CN102101738A

CN102101738A - 平板膜生物反应器和反渗透的综合膜集成系统的废水处理工艺

Info

Publication number: CN102101738A
Application number: CN2010101556312A
Authority: CN
Inventors: 朱益民; 杨瑜芳; 张玉高; 邱孝群; 熊华军
Original assignee: Guangdong Esquel Textiles Co Ltd; Toray Fibers and Textiles Research Laboratories China Co Ltd
Current assignee: Guangdong Esquel Textiles Co Ltd; Toray Fibers and Textiles Research Laboratories China Co Ltd
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2011-06-22

Abstract

本发明公开了一种平板膜生物反应器和反渗透的综合膜集成系统的废水处理工艺，预处理后的纺织废水先进行好氧生化处理或缺氧与好氧相结合的生化处理，然后通入采用平板式聚偏氟乙烯膜组件的膜生物反应器进行处理，膜生物反应器的产水再经过苦咸水反渗透膜进行反渗透处理。纺织废水经本发明处理后，得到的处理水中，总硬度低于0.2ppmas CaCO₃，而且电导率在10～200uS/cm。该产水符合工厂水回收的要求，可以作为工业用水使用。该方法克服了纺织废水中特殊物质、较高溶解性固体浓度、有机物浓度和化学成分波动大等问题，处理水质稳定可靠且膜清洗等操作简单易得。

Description

平板膜生物反应器和反渗透的综合膜集成系统的废水处理工艺

技术领域

本发明属于废水回收再利用系统的领域，具体涉及一种采用浸没式PVDF平板式膜生物膜反应器(MBR)和反渗透(RO)的综合膜集成系统的废水处理工艺。

背景技术

纺织工业是我国发展最快的产业之一，然而，纺织行业也是我国工业系统中主要的污染源之一。仅在2004年，纺织行业的废水排放总量就达14亿立方米。

在我国的广东，江苏和浙江等纺织工业比较集中的省分，环境问题和水资源的不足越来越严峻。我国正逐步强化排水标准的管理，纺织行业面临着废水排放量和达到废水排放指标的问题。同时，工业用水的使用成本和废水排放的成本也在逐步增加。综合以上的因素，工业废水的回收利用是解决上述问题的一种明智的方案。

纺织废水来自纺织工厂的洗涤工艺，含有较高的BOD，COD，总溶解固体，色度以及部分难生物降解的有机物，例如：部分柔软剂，表面活性剂的洗涤用药剂等。针对纺织废水，传统的处理技术包括：传统的物理化学处理，传统的生物处理，氯氧化脱色以及上述各传统方法的结合。

然而，传统的处理技术存在如下几个问题：

1)传统的生物处理很难去除难生物降解的物质，例如：部分柔软剂，表面活性剂的洗涤用药剂等。这导致最终的处理水很难达到排放标准。

2)较高的溶解性固体浓度限制了微生物的生长，导致微生物的沉降性下降，使处理水中带有浮泥，给后段处理带来了困难。

3)传统的生物处理池中，污泥的浓度(MLSS)低于4000mg/L，所以生物处理的能力较低，需要较大容积的反应池。

4)纺织废水的有机物浓度和化学成分波动较大。所以，传统的生物处理时对污泥负荷和化学成分的冲击较大。

5)传统的生物处理剩余污泥的产量较大，而剩余污泥也需进行填埋处理。

6)当使用氯氧化反应脱色时，溶解性有效氯与水中的有机物反应，这有可能导致有机氯化合物的产生。

所以现有技术中采用了中空纤维的膜生物反应器工艺，但是由于中空纤维的断丝问题，造成处理水质不稳定。而且，中空纤维膜需要离线清洗，其操作繁复，使用不便。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术存在的如上所述缺陷，提供一种纺织废水的回收再利用系统，主要包括平板式聚偏氟乙烯膜生物反应系统和反渗透系统的综合膜集成系统。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

一种平板膜生物反应器和反渗透的综合膜集成系统的废水处理工艺，预处理后的纺织废水先进行好氧生化处理或缺氧与好氧相结合的生化处理，然后通入采用平板式聚偏氟乙烯膜组件的膜生物反应器进行处理，膜生物反应器的产水再经过苦咸水反渗透膜进行反渗透处理。

预处理为先采用间距＜1.0mm的细格栅去除悬浮物，然后进行流量均衡调节，具体方法为：纺织废水通过间距＜1.0mm的细格栅，去除悬浮物后，送入原水箱，进行流量均衡后得到原水；该原水主要成分是(含硅或不含硅的)有机柔软剂，表面活性剂，高分子有机污染物和无机盐等。COD110～3000mg/L，BOD₅330～810mg/L，色度8～64倍和pH7～12。

