CN101643298A

CN101643298A - 一种含膜过滤单元的有机废水处理工艺

Info

Publication number: CN101643298A
Application number: CN200910044274A
Authority: CN
Inventors: 尹谷余; 戴慧敏; 方志斌; 肖君
Original assignee: HUNAN XIANGNIU ENVIRONMENT PROTECTING INDUSTRY Co Ltd; HUNAN EVER-SHINE MEMBRANE TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: HUNAN XIANGNIU ENVIRONMENT PROTECTING INDUSTRY Co Ltd; HUNAN EVER-SHINE MEMBRANE TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2009-09-04
Filing date: 2009-09-04
Publication date: 2010-02-10

Abstract

本发明提供一种含膜过滤单元的有机废水处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：1)将收集的生产废水采用无机陶瓷膜进行超滤预处理：所得滤液进入下一步骤，所得截留液进行焚烧处理；2)将所得的滤液进行生化处理，将处理后所得的废水排放。该工艺将节能显著的膜处理方法与生化工艺结合，能耗低，处理效果好。

Description

一种含膜过滤单元的有机废水处理工艺

技术领域

本发明属于环境工程及分离工程技术领域，具体涉及一种含膜过滤单元的有机废水处理工艺，应用于双氧水生产废水以及含重芳烃、大分子有机物与胶体废水的处理。

背景技术

双氧水即过氧化氢(H₂O₂)是一种极为重要的化工产品，可作氧化剂、消毒剂、水处理剂、脱氧剂、聚合反应引发剂和交联剂等，广泛应用于纺织、造纸、化工和电子，其次是环保、医药、食品、采矿、建筑和军工等行业。双氧水是全球工业化学品中生产能力增长最快的产品之一，近20年来，平均年增长率为7％。我国双氧水的需求量年平均增长率超过15％，2005年，我国双氧水的产能为63万吨、消费量68万吨，2008年消费量约100万吨。全国共有双氧水生产厂约70家，其中生产能力过万吨的有近20家，个别企业年生产能力超过10万吨。双氧水具有几乎无污染的特性，被称为“最清洁”的化工产品，在环保要求越来越高的今天，双氧水作为环保型产品其应用前景日趋看好。

双氧水的生产方法包括异丙醇法、氢氧直接合成法、电解法和蒽醌法等，工业生产广泛应用的是电解法和蒽醌法。电解法是1980年代以前生产双氧水的主要方法，根据电解介质不同又可细分为过硫酸法、过硫酸钾法和硫酸铵法等，一般采用铂作阳极，铅作阴极。该法电耗高、产量低、劳动强度大，不适合大规模生产，目前电解法已基本淘汰或禁止。蒽醌法以烷基蒽醌衍生物为溶质，重芳烃、磷酸三辛酯或氢化萜松醇等为溶剂，通过催化加氢、氧化、萃取、净化和浓缩等过程生产双氧水。该工艺技术先进、自动化程度高、安全性好，适合大规模生产，可综合利用各种氢源，成本和能耗低。根据所采用氢化触媒种类有不同，蒽醌法工艺可细分为镍触媒悬浮床氢化工艺和钯触媒固定床氢化工艺。钯催化剂具有对氢化反应选择性强、活性好的特点，新建装置大都采用此工艺。

蒽醌法生产双氧水的生产废水主要包括三部分：其一是工作液洗水，其二是氢化塔触媒再生时水蒸气冷凝水等混合废水，其三是浓缩工段排放的蒸发残液。由于生产过程中需使用工作液为载体，工作液主要是重芳烃、烷基蒽醌衍生物和磷酸三辛酯等，因此生产废水中含有一定量的上述物质及其衍生或降解产物，废水颜色为浅橙色，化学需氧量(COD)一般为2000～70000mg/L，平均约3500mg/L，有较浓的芳烃气味。重芳烃、烷基蒽醌衍生物和磷酸三辛酯等有机物部分溶于水，采用传统的物理机械方法处理效率很低，又因重芳烃等对微生物有一定毒性，难于生物降解，目前，此类废水的处理方法主要是芬顿(Fenton)氧化，其典型的处理工艺流程为：废水经收集、水量水质调节后进行油水分离，然后在Fenton氧化池内加入亚铁溶液及双氧水，并鼓入空气，经加药或不加药沉淀或过滤后排放。氧化池内污泥及滤池反冲洗水排至污泥浓缩池，污泥经浓缩后至压滤机压滤成泥饼。废水中有机物在Fenton氧化池内，依靠Fe²⁺与双氧水之间反应所生成氧化能力很强的氢基自游基(·OH)氧化分解为CO₂和H₂O，COD降低；沉淀池中加入石灰、絮凝剂(如PAC)和助凝剂(如PAM)等进一步反应去除COD。

