(dá)到最大。
7、在膜蒸餾過程中無需把溶液加熱到沸點(diǎn)，只要膜兩側(cè)維持適當(dāng)?shù)臏夭?，該過程就可以進(jìn)行，可以利用太陽能、地?zé)?、溫泉、工廠的余熱和溫?zé)岬墓I(yè)廢水等廉價(jià)能源，可以降低整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。
8、膜蒸餾過程可以處理極高濃度的水溶液，如果溶質(zhì)是容易結(jié)晶的物質(zhì)，可以把溶液濃縮到過飽和狀態(tài)而出現(xiàn)膜蒸餾結(jié)晶現(xiàn)象，是目前唯一能從溶液中直接分離出結(jié)晶產(chǎn)物的膜過程，因此，可以回收有利用價(jià)值的汲取液溶質(zhì)，并且當(dāng)需要將現(xiàn)行汲取液如氯化鈉、硝酸鉀等換為其他汲取液時(shí)，可以利用膜蒸餾，升高溫度，將氯化鈉、硝酸鉀結(jié)晶，得到相應(yīng)的溶質(zhì)，可以另為他用，提高經(jīng)濟(jì)效益。
9、由于正滲透膜只允許水分子通過并且在膜蒸餾過程中，只有水蒸汽能透過膜孔，故最終產(chǎn)水的純度極高，有機(jī)物的除去率高達(dá)100％，高于現(xiàn)行處理高濃度有機(jī)廢水技術(shù)。
10、由于好氧處理前先進(jìn)行厭氧處理，好氧曝氣量可以小于一般好氧曝氣量；正滲透過程無需外加壓力驅(qū)動；在膜蒸餾過程中，可以利用太陽能、地?zé)?、溫泉、工廠的余熱和溫?zé)岬墓I(yè)廢水等廉價(jià)能源加熱稀釋汲取液；汲取液能循環(huán)利用，因此，本組合系統(tǒng)能耗低，經(jīng)濟(jì)費(fèi)用低，具有長遠(yuǎn)經(jīng)濟(jì)效益。
附圖說明
本說明書包括以下附圖，所示內(nèi)容分別是：
圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中標(biāo)記為：
1、厭氧生物處理裝置，2、第一排污閥，3、原料液池，4、曝氣管，5、第二排污閥，6、第一進(jìn)水泵，7、第二進(jìn)水泵，8、驅(qū)動液池，9、正滲透膜組件，10、第一電導(dǎo)率控制儀，11、第三進(jìn)水泵，12、膜蒸餾加熱器，13、膜蒸餾組件，14、膜蒸餾濃水池，15、第二電導(dǎo)率控制儀，16、第五進(jìn)水泵，17、第四進(jìn)水泵。
具體實(shí)施方式
下面對照附圖，通過對實(shí)施例的描述，對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，目的是幫助本領(lǐng)域的技術(shù)人員對本實(shí)用新型的構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解，并有助于其實(shí)施。
如圖1所示，本實(shí)用新型具體涉及一種高濃度有機(jī)廢水處理系統(tǒng)，包括依次連通的厭氧生物處理裝置1、原料液池3、正滲透膜組件9和驅(qū)動液池8，原料液池3內(nèi)設(shè)有曝氣管，該高濃度有機(jī)廢水處理系統(tǒng)還包括用于將正滲透膜組件9的支撐層內(nèi)汲取液進(jìn)行濃縮導(dǎo)入驅(qū)動液池8且分離出純水的膜蒸餾系統(tǒng)。厭氧生物處理裝置用于對高濃度有機(jī)廢水進(jìn)行厭氧處理，可以采用現(xiàn)有的厭氧接觸裝置、升流式厭氧污泥床、厭氧流化床厭氧接觸裝置、厭氧生物濾池、上流式厭氧污泥床反應(yīng)器、厭氧顆粒污泥膨脹床、內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器等中的一種。