CN101654290A

CN101654290A - 化学膜废水处理法及其装置

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Publication number: CN101654290A
Application number: CN200910034528A
Authority: CN
Inventors: 方辉
Original assignee: SUZHOU CITY GANQUAN AUTOMATIC ENVIRONMENTAL PROTECTION EQUIPMENT FACTORY
Current assignee: SUZHOU CITY GANQUAN AUTOMATIC ENVIRONMENTAL PROTECTION EQUIPMENT FACTORY
Priority date: 2009-09-01
Filing date: 2009-09-01
Publication date: 2010-02-24

Abstract

本发明揭示了一种废水处理方法及其装置，通过化学药剂与废水中的有害物质反应生成体积变大的颗粒、絮凝状物质或块体，并将有害物质从废水中分离、去除，其特征在于包括步骤：先向待处理废水中加入包含吸附剂的化学药剂，其中该吸附剂为直径介于1nm～1000μm的微颗粒，充分混合搅拌，化学反应形成难溶解的粒状固体物；再将预处理的废水在0.1MPa～1.5MPa的工作压力差下通过至少一层阻挡层，使废水中的粒状固体物与化学药剂在阻挡层表面继续反应，并堆积形成具有微孔道的化学膜，最后使得清水通过化学膜和阻挡层滤出。本发明通过化学膜单步过滤即可分离得到清水和干污泥，能高效处理废水中的有害物质；具有设备简单、工艺步骤少及成本低廉的优点。

Description

化学膜废水处理法及其装置

技术领域

本发明涉及一种废水处理方法及一种实施该方法的废水处理装置，主要涉及一种用于各类生活和工业废水处理，使其达到排放标准的方法及其废水处理装置。

背景技术

在日常生活和工业生产中产生的各类废水必须进行有效处理，达到国家规定的排放标准后才允许排放，从而将其对环境的污染减少到最低。目前传统的废水处理方法主要有：化学沉淀法、化学气浮法和RO膜(Reverse Osmosismembrane)反渗透法(又称超微过滤法)，具体来看：

化学沉淀法和化学气浮法的原理比较雷同，具体做法是：首先使废水中的有害物质与化学药剂反应生成混凝状的小颗粒，再加入絮凝剂使混凝状的小颗粒集聚形成更大的絮凝状物质，若絮凝状物质的比重大于水时，则采用沉淀分离法使絮凝状的物质生成沉淀，然后再使水和沉淀物有效分离；若絮凝状物质的比重小于水(如除去油脂类COD时产生的絮凝状物质)时，则一般通过气浮法使絮凝状的物质浮于水面，然后再排去清水。上述两种方法的缺点是：1、产生的污泥需要脱水压干，形成固体废物后再进行焚烧或者填埋等处理；2、废水中形成的化合物，特别是当有机的胶粘状化合物比重与水非常接近时，用上述方法就很难分离并去除。

RO膜反渗透法的原理及做法是：在高于溶液渗透压的外加压力作用下，依据其他物质不能透过RO膜，而将这些物质和水分离开来，该方法能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等。但是RO膜的浓水通道非常小，如果废水中含有大量微小颗粒的固体物，RO膜浓水通道很快会被堵塞，而排水通道一旦被堵死，RO膜就会失效报废。此外，RO膜的成本高昂，目前其应用范围仅限于将自来水制成纯水或海水脱盐，因此RO膜反渗透法无法在工业生产或生活的前阶废水处理领域中得到大规模应用。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的旨在提供一种废水处理方法及其装置，解决废水处理过程中去除有害物质，特别是比重与水非常接近的有机胶粘状化合物时效率低、分离效果差、成本高、工艺复杂、不利于环保的缺陷，从而通过一种更简洁、高效的方法使得废水前阶处理符合排放标准的要求。