现有废水处理工艺的主要缺点在于：(1)采用化学法，通过不断加入药剂与废液中的有机物絮凝反应，达到去除COD的目的。加药量大，运行费用较高，且加药量随水质变化大，实现自动控制困难，操作不方便。(2)废水中含有油类物质，含油物质漂浮，当Fenton氧化不彻底时，COD去除率低，导致出水COD超标。(3)大量药剂加入导致大量污泥产生，人工劳动强度大，污泥的无害化处置成本高。(4)氢化塔触媒再生时产生的废水约两个月才排放一次，呈深红色，含大量的蒽醌和磷酸三辛酯，当其排入现有的废水处理系统时，对处理系统的冲击极大，常使系统失效。

为了提高处理效率，国内有许多研究采用铁碳内电解处理难降解废水，但是铁碳内电解的填料板结一直是个未解决的问题。刘燕林等(双氧水生产废水的治理工程实例，环境工程，2005，23：17-19)针对双氧水生产废水提出了隔油+气浮+催化氧化+斜板沉淀+生物碳塔为核心的处理工艺。通过隔油-气浮联合，加强对油类物质(重芳烃)的去除；在铁碳内电解单元内加入活性剂、调节pH值，并采用大气量的搅拌不断冲刷铁屑的表面，以降低氢氧化物在铁屑表面的沉积；最后采用生物氧化-活性炭吸附塔进一步处理，利用活性炭的吸附功能吸附难降解有机物，并利用好氧微生物降解被吸附的有机物。该方法处理效果较好，并有效地解决了填料板结的问题。但是，大量气体冲刷铁屑时需消耗大量能量；在物耗方面，气浮收集的香芳烃需使用破乳剂破乳，此外还有活性剂和pH值调节剂等，较大地提高了处理成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供了一种含膜过滤单元的有机废水处理工艺，该工艺将节能显著的膜处理方法与生化工艺结合，能耗低，处理效果好。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种含膜过滤单元的有机废水处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1)将收集的生产废水采用无机陶瓷膜进行超滤预处理：所得滤液进入下一步骤，所得截留液进行焚烧处理；

2)将所得的滤液进行生化处理，将处理后所得的废水排放。

所述的无机陶瓷膜的膜孔径为0.005～2.0μm；膜材料为氧化铝膜、氧化锆膜或氧化锑无机膜。

所述的超滤预处理过程中使用错流过滤技术，废水中的油状或固体微粒从无机陶瓷膜的膜表面流过，滤液则从无机陶瓷膜的膜管的侧面流出，错流过滤的滤过压力为0.1～0.4MPa，膜滤过压差为0.05～0.25MPa，过滤通量为30～1000L/m²·h。

所述的超滤预处理过程中，采用自动瞬时在线反冲洗装置对所述的无机陶瓷膜进行膜反冲洗。

所述的步骤2)中的生化处理的方式包括传统活性污泥法、高低负荷两段暴气法(AB)、序列间歇式活性污泥法(SBR)、升流式厌氧污泥床(UASB)、缺氧-好氧法(A/O)、两段缺氧-好氧或厌氧-缺氧-好氧法(A²/O)、缺氧-两段好氧法A/O²、暴气生物滤池(BAF)、生物吸附之一或上列方式的组合方式。

经步骤2)处理后，获得生化污泥，生化污泥的处理方式为脱水后外运，脱水方式包括板框压滤机压滤。

膜的清洗方式为化学清洗。化学清洗采用酸、碱和纯水等作清洗液，清洗程序根据最低通量设定值进行。

浓缩液(即预处理过程中的截留液)通过焚烧方式处理。高浓度浓缩液焚烧时，可掺入燃煤或重油等辅助燃料，也可采用其他焚烧方式。

本发明的工艺原理为：采用无机陶瓷膜超滤处理双氧水生产废水，利用膜对废水中各组分的选择透过性能来分离、净化和高效浓缩废水中的各类污染物，具有常温下进行、无相变化、操作控制方便、设备占地少、处理效率高、节能显著以及生产过程中不产生二次污染等特点。无机陶瓷膜超滤分离机理一般认为是简单的筛分过程，大于膜表面毛细孔的分子被截留，较小的分子则透过膜。无机陶瓷膜分离设备一般使用错流过滤技术，即物料从膜表面流过，而渗透液则从膜管的侧面流出，渗透液与物料的流动方向形成垂直，其最大优点在于减少了滤饼形成，降低了过滤阻力，大大提高了膜通量，并显著降低COD含量，减少能耗。

本发明具有的有益效果是：

本发明采用无机陶瓷膜超滤处理双氧水生产废水，利用膜对废水中各组分的选择透过性能来分离、净化和高效浓缩废水中的各类污染物，具有常温下进行、无相变化、操作控制方便、设备占地少、处理效率高、节能显著以及生产过程中不产生二次污染等特点。无机陶瓷膜超滤分离机理一般认为是简单的筛分过程，大于膜表面毛细孔的分子被截留，较小的分子则透过膜。无机陶瓷膜分离设备一般使用错流过滤技术，即物料从膜表面流过，而渗透液则从膜管的侧面流出，渗透液与物料的流动方向形成垂直，其最大优点在于减少了滤饼形成，降低了过滤阻力，大大提高了膜通量，并显著降低COD含量，减少能耗。