厭氧生物處理裝置1設(shè)有第一排污閥2，厭氧生物處理裝置內(nèi)的污泥濃度達(dá)到設(shè)定濃度時(shí)，打開第一排污閥進(jìn)行排污泥處理；原料液池3設(shè)有第二排污閥5，原料液池3的污泥濃度達(dá)到設(shè)定濃度時(shí)，打開第二排污閥進(jìn)行排污泥處理，當(dāng)然，可以根據(jù)需要排出定量污泥。正滲透膜組件用于分離較高濃度有機(jī)廢水。
通過第一進(jìn)水泵6將原料液池3內(nèi)的原料液泵入正滲透膜組件9的活性層內(nèi)，通過第二進(jìn)水泵7將驅(qū)動液池8內(nèi)的驅(qū)動液泵入正滲透膜組件9的支撐層內(nèi)。正滲透膜組件的組件形式可以為板式、卷式、中空纖維式或管式。正滲透膜組件可以為一組或多組，多組正滲透膜組件串聯(lián)或并聯(lián)。
膜蒸餾系統(tǒng)包括依次連接的膜蒸餾加熱器12、膜蒸餾組件13、膜蒸餾濃水池14，膜蒸餾加熱器12的進(jìn)水口與正滲透膜組件9的支撐層相連通，膜蒸餾濃水池14的出水口與驅(qū)動液池8的進(jìn)水口相連通。膜蒸餾加熱器12用于加熱稀釋汲取液直至設(shè)定溫度；膜蒸餾組件13用于分離被稀釋的汲取液，從而得到所需純水及濃縮的汲取液；膜蒸餾濃水池用于冷卻并儲存經(jīng)過膜蒸餾組件濃縮的汲取液。膜蒸餾組件的組件形式可以為板式、卷式、中空纖維式或管式。膜蒸餾組件可以為一組或多組，多組膜蒸餾組件串聯(lián)或并聯(lián)。正滲透膜組件的放置方式為活性層面向驅(qū)動液池或活性層面向原料液池，通過正滲透膜組件的正滲透作用，汲取原料液中的水，并被稀釋，稀釋的汲取也進(jìn)入膜蒸餾加熱器進(jìn)行加熱。
高濃度有機(jī)廢水首先進(jìn)入?yún)捬跎锾幚硌b置1，進(jìn)行厭氧處理，有效降低其有機(jī)物的濃度，再進(jìn)入原料液池3，且原料液池3中設(shè)有曝氣管4，提供氧氣，即原料液池3中就是活性污泥法，進(jìn)一步降低有機(jī)物濃度，減輕污泥對正滲透膜的污染，原料液池池3中的有機(jī)廢水經(jīng)第一進(jìn)水泵6進(jìn)入正滲透組件的活性層側(cè)，驅(qū)動液池8中的儲存汲取液經(jīng)第二進(jìn)水泵7進(jìn)入正滲透膜組件的支撐層，由于汲取液的滲透壓遠(yuǎn)高于有機(jī)廢水且正滲透膜活性層僅允許水分子通過，故有機(jī)廢水中的水分自動透過活性層將支撐層側(cè)的汲取液稀釋，濃縮的原料液部分通過回流管返回厭氧生物處理裝置1，隨新進(jìn)來的高濃度有機(jī)廢水重復(fù)以上過程，且剩余部分回到原料液池3。厭氧生物處理裝置1的污泥濃度達(dá)到設(shè)定濃度時(shí)，第一排污閥2排出定量污泥，同樣，原料液池3的污泥濃度達(dá)到設(shè)定濃度時(shí)，第二排污閥5排出定量污泥，以保證厭氧生物處理裝置1與原料液池3中的污泥濃度恒定在一定范圍，有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
