CN102219321A

CN102219321A - 一种中水回用设备及回用工艺

Info

Publication number: CN102219321A
Application number: CN 201110121168
Authority: CN
Inventors: 俞海桥; 任以伟; 王俊川
Original assignee: XIAMEN VISBE MEMBRANE TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: XIAMEN VISBE ENVIRONMENTAL GROUP
Priority date: 2011-05-11
Filing date: 2011-05-11
Publication date: 2011-10-19
Anticipated expiration: 2031-05-11
Also published as: CN102219321B

Abstract

本发明公开了一种中水回用设备及回用工艺，包括通过进水管道依次相连的原水罐、原水泵、预处理系统、高压泵、反渗透膜组件，反渗透膜组件透析液出口通过产水管道与产水罐相连；其特征在于，所述的反渗透膜组件浓缩液出口通过浓缩管道与阀门、循环泵相连后与高压泵后的管道相连，所述的反渗透膜组件浓缩液出口还通过一管道与阀门、三维电触媒系统相连，所述的三维电触媒系统一出口通过一回流管道与输料泵相连后与原料罐相连，所述的三维电触媒系统另一出口连接有一排放管道。本发明设备及工艺具有两级循环的特点，整套工艺用于中水处理，水回收率达90%以上，且具有高回收率、抗污染的、浓水经处理后可直接排放等优点。

Description

一种中水回用设备及回用工艺

技术领域

本发明涉及工业废水和生活污水处理领域，特别是涉及一种中水回用设备及回用工艺。

背景技术

分离膜作为一种高分子化学材料，既有分离、浓缩、净化和脱盐功能，又有高效、节能、环保、分子级过滤等优点，被广泛应用于污水回用处理、海水淡化、苦咸水淡化、超纯净水等行业，膜技术被公认为21世纪最重要的新技术之一。

目前，全球膜组件成套设备和膜工程的市场已达到数百亿美元，且以每年20％的幅度递增。我国2005年膜市场需求已达100亿元。

随着膜产品的大量应用，也越来越凸显出以下问题：

1) 膜分离技术回收率低，膜污染严重：如何提高膜的分离效率和回收率的问题、提高膜的抗污染能力、节约能耗困扰着膜设备供应商和使用者；

2) 膜分离技术属于物理分离技术，膜系统产生大量浓水、浓度高，浓水污染物含量高，不能直接排放，浓水为已经物化、生化处理而后经膜系统浓缩的废水，可生化性差，传统方法难以处理。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于一种回收率高、节能、抗污染能力强的一种中水回用设备及回用工艺。

为达到上述目的，本发明所提出的技术方案为：一种中水回用设备，包括通过进水管道依次相连的原水罐、原水泵、预处理系统、高压泵、反渗透膜组件，反渗透膜组件透过水出口通过产水管道与产水罐相连；其特征在于，所述的反渗透膜组件浓水出口通过浓缩管道与阀门、循环泵相连后与高压泵后的管道相连，所述的反渗透膜组件浓水出口还通过一管道与阀门、三维电触媒系统相连，所述的三维电触媒系统一出口通过一回流管道与输料泵相连后与原水罐相连，所述的三维电触媒系统另一出口连接有一排放管道。

进一步，作为本发明的一种优选方式，所述的三维电触媒系统包括一三维电极反应器和一纳米触媒流化床，反渗透膜组件浓水出口通过管道与阀门相连后，与三维电极反应器相连，再通过管道与纳米触媒流化床下端进口相连。。

进一步，所述的三维电极反应器电解槽电极之间装填表面带电的粒状或其他碎屑状的工作电极材料。

进一步，所述的纳米触媒流化床中填充有纳米改性的触媒材料。

进一步，所述的纳米改性的触媒材料的主体为γ-氧化铝颗粒，所述γ-氧化铝颗粒表面覆一层纳米级的稀土颗粒。

进一步，所述的预处理系统为超滤或微滤系统。

具体使用时，还包括一种中水回用工艺，采用上述中水回用设备，将原水罐中待处理的中水，通过原水泵经进水管道泵入预处理系统处理后，再经高压泵泵入反渗透系统，透过反渗透膜的透过水通过产水管道进入产水罐回用；反渗透膜截留的浓水一部分经循环泵增压后回流至高压泵后的进水管道中，再进入反渗透系统循环处理，另一部分进入三维电触媒系统处理，三维电触媒系统处理后，一部分回流至原水罐，进一步由反渗透系统处理回用，一部分排放。