本发明的首要目的，将通过以下技术方案来实现：

一种废水处理方法，通过化学药剂与废水中的有害物质反应生成体积变大的颗粒、絮凝状物质或块体，并将有害物质从废水中分离、去除，其特征在于包括步骤：步骤I、向待处理废水中加入包含吸附剂的化学药剂，其中该吸附剂为直径介于1nm～1000μm的微颗粒，充分混合搅拌，化学反应形成难溶解的粒状固体物；步骤II、将预处理的废水在0.1Mpa～1.5Mpa的工作压力差下通过至少一层阻挡层，使废水中的粒状固体物与化学药剂在阻挡层表面继续反应，并堆积形成具有微孔道的化学膜，清水通过化学膜和阻挡层滤出。

进一步地，前述的一种废水处理方法，其步骤II之后还可以包含一将堆积厚度达1mm～100mm的化学膜干燥、采用机械、重力或者人工手动的方法从阻挡层上一次性剥离去除，重复利用阻挡层，或将阻挡层与形成的化学膜一并弃用，更换新的阻挡层的步骤III。

进一步地，前述的一种废水处理方法，其中该吸附剂选用粘土、石灰石、煤渣粉、活性碳粉末、高岭土、活性白土、碱式氯化铝、聚硫酸铁、聚三氯化铁、膨润土、沸石和聚丙烯酰胺中的一种或两种以上的混合物；吸附剂的质量与待处理废水的杂质总质量比为1∶1～1∶10。

进一步地，前述的一种废水处理方法，其中当该吸附剂为直径1nm或接近1nm的稍大微颗粒时，该阻挡层可以选用透性较低的聚胺脂膜或超滤膜；而当该吸附剂为直径1000μm或接近1000μm以下的微颗粒时，该阻挡层可以选用透性相对较高的滤布、无纺布或滤纸。

进一步地，前述的一种废水处理方法，其中该阻挡层两侧工作压力差的形成，可以通过泵或压缩空气加压过滤、真空抽滤和离心过滤中至少一种方法实现，但不限于这三种方法，所有可以造成阻挡层两侧液体压差的成熟方法均可适用于本发明废水处理方法。

本发明的次要目的，实施上述废水处理方法的装置，其技术解决方案是：

一种废水处理装置，其特征在于：该处理装置包括一个废水反应装置、一个化学药剂添加器以及一个化学膜过滤器，其中化学膜过滤器沿水流方向设有至少一层阻挡层。

进一步地，前述的一种废水处理装置，其中该化学膜过滤器可以仅设有一层超滤膜的阻挡层；也可以设有两层阻挡层，且该两层阻挡层各自的透水性沿水流方向顺次递减。

由于上述本发明技术方案的运用，较之于现有技术，具有以下优点：

该废水处理方法所用的化学液剂不仅在废水反应装置中与待处理废水充分反应，且在压差通过阻挡层过滤时与化学膜本身还进一步反应，通过化学膜单步过滤即可分离得到清洁的水和干污泥，能高效处理废水中的有害物质；且具有设备简单、工艺步骤少及成本低廉的效果。

附图说明

图1是本发明采用单层阻挡层形成化学膜过滤的示意图；

图2是本发明采用两层阻挡层形成化学膜过滤的示意图；

图3是本发明采取压力过滤方案的实施示意图；

图4是本发明采用真空抽滤方案的实施示意图。

具体实施方式

本发明提供一种基于化学膜的废水处理方法及其装置，针对待处理废水按照下列步骤进行处理，可以参照图1所示：

第一步：预处理

向待处理废水A中加入传统化学药剂和包含微颗粒吸附剂充分混合搅拌，使之与废水A中的某些溶解物质直接产生化学反应，形成难溶解的微粒状固体物；

第二步：化学膜的形成

将经过预处理的废水A在工作压力差下通过一层具有一定机械强度和耐化学腐蚀能力的阻挡层31，废水A中的难溶解固体物与吸附剂在阻挡层表面堆积形成具有微孔道的化学膜a。废水A在经过阻挡层31后，化学膜a在压差作用下越积越厚，过滤密度也越来越大，最后能将废水A中的难溶杂质全部阻挡在形成的化学膜a上，符合排放标准的清水B则依次通过化学膜和阻挡层滤出，储存在清水箱中，或直接通过水管排出。