該高濃度有機(jī)廢水處理系統(tǒng)還包括用于監(jiān)測支撐層內(nèi)汲取液電導(dǎo)率的第一電導(dǎo)率控制儀10、用于將支撐層內(nèi)汲取液泵入膜蒸餾加熱器12的第三進(jìn)水泵11、用于監(jiān)測膜蒸餾濃水池14內(nèi)濃縮水電導(dǎo)率的第二電導(dǎo)率控制儀15和用于將膜蒸餾濃水池14內(nèi)濃縮水泵入驅(qū)動液池的第四進(jìn)水泵17，第一電導(dǎo)率控制儀10與第三進(jìn)水泵11連接，第二電導(dǎo)率控制儀15與第四進(jìn)水泵17連接。第一電導(dǎo)率控制儀用于正滲透膜組件的汲取液側(cè)電導(dǎo)率的自動監(jiān)測，當(dāng)被稀釋汲取液的電導(dǎo)率降低到驅(qū)動液池8中汲取液電導(dǎo)率的1/2時(shí)，啟動第三進(jìn)水泵11，將稀釋的汲取液泵入膜蒸餾加熱器12，在膜蒸餾加熱器12中加熱；第二電導(dǎo)率控制儀用于自動監(jiān)測膜蒸餾濃水池14內(nèi)濃水的電導(dǎo)率。待膜蒸餾濃水池14內(nèi)濃水溫度降低至室溫，當(dāng)膜蒸餾濃水池14中的電導(dǎo)率等于正滲透汲取液池8中的汲取液電導(dǎo)率時(shí)，啟動驅(qū)動液進(jìn)水泵17，將膜蒸餾濃水池內(nèi)濃水泵入驅(qū)動液池8，被用作汲取液。
上述處理系統(tǒng)還包括與第二電導(dǎo)率控制儀15連接且用于將膜蒸餾濃水池14內(nèi)濃縮水泵入膜蒸餾加熱器12的第五進(jìn)水泵16。第五進(jìn)水泵的設(shè)置，是當(dāng)?shù)诙妼?dǎo)率控制儀顯示的電導(dǎo)率小于驅(qū)動液池8中的汲取液電導(dǎo)率時(shí)，可以通過啟動第五進(jìn)水泵16將膜蒸餾濃水池14內(nèi)的濃水泵入膜蒸餾加熱器12，進(jìn)行進(jìn)一步濃縮，使?jié)饪s后進(jìn)入膜蒸餾濃水池內(nèi)的濃水達(dá)到電導(dǎo)率的要求。
膜蒸餾組件的膜材料優(yōu)選采用疏水材料，更優(yōu)選的是采用高疏水材料制成，比如膜蒸餾組件可以采用聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚颯和聚醚颯等疏水材料或經(jīng)過疏水化改性的材料，使得液態(tài)的水不能透過膜，只有水蒸氣可以透過膜進(jìn)入產(chǎn)水側(cè)，由于汲取液溫度相對較高，在膜蒸餾組件兩側(cè)蒸氣分壓差的驅(qū)動下，水蒸氣透過膜，進(jìn)入產(chǎn)水側(cè)進(jìn)而收集起來，膜蒸餾組件原料液側(cè)的濃縮出水進(jìn)入膜蒸餾濃水池14中，待冷卻至室溫，第二電導(dǎo)率控制儀15顯示膜蒸餾濃水池14中的電導(dǎo)率小于驅(qū)動液池8中的汲取液電導(dǎo)率時(shí)，啟動第五進(jìn)水泵16返回到膜蒸餾加熱器12，循環(huán)膜蒸餾過程，直至冷卻至室溫，膜蒸餾濃水池14中的電導(dǎo)率等于驅(qū)動液池8中的汲取液電導(dǎo)率時(shí)，啟動驅(qū)動液進(jìn)水泵17，進(jìn)入驅(qū)動液池8，被用作汲取液，從而達(dá)到循環(huán)利用汲取液的目的。
以上結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行了示例性描述。顯然，本實(shí)用新型具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制。只要是采用了本實(shí)用新型的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)；或未經(jīng)改進(jìn)，將本實(shí)用新型的上述構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。