本发明所述的设备用于中水回用，所述的反渗透浓水通过浓缩管道一部分回流至循环泵，通过循环泵增压，进入进水口，因为回流的浓水带有较高的余压，通过循环泵适当加压后使压力提高至进水口所需的压力，则可降低膜前原进水流量，可选较低功率的进水泵来实现同等流量的进膜废水，从而达到节能的目的；另一部分进入三维电触媒系统进一步处理，经处理后很小一部分水达标排放，部分水回流到预处理系统前，再进入反渗透系统处理，实现二级循环。

本发明的主要创新点在于采用三维电极反应器和纳米触媒流化床，其特点在于：

1）三维电极反应器是一种新型的电化学反应器，又叫粒子电极或床电极。它在传统二维电解槽电极之间装填粒状或其他碎屑状工作电极材料并使装填工作电极材料的表面带电，成为新的一极，即第三极，在工作电极表面能发生电化学反应。与二维电极相比，三维电极的比表面积增大，而且因为粒子间距小，物质效果极大改善，因而具有较高的电流效率；当废水电导率较低时，二维电极处理效果不理想，需要投入大量电解质，加大了处理费用，而三维电极在一定程度上克服了这一缺点。三维电极反应器能将难生物降解的大分子有机污染物氧化为小分子污染物，去除部分污染物，同时电解产生一些氧化剂，为后续触媒催化氧化提供氧化环境；

2）纳米触媒流化床：在三维电极反应器后，增加纳米触媒流化床，进一步降解小分子污染物。纳米触媒流化床中填充的是经纳米改性的触媒材料，其主体可以为γ-氧化铝颗粒，纳米改性为在该颗粒表面覆一层纳米级的稀土颗粒，从而提高催化比表面积，可显著提高触媒的催化氧化作用。将经过三维电触媒氧化的反渗透浓水一部分回流至预处理前，结合具有“浓水在线增压回流”的反渗透膜处理系统，进一步提高整套工艺的回收率达90%以上。

本发明设备具有两级循环的特点，整套工艺用于水处理，水回收率达90%以上，且具有高回收率、抗污染的、浓水经处理后可直接排放等优点：

1) 高回收率

由于解决了反渗透浓水的处理问题，浓水经处理后可直接排放，整套系统的回收率高。一般反渗透系统处理工业废水，如印染、造纸废水等，回收率只能达到60%-70%，甚至更低，而采用本设备及工艺，由于能对浓水进行再处理，可以把回收率提高到90%以上，可为相关企业节约更多水资源，同时进一步降低排污成本；

2) 节能

采用“浓水在线增压回流”工艺，将高压高能的浓水回流到反渗透膜组件的进水口，可以回收利用浓水的能量，具有节能效果；

3) 抗污染能力增强

通过加大进水流量和提高循环流量来提高膜面冲刷力度，保证高切向流速，提高膜的抗污染能力，能保证系统长期稳定运行。

附图说明

图1为本发明所述的中水回用设备的基本结构图；

图2为本发明所述的三维电触媒系统基本结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。

如图1本发明所述的中水回用设备的基本结构图所示，一种中水回用设备，包括通过进水管道2依次相连的原水罐1、原水泵3、预处理系统4，高压泵5、反渗透膜组件6，反渗透膜组件6透过水出口通过产水管道7与产水罐8相连；反渗透膜组件6浓水出口通过浓缩管道15与阀门13、循环泵14相连后与高压泵5后的进水管道2相连，反渗透膜组件6浓水出口还通过管道11与阀门12、三维电触媒系统9相连，所述的三维电触媒系统9出口921通过一回流管道17与输料泵16相连后与原水罐1相连，三维电触媒系统9另一出口922连接有一排放管道10，预处理系统4为超滤系统或微滤系统。