第三步：化学膜分离

上述化学膜a在达到一定厚度(1mm～100mm)后，可以用压缩空气吹干，再用机械、重力或者人工方法使之一次性剥离去除。阻挡层31在去除化学膜后，可重复使用。当阻挡层选用无纺布或者低成本滤布时，可与形成的化学膜一起处理掉。

其中，

上述第一步中所添加的化学药剂含有具一定吸附作用的颗粒状物质或者微颗粒物，可以选用的物质包括粘土、石灰石、煤渣粉、活性碳粉末、高岭土、活性白土、碱式氯化铝、聚硫酸铁、聚三氯化铁、膨润土、沸石和聚丙烯酰胺中的一种、两种混合或两种以上混合。该些吸附剂的颗粒直径在1纳米～1000微米范围，吸附剂的质量和废水杂质总质量比为1∶1～1∶10。

上述第二步中该阻挡层可为聚胺脂复合膜或高强度超滤膜、滤布、无纺布、滤纸。而所形成的工作压力差范围可为0.1MPa～1.5Mpa。具体指的是相对于阻挡层两侧沿水流方向所形成的压力差，从而可使得压强较高的废水一侧透过带化学膜的阻挡层，滤出清水。该压差的形成至少可用以下三种方法：

(1)、压力过滤：即通过泵或压缩空气形成压力；

(2)、真空抽滤：即通过真空吸引的作用，在阻挡层的背面抽真空形成压差；

(3)、离心过滤：即通过离心作用力，利用水的惯性作用形成压差。

采用本发明提供的一种操作简便、分离效果显著的化学膜废水处理方法，以及实施该处理方法的装置，能够有效解决常规废水处理中效率低、分离效果差、成本过高的问题。与现有技术相比，具有以下优点：设备简单、成本低廉、工艺步骤少，采用一步过滤法就可以得到清洁的水和干污泥；由于废水不仅在反应器内与化学药剂充分反应，并且在压滤过程中与化学膜本身还进一步反应。该反应运用浓度梯度原理，有效地将难于处理的有害物质挡在滤膜之外形成干污泥。

当然，本发明技术方案不仅限于上述的一层阻挡层的实施方式。如图2所示，是本发明采用两层阻挡层形成化学膜过滤的示意图。由图中所示可以看出：在化学膜过滤器内可以沿水流方向设置两层阻挡层，且沿水流方向所设的阻挡层透水性顺次递减，即废水A先通过透水性较高的阻挡层32(相对廉价的滤布、无纺布或滤纸)及其化学膜a部分过滤掉一些颗粒较大(直径1000μm以下)的有害物质，形成相对较清的废水D，然后再通过透水性较低的阻挡层31(聚胺脂膜或超滤膜)及其化学膜a进行再次过滤，去除全部直径1纳米以上但不超过几百纳米的有害物质，得到符合排放标准的清水B。

为使本发明的技术特征和效果更明确，以下便通过具体实施该方法的装置并结合其附图，作进一步地详细而非限制性的描述。

如图3和图4所示，分别是本发明采取压力过滤方案和采用真空抽滤方案的废水处理装置的实施示意图。从图中所示可以看到：该废水处理装置包括一个废水反应装置1、一体化装设在废水反应装置1内的化学药剂添加器2，以及一个通过管道与废水反应装置1相连的化学膜过滤器3。在这一共性的装置结构中，可以选择性地接入泵41、压缩空气储气罐(未图示)或真空吸引罐42等，从而使得该废水处理装置的化学膜过滤器3中形成一定的压力差，为通过化学膜过滤提供条件。经单层或多层化学膜a过滤后的清水B通过水泵抽取或重力作用排放到外接环境中。其中，该化学膜过滤器3中可以选择性地装设一层或两层以上的不同规格形式的阻挡层。