预处理得到的原水，经由生物处理系统(生化处理系统)处理，得到产水A；其中，所述生物处理系统为缺氧，好氧，和膜生物反应器综合处理；或好氧和膜生物反应器综合处理；或好氧与膜生物反应器一体化处理。所述的缺氧(厌氧)生化处理及好氧生化处理均采用常规的缺氧和好氧生化处理方法。膜生物反应器采用平板式聚偏氟乙烯膜组件，由含有平板式聚偏氟乙烯膜组件的膜元件箱和对膜进行曝气的曝气箱组成。

平板式聚偏氟乙烯膜组件包含由聚偏氟乙烯功能层和聚对苯二甲酸乙二醇酯无纺布层组成的复合膜。这样的复合膜结构可以同时保证膜的物理强度和化学稳定性。为了保证高质量的产水，且为了防止膜孔的污堵，上述复合膜的表面上均匀分布有小孔，小孔的平均直径为0.01～0.4um。

为了便于膜系统的维护操作，上述膜生物反应器进行清洗时采用在线清洗方法，该方法使用NaClO溶液进行碱洗，或柠檬酸溶液进行酸洗，该在线清洗在室温下进行30min～2小时。这样可以避免将膜组件吊出膜生物反应器才能进行清洗。考虑到清洗的效果，NaClO溶液的浓度优选为2000～6000mg/L，柠檬酸溶液的浓度优选为10～30g/L。

本发明中，为了使膜表面的冲洗效果更为有效，本发明的膜生物反应器采用自动控制的间歇式抽水过滤方式；在过滤停止的期间，连续地进行曝气，间歇过滤为9～12min运转，1～3min停止；其中运行压力为-30～0KPa，膜过滤的水通量为15～30L/m²·h。

上述膜生物反应器由膜元件箱和曝气箱组成，在过滤时，从曝气箱底部提供向上流的冲洗空气，将积累在膜表面的污泥冲刷，使污泥不容易粘付在膜的表面。该工艺的气水比是20∶1～60∶1。装有粗气泡布气管提供从底部提供向上流空气，将冲刷膜表面的污泥。采用抽水式离心泵，从膜组件的产水端将处理后的废水送入RO的供水箱。

为了减少曝气箱的容积，并且不使用传统工艺中的污泥沉降槽，从而减少占地面积，上述膜生物反应器中，将污泥浓度控制为3,000～18,000mg/L，污泥负荷为0.05-1.0kg-COD/kg-MLSS。如此得到的处理水中SS＜1.0mg/L，平均SDI值低于4。该处理水可以直接供应给RO系统。

产水A送至反渗透系统(RO系统)中，进行反渗透处理，得到产水B；其中，反渗透系统采用苦咸水反渗透膜，操作压力为5～10kg/cm²，水通量为15～25L/m²·h。产水B即可直接排放，其质量达到工业用水使用标准。

反渗透处理过程中产生的浓缩水经由臭氧氧化或/和生化处理后，达到排放标准后排放。

纺织废水经本发明处理后，得到的处理水中，总硬度低于0.2ppm as CaCO3，而且电导率在10～200uS/cm。该产水符合工厂水回收的要求，可以作为工业用水使用。该方法克服了纺织废水中特殊物质、较高溶解性固体浓度、有机物浓度和化学成分波动大等问题，处理水质稳定可靠且膜清洗等操作简单易得。

附图说明

图1是纺织废水的回收再利用系统的一种流程示意图。(缺氧+好氧+MBR)

图2是纺织废水的回收再利用系统的一种流程示意图。(好氧+MBR)

图3是纺织废水的回收再利用系统的一种流程示意图。(好氧MBR一体化设备)

以上各图中的P代表水泵，B代表风机。图中的o表示表示好氧的气泡。

图4是实施例中膜生物反应器(MBR)运行时膜过滤的水通量。

图5是实施例中膜生物反应器(MBR)的处理水中CODcr浓度。

图6是实施例中膜生物反应器(MBR)的处理水中的浊度。

图7是实施例中膜生物反应器(MBR)的处理水中SDI值。

图8是实施例中反渗透(RO)的处理水中电导率。

图9是实施例中反渗透(RO)的处理水中总硬度。

具体实施方式

以下为具体实施例，采用本发明的膜生物膜反应器(MBR)和反渗透(RO)的综合膜集成系统，对纺织工厂产生的成衣洗衣废水进行回收再利用。

实施例

本成衣洗衣废水中，主要含有含硅有机柔软剂，无硅有机柔软剂，表面活性剂，酶，氧化剂，还原剂，高分子有机物和无机盐等。废水的主要成分如下：

表1：纺织工厂成衣洗衣废水中的主要成分

pH

Color

Turbidity

COD_cr

BOD₅

TN

TP

(NTU)

(mg/L)