进一步，如图2本发明所述的三维电触媒系统基本结构图所示：三维电触媒系统9包括一三维电极反应器91和一纳米触媒流化床92，反渗透膜组件6浓水出口通过管道11与阀门12相连后，先与三维电极反应器91相连，三维电极反应器91电解槽电极之间装填表面带电的粒状或其他碎屑状工作电极材料911。三维电极反应器91上端出口再通过管道93与纳米触媒流化床92下端进口相连，纳米触媒流化床92内部的管道93具有小孔924，纳米触媒流化床92中填充有纳米改性的触媒材料925，纳米改性的触媒材料925的主体为γ-氧化铝颗粒，γ-氧化铝颗粒表面覆一层纳米级的稀土颗粒。

具体使用时，将原水罐1中待处理的中水，通过原水泵3经进水管道2泵入预处理系统4处理后，再经高压泵5泵入反渗透系统6，透过反渗透膜6的透过水通过产水管道7进入产水罐8回用；反渗透膜截留的浓水一部分回流经循环泵14增压后回流至高压泵5后的进水管道2中，再进入反渗透系统6循环处理，另一部分进入三维电触媒系统9处理，三维电触媒系统处理后，一部分回流至原水罐1，进一步由反渗透系统6循环处理回用，一部分排放。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims

1.一种中水回用设备，包括通过进水管道（2）依次相连的原水罐（1）、原水泵（3）、预处理系统（4）、高压泵（5）、反渗透膜组件（6），反渗透膜组件（6）透析液出口通过产水管道（7）与产水罐（8）相连；其特征在于：所述的反渗透膜组件（6）浓缩液出口通过浓缩管道（15）与阀门（13）、循环泵（14）相连后与高压泵（5）后的进水管道（2）相连，所述的反渗透膜组件（6）浓缩液出口还通过一管道（11）与阀门（12）、三维电触媒系统（9）相连，所述的三维电触媒系统（9）一出口（921）通过一回流管道（17）与输料泵（16）相连后与原水罐（1）相连，所述的三维电触媒系统（9）另一出口（922）连接有一排放管道（10）。

2.根据权利要求1所述的一种中水回用设备，其特征在于：所述的三维电触媒系统（9）包括一三维电极反应器（91）和一纳米触媒流化床（92），反渗透膜组件（6）浓缩液出口通过管道（11）与阀门（12）相连后，与三维电极反应器（91）相连，再通过管道（93）与纳米触媒流化床（92）下端进口相连。

3.根据权利要求2所述的一种中水回用设备，其特征在于：所述的三维电极反应器（91）电解槽电极之间装填表面带电的粒状或其他碎屑状工作电极材料（911）。

4.根据权利要求2所述的一种中水回用设备，其特征在于：所述的纳米触媒流化床（92）中填充有纳米改性的触媒材料（925）。

5.根据权利要求4所述的一种中水回用设备，其特征在于：所述的纳米改性的触媒材料（925）的主体为γ-氧化铝颗粒。

6.根据权利要求5所述的一种中水回用设备，其特征在于：所述γ-氧化铝颗粒表面覆一层纳米级的稀土颗粒。

7.根据权利要求1所述的一种中水回用设备，其特征在于：所述的预处理系统（4）为超滤系统或微滤系统。

8.一种中水回用工艺，其特征在于：采用上述任一权利要求所述的中水回用设备，将原水罐（1）中待处理的中水，经进水管道（2）由原水泵（3）泵入预处理系统（4）处理后，再经高压泵（5）泵入反渗透系统（6），透过反渗透膜的产水通过产水管道（7）进入产水罐（8）回用；反渗透膜截留的浓缩液一部分经循环泵（14）增压后回流至高压泵（5）后的进料管道（2）中，再进入反渗透系统（6）循环处理，另一部分进入三维电触媒系统（9）处理，三维电触媒系统处理后，一部分回流至原水罐（1），进一步由反渗透系统（6）处理回用，一部分排放。