应用该废水处理方法及其装置进行工厂废水处理实验，得到如下一些数据，能够充分证明本发明技术方案具有突出而显著的进步性。

实验一：电镀镍、化学镍混合废水的处理

原水镍含量136.9mg/l，通过此方法处理后出水镍含量0.043mg/l，仅为新国家排放标准(0.5mg/l)的8.6％。镍去除率高达99.97％。20m³的含镍废水产生含镍污泥320kg，含水率70～80％，镍含量为58.33％(比重)。

实验二：化学镍废水的处理

原水镍含量9465mg/l，用此方法处理后出水镍含量0.073mg/l，仅为新国家排放标准(0.5)的14.6％。镍去除率高达99.9992％。

实验三：工业COD废水的处理

原水COD含量为2101mg/l，经化学膜过滤处理后出水COD含量42.7mg/l，仅为污水接管排放标准(150mg/l)的28.5％，去除率高达97.97％。

综上所述，本发明一种废水处理方法及其装置的特征、实施方式及其所起到的技术效果得到了全面的展示。但以上结合附图的实施例描述仅作为易于理解的说明给出，并非以此限定本发明的实施多样性。故而但凡对上述实施方式的简单修改或等效替换，能够实现所述技术效果的设计方案，均应包含在本专利申请请求保护的范围之内。

Claims

1.一种废水处理方法，通过化学药剂与废水中的有害物质反应生成体积变大的颗粒、絮凝状物质或块体，并将有害物质从废水中分离、去除，其特征在于包括步骤：

步骤I、向待处理废水中加入包含吸附剂的化学药剂，所述吸附剂为直径介于1nm～1000μm的微颗粒，充分混合搅拌，化学反应形成难溶解的粒状固体物；

步骤II、将预处理的废水在0.1Mpa～1.5Mpa的工作压力差下通过至少一层阻挡层，使废水中的粒状固体物与化学药剂在阻挡层表面继续反应，并堆积形成具有微孔道的化学膜，清水通过化学膜和阻挡层滤出。

2.根据权利要求1所述的一种废水处理方法，其特征在于：所述步骤II之后还包括一步骤III：将堆积厚度达1mm～100mm的化学膜干燥、从阻挡层上一次性剥离去除，将阻挡层重复利用，或将阻挡层与形成的化学膜一并弃用，更换新的阻挡层。

3.根据权利要求2所述的一种废水处理方法，其特征在于：所述化学膜的剥离采用机械、重力或者人工手动的方法。

4.根据权利要求1所述的一种废水处理方法，其特征在于：所述吸附剂的质量与待处理废水的杂质总质量比为1∶1～1∶10。

5.根据权利要求1所述的一种废水处理方法，其特征在于：所述吸附剂选用粘土、石灰石、煤渣粉、活性碳粉末、高岭土、活性白土、碱式氯化铝、聚硫酸铁、聚三氯化铁、膨润土、沸石和聚丙烯酰胺中的一种或两种以上的混合物。

6.根据权利要求1所述的一种废水处理方法，其特征在于：所述吸附剂为直径1nm以上的微颗粒时，所述阻挡层选用聚胺脂膜或超滤膜。

7.根据权利要求1所述的一种废水处理方法，其特征在于：所述吸附剂为直径1000μm以下的微颗粒时，所述阻挡层选用滤布、无纺布或滤纸。

8.根据权利要求1所述的一种废水处理方法，其特征在于：所述阻挡层两侧工作压力差的形成，通过泵或压缩空气加压过滤、真空抽滤和离心过滤中至少一种方法实现。

9.一种实施权利要求1所述废水处理方法的处理装置，其特征在于：所述处理装置包括一个废水反应装置、一个化学药剂添加器以及一个化学膜过滤器，所述化学膜过滤器沿水流方向设有至少一层阻挡层。

10.根据权利要求9所述的处理装置，其特征在于：所述化学膜过滤器设有两层阻挡层，且所述两层阻挡层的透水性沿水流方向顺次递减。