7～12

8～64

18～1778

112～2890

335～810

3～24

6～21

工厂产生的成衣洗衣废水，首先通过间距为＜1.0mm的细格栅(①)，去除大颗粒悬浮物，进入原水箱(②)。然后，使用供水泵将废水送入生物处理系统。生物处理系统可以采用以下组合：A)缺氧(③)+好氧(④)+MBR(⑤)；或者B)好氧(④)+MBR(⑤)；或者c)好氧MBR一体化设备(⑧)。本实施例采用好氧和MBR综合处理的方式(图2)。在膜生物反应器(MBR)中，设置浸没式的MBR膜组件，膜组件是由膜元件箱和曝气箱组成。膜元件箱装有9m²的PVDF平板膜元件(该平板式膜元件是由日本东丽公司生产的，型号为TSP-50100)。平板式聚偏氟乙烯膜包含由聚偏氟乙烯功能层和聚对苯二甲酸乙二醇酯无纺布层组成的复合膜，复合膜的表面上均匀分布有小孔，小孔的平均直径为0.01～0.4um。而在曝气箱中，装有粗气泡布气管提供冲洗用空气。在过滤时，从曝气箱底部提供向上流的冲洗空气。膜生物反应器(MBR)中保持3,000～18,000mg/L的高污泥浓度，而污泥负荷控制在0.05-1.0kg-COD/kg-MLSS。过滤采用抽水泵工作，运行压力在-30～0KPa。环境温度保持在10～35℃，膜过滤的水通量在15～30L/m2·h。膜生物反应器(MBR)的处理水中，CODcr浓度低于60mg/L，浊度小于2NTU。因此，该处理水符合国家废水排放标准(GB8978-1996)的一级排水标准。而且，MBR产水的SS＜1.0mg/L，平均SDI值低于4，可以直接供应给RO系统进行回收处理。

MBR产水进入反渗透供水箱(⑥)，然后，通过供水泵供入反渗透系统(⑦)。反渗透系统采用苦咸水反渗透膜(日本东丽公司生产，型号为TM710)，反渗透的操作压力为5～10kg/cm²，系统的回收率为80％。水通量为15～25L/m²·h，反渗透产水中，总硬度低于0.2ppmas CaCO₃，而且电导率在10～200uS/cm。所以，该产水符合工厂水回收的要求，可以作为工业用水使用。通过对反渗透产水采样做水质分析，参见表2中测量1～测量5所示，反渗透产水均符合工厂用水标准，可以作为工业用水使用。

表2：反渗透(RO)产水水质分析结果

项目

测量1

测量2

测量3

测量4

测量5

工厂用水标准

pH值

7.53

7.36

7.12

7.48

7.55

6.5～8.5

色度(倍)

＜2

＜10

悬浮固体(mg/L)

＜1

＜3

浊度(NTU)

0.1

0.9

0.6

＜0.1

1

＜2

总碱度(CaCO₃mg/L)

18.66

15.99

42.64

59.22

41.2

＜150

总固体(mg/L)

＜1

3

＜1

＜500

总硬度(CaCO₃mg/L)

＜0.1

＜30

硫酸盐(mg/L)

45.45

104.73

＜0.01

＜250

总铁(mg/L)

0

＜0.1

硫化物(mg/L)

0.0792

＜0.001

＜1

游离氯(mg/L)

＜0.1

氯化物(mg/L)

3.55

0.8

1.7

＜0.1

＜250

Claims

1.一种平板膜生物反应器和反渗透的综合膜集成系统的废水处理工艺，其特征在于预处理后的纺织废水先进行好氧生化处理或缺氧与好氧相结合的生化处理，然后通入采用平板式聚偏氟乙烯膜组件的膜生物反应器进行处理，膜生物反应器的产水再经过苦咸水反渗透膜进行反渗透处理。

2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于所述的预处理为先采用间距＜1.0mm的细格栅去除悬浮物，然后进行流量均衡调节。

3.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于所述的膜生物反应器由含有平板式聚偏氟乙烯膜组件的膜元件箱和对膜进行曝气的曝气箱组成。

4.根据权利要求1或3所述的工艺，其特征在于所述的平板式聚偏氟乙烯膜组件包含由聚偏氟乙烯功能层和聚对苯二甲酸乙二醇酯无纺布层组成的复合膜。

5.根据权利要求4所述的工艺，其特征在于所述的复合膜的表面上均匀分布有小孔，小孔的平均直径为0.01～0.4um。

6.根据权利要求1或3所述的工艺，其特征在于所述膜生物反应器采用间歇式抽水过滤方式运行；在过滤停止期间，连续地进行曝气，间歇过滤为9～12min运转，1～3min停止；其中运行压力为-30～0KPa，膜过滤的水通量为15～30L/m²·h。

7.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于所述膜生物反应器进行清洗时采用在线清洗的方法，该在线清洗方法使用NaClO溶液或柠檬酸溶液在室温下进行30min～2小时的清洗。

8.根据权利要求1或3所述的工艺，其特征在于所述的膜生物反应器中污泥浓度为3,000～18,000mg/L，污泥负荷为0.05-1.0kg-COD/kg-MLSS。

9.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于所述的反渗透处理时的操作压力为5～10kg/cm²，水通量为15～25L/m²·h。

10.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于反渗透处理过程中产生的浓缩水经由臭氧氧化或/和生化处理后排放。