專利名稱：污水再生并零排放的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，特別是水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及利用多種膜分離方法將污水中污染物分別去除的方法。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人類對(duì)水的污染越來越嚴(yán)重，對(duì)水凈化、污水處理和污水再生的要求越來越高。在此前提下，新型污水處理技術(shù)和方法也越來越顯得至關(guān)重，尤其是污水零排放的技術(shù)和方法。在水處理和水再生的眾多方法中過濾膜技術(shù)是較為關(guān)鍵的技術(shù)。一般把過濾精度為0.005-0.1微米的膜稱為超濾膜，將0.1-2微米的膜稱為微濾膜，將能夠讓大部分一價(jià)鹽透過，截留大部分二價(jià)鹽類的半透膜稱為納濾膜，將能夠截留絕大部分一價(jià)鹽類的半透膜成為反滲透膜。其中反滲透膜和納濾膜也可以將水中絕大部分有機(jī)污染物截留。雖然膜法水處理是水再 生與零排放的必要手段，但是簡(jiǎn)單地使用膜技術(shù)，不能解決水再生與零排放的眾多的技術(shù)挑戰(zhàn)。中國(guó)專利200510060895.9揭示了包括預(yù)處理、膜分離、濃縮處理回流和污泥處理的造紙、印染工業(yè)污水零排放循環(huán)利用的方法。其中膜分離主要是用納濾膜將經(jīng)過預(yù)處理的污水分離成可再利用產(chǎn)水和納濾濃水，納濾濃水回到前級(jí)實(shí)現(xiàn)零排放。然而納濾濃水經(jīng)預(yù)處理再回到膜過濾，勢(shì)必使得被膜過濾截留的污染物(特別是二價(jià)鹽類)不斷富集，形成“死循環(huán)”，系統(tǒng)難以長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。中國(guó)專利200910077025.0揭示了以雙膜法為核心的鋼鐵綜合污水回用工藝，使用超濾為反滲透預(yù)處理，使反滲透系統(tǒng)運(yùn)行更穩(wěn)定。其中并未揭示對(duì)超濾和反滲透濃水的處理方法，也未揭示該技術(shù)方案與常見超濾系統(tǒng)和反滲透系統(tǒng)結(jié)合技術(shù)方案的區(qū)別。中國(guó)專利201010609350.X將經(jīng)過處理的生活污水用反滲透分離成透析液和濃縮液，將濃縮液經(jīng)過催化氧化處理用于綠化。這一方法雖然可以將生化處理后污水部分再生，但是事實(shí)上并沒有實(shí)現(xiàn)零排放，因?yàn)樯幚砗蟮纳钗鬯餐ǔ１恢苯佑糜诰G化。中國(guó)專利申請(qǐng)200810052861.9揭示了采用兩級(jí)膜蒸餾與化學(xué)強(qiáng)化超濾耦合的方法，將高濃度工業(yè)污水濃縮的方法。其中膜蒸餾方法技術(shù)復(fù)雜，工業(yè)化較困難?，F(xiàn)有技術(shù)中一般通過反滲透膜分離將污水分為回用水和濃水，再將濃水蒸發(fā)結(jié)晶實(shí)現(xiàn)零排放。其中由于反滲透入水污染程度過高，利用率要求過高，使之穩(wěn)定運(yùn)行較為困難。蒸發(fā)后濃水污染物包括有機(jī)物、難溶鹽類和可溶鹽類。難溶鹽使得蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備結(jié)垢問題嚴(yán)重；有機(jī)物本身沒有結(jié)晶性，難以以固體方式排出系統(tǒng)；有機(jī)物干擾溶解性鹽類的結(jié)晶。這些因素使得結(jié)晶器無法長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。由此可見，雖然污水零排放已經(jīng)具有廣泛的市場(chǎng)需求，但是已知技術(shù)中缺乏實(shí)用可行的技術(shù)方案。本發(fā)明發(fā)揮各種膜分離技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，將污水中的雜質(zhì)分離，再根據(jù)這些雜質(zhì)的特點(diǎn)分別處理，以達(dá)到零排放的目的。