附图说明

图1为本发明的废水处理工艺流程图。

具体实施方式

如图1所示，废水经管、渠、沟等收集至收集池，经循环池后，进入废水处理流程的核心单元-无机陶瓷膜超滤预处理废水，经预处理的低浓度废水进入生化系统进一步处理后达标排放、高浓度浓缩液通过焚烧方式处理。工艺流程特征在于：

无机陶瓷膜超滤所采用的无机陶瓷膜孔径为0.005～2.0μm；膜材料为氧化铝膜、氧化锆膜或氧化锑无机膜；截留的大分子或粒子的粒径为0.005μm以上的油状或固体微粒。

无机陶瓷膜超滤分离设备使用错流过滤技术，即物料从膜表面流过，而渗透液则从膜管的侧面流出，渗透液与物料的流动方向垂直，错流过滤的滤过压力为0.1～0.4MPa，膜滤过压差为0.05～0.25MPa，过滤通量为30～1000L/m²·h。

无机陶瓷膜超滤反冲洗采用申请人自主知识产权的自动瞬时在线反冲洗装置(膜过滤瞬时在线脉冲反冲技术，申请号02224060.8，授权号CN2555921Y)，实现全自动在线对膜表面进行定时反向冲洗。即在过滤过程中从渗透液侧对渗透液施加一外力，使一定量的渗透液高速反向依次穿过膜管的支撑层和分离层(正常状态下渗透液是先流经分离层再流过支撑层的)，将分离层表面的滤饼层冲离膜管而进入分离过程中的浓缩相，减轻膜面污染，降低膜过滤阻力，提高膜通量。

无机陶瓷膜的清洗方式为化学清洗，化学清洗可采用酸、碱和纯水等。清洗程序根据最低通量设定值进行。

无机陶瓷膜超滤所得高浓度浓缩液通过焚烧方式彻底处理。高浓度浓缩液焚烧时，可掺入燃煤或重油等辅助燃料，也可采用其他焚烧方式。

无机陶瓷膜超滤所得低浓度废水生化处理的方式包括但不限于传统活性污泥法、AB、SBR、UASB、A/O、A²/O、A/O²、BAF、生物吸附等，以及这些方式的组合方式。

污泥处理采用脱水外运方式，脱水方式包括但不限于板框压滤机压滤。

实施例1

采用无机陶瓷膜对湖南株洲某化工公司双氧水生产排放的废水进行分离，COD去除率为79.4％，渗透液澄清透亮，处理结果见表1。生产废水经无机陶瓷膜分离后，渗透液的COD降至3000mg/L左右，而且随着截留液(浓缩液)COD浓度不断增加，渗透液COD相对稳定。

表1湖南株洲某化工公司双氧水生产废水无机陶瓷膜处理结果

实施例2

采用无机陶瓷膜对湖南衡阳某化工公司双氧水生产排放废水进行分离，渗透液澄清透亮，结果见表2。废水的COD在500-14840mg/L，经无机陶瓷膜对其进行分离后，渗透液的COD为63-2548mg/L，平均为800.5mg/L。

表2湖南衡阳某化工公司双氧水生产废水无机陶瓷膜处理结果

Claims

1.一种含膜过滤单元的有机废水处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：

2)将所得的滤液进行生化处理，将处理后所得的废水排放。

2.根据权利要求1所述的含膜过滤单元的有机废水处理工艺，其特征在于，所述的无机陶瓷膜的膜孔径为0.005～2.0μm；膜材料为氧化铝膜、氧化锆膜或氧化锑无机膜。

3.根据权利要求1所述的含膜过滤单元的有机废水处理工艺，其特征在于，所述的超滤预处理过程中使用错流过滤技术，废水中的油状或固体微粒从无机陶瓷膜的膜表面流过，滤液则从无机陶瓷膜的膜管的侧面流出，错流过滤的滤过压力为0.1～0.4MPa，膜滤过压差为0.05～0.25MPa，过滤通量为30～1000L/m²·h。

4.根据权利要求1所述的含膜过滤单元的有机废水处理工艺，其特征在于，所述的超滤预处理过程中，采用自动瞬时在线反冲洗装置对所述的无机陶瓷膜进行膜反冲洗。

5.根据权利要求1所述的含膜过滤单元的有机废水处理工艺，其特征在于，所述的步骤2)中的生化处理的方式包括传统活性污泥法、高低负荷两段暴气法、序列间歇式活性污泥法、升流式厌氧污泥床、缺氧-好氧法、两段缺氧-好氧或厌氧-缺氧-好氧法、缺氧-两段好氧法、暴气生物滤池、生物吸附之一或上列方式的组合方式。

6.根据权利要求1所述的含膜过滤单元的有机废水处理工艺，其特征在于，经步骤2)处理后，获得生化污泥，生化污泥的处理方式为脱水后外运，脱水方式包括板框压滤机压滤。