本發(fā)明所述污水一般是指經(jīng)過生化處理的生活污水或工業(yè)廢水或二者混合污水。預(yù)處理方法可以采用已知技術(shù)中物化、厭氧生化處理、缺氧生化、好氧生化處理、氣浮或機(jī)械過濾或這些方法的組合，預(yù)處理的目的是使污水或廢水達(dá)到常見的污水或廢水處理排放標(biāo)準(zhǔn)。為了敘述方便，這里將經(jīng)過預(yù)處理的達(dá)到或接近排放標(biāo)準(zhǔn)的廢水或污水統(tǒng)稱為中水。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種中水再生并零排放的方法，其特征在于包括:1、通過膜強(qiáng)化化學(xué)軟化，將中水堿性沉淀物以沉淀物(I)的方式去除。2、用納濾膜過濾，得到有機(jī)污染物濃縮液(2)和納濾產(chǎn)水(3)。3、將至少一部分納濾產(chǎn)水(3)經(jīng)反滲透濃縮，得到反滲透產(chǎn)水(4)和溶解鹽濃縮液(5)。4、將有機(jī)污染物濃縮液(2)蒸發(fā)濃縮，并將蒸餾水(6)回用，將有機(jī)物濃液(7)燃
Jyti ο5、將溶解鹽濃縮液(5)蒸發(fā)結(jié)晶，并將蒸餾水⑶回用，同時(shí)得到固體鹽類。本發(fā)明污水再生并零排放的方法以膜分離為核心，將水中雜質(zhì)分成堿性沉淀物、有機(jī)污染物和溶解性鹽類分別去除，使得納濾和反滲透在高利用率下運(yùn)行穩(wěn)定，顯著減少蒸發(fā)結(jié)晶器處理水量，因而降低運(yùn)行成本；避免了結(jié)晶設(shè)備結(jié)垢問題，解決了無機(jī)鹽和有機(jī)污染混合物結(jié)晶困難問題，使得結(jié)晶器可以長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供一種 中水再生并零排放的方法，其特征在于包括:1、通過膜強(qiáng)化化學(xué)軟化，將中水中堿性沉淀物以沉淀物(I)的方式去除。水中最常見的堿性沉淀物是以鈣鹽和鎂鹽為代表的硬度。水硬度通?？梢噪x子交換器或化學(xué)方法去除。本發(fā)明中使用的“膜強(qiáng)化化學(xué)軟化”就是通過向水中添加化學(xué)品將水中二價(jià)陽離子沉淀為氫氧化物或碳酸鹽，經(jīng)過沉淀和膜過濾，使原水得到較徹底的軟化。其中所述膜過濾是超濾膜過濾或微濾膜過濾，其排放水回到預(yù)處理再利用。添加的化學(xué)品一般是氫氧化鈉和碳酸鈉。為了利用水中的碳酸氫跟，一般先加入氫氧化鈉或氫氧化鈣，將鎂離子沉淀為氫氧化鎂，將部分鈣沉淀為碳酸鈣；然后再加入純堿(Na2CO3)將剩余的鈣沉淀。必要時(shí)加入適量絮凝劑或助凝劑以協(xié)助沉淀。如果最終保持水中有I毫摩爾(60mg/L)過量的碳酸根離子，將PH值控制到11，根據(jù)碳酸鈣和氫氧化鎂的濃度積計(jì)算，水中剩余鈣鎂離子濃度分別為0.134mg/L和0.432mg/L,總硬度為2.14mg/L (CaCO3計(jì))。由此可見只要將形成的硬度懸浮物過濾干凈，水中絕大部分硬度均可以用這一方法去除。然而，常見的化學(xué)軟化法產(chǎn)水硬度通常明顯高于這一計(jì)算值，原因是化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)水的細(xì)小顆粒通常不能用沉淀的方法去除，這些細(xì)小顆粒將影響納濾或反滲透膜的運(yùn)行，因?yàn)檫@些膜通常不能實(shí)現(xiàn)反沖。超濾膜或微濾膜過濾法是保證將沉淀物，包括細(xì)小沉淀物，去除干凈的有效手段。膜強(qiáng)化化學(xué)軟化同時(shí)也可以明顯降低水中膠體雜質(zhì)如膠體硅的含量。超濾或微濾濃水或反洗水中僅僅富集了固體懸浮物，因此可以將這部分水回流到預(yù)處理工藝，將其中懸浮物以固體雜質(zhì)的方式去除，不會(huì)形成污染物的死循環(huán)。沉淀物可以通過壓濾等已知技術(shù)濃縮。2、用納濾膜過濾，得到有機(jī)污染物濃縮液⑵和納濾產(chǎn)水(3)。
納濾膜夠使大部分一價(jià)鹽透過，截留二價(jià)鹽類。納濾膜可以將水中絕大部分有機(jī)污染物截留。一般認(rèn)為納濾膜可以截留90%以上的COD貢獻(xiàn)物。由于進(jìn)入納濾的水已經(jīng)經(jīng)過膜強(qiáng)化化學(xué)軟化，因此此處納濾膜的回收率較高，可以達(dá)到80-95%。由于一價(jià)鹽類大部分可以透過納濾膜，因此納濾膜的運(yùn)行壓力不必克服一價(jià)鹽形成的滲透壓，運(yùn)行壓力較低。為了進(jìn)一步降低納濾膜被污染的可能性，也可以在納濾給水中加入少量酸，以降低納濾膜結(jié)垢的傾向。納濾產(chǎn)水已經(jīng)可以達(dá)到很多工業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn)，可以回用。然而對(duì)于一些封閉的工業(yè)體系，如果將納濾水全部回用，原水中的一價(jià)鹽類將不斷富集，使系統(tǒng)難以長(zhǎng)期運(yùn)行。因此必須將部分納濾產(chǎn)水中的溶解鹽類通過反滲透濃縮，最終結(jié)晶成固體鹽類。當(dāng)然，納濾產(chǎn)水在一些要求較高的情況下還不能到達(dá)回用標(biāo)準(zhǔn)，需要經(jīng)過反滲透處理。3、將至少一部分納濾產(chǎn)水(3)經(jīng)反滲透濃縮，得到反滲透產(chǎn)水⑷和溶解鹽濃縮液(5)。反滲透膜可 以將幾乎全部鹽類和常見有機(jī)污染物截留。由于進(jìn)入反滲透的水是經(jīng)過納濾處理的水，有機(jī)污染和硬度均非常低，因此反滲透利用率可以達(dá)到85-97%。4、將有機(jī)污染物濃縮液(2)蒸發(fā)濃縮，并將蒸餾水(6)回用，將有機(jī)物濃液(7)燃
Jyti o納濾濃水中主要污染物是有機(jī)污染物，不能通過蒸發(fā)結(jié)晶的方式去除，只能將這部分濃水蒸發(fā)濃縮后燃燒。5、將溶解鹽濃縮液(5)蒸發(fā)結(jié)晶，并將蒸餾水⑶回用，同時(shí)得到固體鹽類。為了更有效地保護(hù)膜過濾裝置，本發(fā)明污水再生并零排放的方法還包括臭氧氧化步驟。中水中有機(jī)物會(huì)對(duì)過濾膜分離污染。經(jīng)過臭氧氧化，這些有機(jī)物轉(zhuǎn)化成較小分子的有機(jī)物，而小分子有機(jī)物對(duì)膜的污染也較輕微?？梢栽谝陨瞎に嚵鞒讨幸惶幓蚨嗵幪砑映粞?。添加點(diǎn)包括超濾或微濾過濾前、納濾前和/或反滲透前。為了避免參與臭氧對(duì)膜的氧化作用，在臭氧氧化之后需要添加還原劑破壞殘余臭氧。為了更有效地保護(hù)膜過濾裝置，本發(fā)明污水再生并零排放的方法還包括臭氧-生物炭步驟。經(jīng)過預(yù)處理的水中有機(jī)物的可生化性一般較差。經(jīng)過臭氧氧化，這些有機(jī)物轉(zhuǎn)化成可生化性更好的有機(jī)物，再經(jīng)過生物炭濾池去除。其中臭氧生物炭步驟可以設(shè)置在以上所述任何膜處理工藝之前。
權(quán)利要求
1.一種污水再生并零排放的方法，其特征在于包括:通過膜強(qiáng)化化學(xué)軟化，將中水中堿性沉淀物以沉淀物(I)的方式去除；用納濾膜過濾，得到有機(jī)污染物濃縮液(2)和納濾產(chǎn)水(3)，其中納濾膜的回收率為80-95%;將至少一部分納濾產(chǎn)水(3)經(jīng)反滲透濃縮，得到反滲透產(chǎn)水(4)和溶解鹽濃縮液(5)，其中反滲透利用率可以達(dá)到80-97% ;將有機(jī)污染物濃縮液(2)蒸發(fā)濃縮，并將蒸餾水￠)回用，將有機(jī)物濃液(7)燃燒；將溶解鹽濃縮液(5)蒸發(fā)結(jié)晶，并將蒸餾水(8)回用，同時(shí)得到固體鹽類。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水再生并零排放的方法，其特征在于還包括臭氧氧化步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污 水再生并零排放的方法，其特征在于還包括臭氧生物炭步驟。
全文摘要
本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，特別是水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及利用多種膜分離方法將污水中污染物分別去除的方法。該方法通過1、膜強(qiáng)化化學(xué)軟化，將中水中堿性沉淀物以沉淀物(1)的方式去除；2、用納濾膜過濾，得到有機(jī)污染物濃縮液(2)和納濾產(chǎn)水(3)，其中納濾膜的回收率為80-95％；3、將至少一部分納濾產(chǎn)水(3)經(jīng)反滲透濃縮，得到反滲透產(chǎn)水(4)和溶解鹽濃縮液(5)，其中反滲透利用率可以達(dá)到80-97％；4、將有機(jī)污染物濃縮液(2)蒸發(fā)濃縮，并將蒸餾水(6)回用，將有機(jī)物濃液(7)燃燒；5、將溶解鹽濃縮液(5)蒸發(fā)結(jié)晶，并將蒸餾水(8)回用，同時(shí)得到固體鹽類。該方法中納濾和反滲透可以在高利用率下運(yùn)行穩(wěn)定，顯著減少蒸發(fā)結(jié)晶器處理水量，因而降低運(yùn)行成本；同時(shí)避免了結(jié)晶設(shè)備結(jié)垢問題，解決了無機(jī)鹽和有機(jī)污染混合物結(jié)晶困難問題，使得結(jié)晶器可以長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。
文檔編號(hào)C02F1/04GK103193351SQ20131010295
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月28日
發(fā)明者孟廣禎 申請(qǐng)人:北京格蘭特膜分離設(shè)備有限公司