CN102491560A - 用于维生素c二级生化出水处理及回用的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于维生素C二级生化出水处理及回用的方法及系统，属于废水处理领域。本发明方法包括预处理单元和膜处理单元两个部分，即采用砂滤、臭氧消毒、活性炭吸附、阳离子树脂交换和保安过滤作为预处理单元，采用纳滤、一级反渗透和二级反渗透作为处理单元，去除废水中的可溶性有机物和无机盐。本发明系统包括原水池、砂滤塔、臭氧消毒塔、活性炭过滤器、阳离子树脂交换柱、保安过滤器、第一中间水池、第二中间水池、清水池，还包括纳滤装置、一级反渗透装置、二级反渗透装置，组件之间相互连接；本发明可根据不同用水的水质水量需求对工艺各段产水水量进行调节，实现维生素C废水处理资源化，降低维生素C生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种废水处理方法，具体的说是用于维生素C二级生化出水处理及回用的方法及系统。
背景技术
维生素C发酵废水处理及回用技术是关乎维生素C制药行业发展前景的重要技术，是减轻环境污染和解决水资源紧缺问题的有效途径。
维生素C（Vitamin C，简称维生素C）是应用最广泛、国内外产销量最大维生素品种，而中国集中了世界上大部分的维生素C生产企业。维生素生产过程中排放大量的废水，废水水质具有COD浓度高，难生物降解，色度高而且生化难以去除，含盐量高的特征。大多维生素C发酵废水采用厌氧和好氧的组合生化处理工艺，其出水COD在300左右，色度在200左右，电导率在14000μS·cm-1左右。如此废水直接排放仍然会给地表水环境带来巨大的压力。维生素C废水经过厌氧和好氧组合工艺处理，可生化降解的有机物得到有效去除。然而维生素C发酵过程以及废水的厌氧和好氧处理过程中产生的难生物降解有机物随出水排除。经二级生化处理的出水含有大量微生物难以降解发色有机物，而且电导率高，生化处理方法难以达到对水中有机物和盐度的去除。相比之下，膜处理方法（主要包括纳滤、反渗透）能够达到同时去除水中有机物和盐度的效果。然而，维生素C废水二级生化出水有机物含量较高，COD高达300mg/L，若不经过前处理而直接进行膜处理很容易造成膜污染，甚至直接导致膜处理系统的瘫痪。
纳滤对二价或多价离子及分子量介于200～500之间的有机物有较高脱除率, 基于这一特性，纳滤过程主要应用于水的软化、净化以及相对分子质量在百级的物质的分离，脱色。纳滤也可以用于水中Ca、Mg离子等硬度成分的去除。
反渗透对单价离子以及小分子有机物都能很好的去除，出水水质可以满足高水质条件用水要求，常用于高水质用水要求的给水处理，如锅炉、电子行业等。当反渗透用于废水处理时，废水水质条件复杂，其中的有机物和Ca、Mg离子是造成反渗透膜污染的主要因素。
发明内容
发明要解决的技术问题
针对维生素C废水二级生化出水水质组成复杂，难以采用生化处理方法进行处理，本发明提供了用于维生素C废水二级生化出水处理及回用的方法及系统，采用砂滤、臭氧消毒、活性炭过滤、树脂交换和保安过滤的组合预处理方法，预处理使得出水中微生物、颗粒物、硬度和有机物得到了很好的去除，能保障纳滤的长时间稳定运行，纳滤能够去除水中95%以上的有机物和硬度，其产水进入反渗透，能够保证反渗透的长时间稳定运行。
技术方案
本发明提供用于维生素C废水二级生化出水处理及回用的方法，以维生素C废水二级生化处理出水作为工艺进水。
发明原理：根据维生素C发酵废水经二级生化处理的出水水质特征，本发明选择砂滤、臭氧消毒、活性炭过滤、阳离子树脂交换和保安过滤作为膜处理系统的前处理，采用纳滤、一级反渗透和二级反渗透相组合作为本系统的核心处理单元。纳滤、一级反渗透和二级反渗透出水分别达到不同水质标准，可根据用水需求调节各单元产水量。
本发明提供用于维生素C废水二级生化出水处理及回用的方法，其步骤包括：
（1）首先维生素C废水二级生化处理出水作为进水在原水池中对水质水量进行缓冲和调节；
（2）依次将进水在砂滤塔中进行砂滤处理，在臭氧消毒塔中进行氧化和消毒处理，在活性炭过滤器中对颗粒物和可溶性有机物进行吸附，在阳离子树脂交换柱中进行除硬度处理，之后通过保安过滤器过滤，完成对膜处理系统进水的前处理。经过前处理，水中颗粒物、有机物和硬度得到去除，COD在50mg/L以下，保障纳滤、一级反渗透和二级反渗透的长时间正常运行；
（3）经过步骤（2）处理的水首先在纳滤装置中进行有机物去除和盐度去除处理，纳滤去除水中95%以上的有机物和30%的盐度，纳滤出水储存在第一中间水池，第一中间水池中的纳滤出水可供工业回用和进一步处理，之后部分纳滤出水经一级反渗透装置进行除盐处理，一级反渗透装置去除水中99%以上的有机物和盐度，能够达到较高水质要求，一级反渗透装置出水储存在第二中间水池中，第二中间水池中的一级反渗透出水可供回用和进一步处理；部分一级反渗透出水再经二级反渗透装置再次除盐处理，其出水电导率达到5μS·cm-1以下，达到高水质用水要求，二级反渗透出水储存于清水池。
用于维生素C废水二级生化出水处理及回用的系统，包括：原水池、砂滤塔、臭氧消毒塔、活性炭过滤器、阳离子树脂交换柱、保安过滤器、第一中间水池、第二中间水池、清水池，还包括纳滤装置、一级反渗透装置、二级反渗透装置；其中原水池由泵和管道与砂滤塔相连接，砂滤塔由管道与臭氧消毒塔相连接，臭氧消毒塔由泵和管道与活性炭过滤器相连接，活性炭过滤器由管道与阳离子树脂交换柱相连接，阳离子树脂交换柱由管道与保安过滤器相连接，保安过滤器由泵和管道与纳滤装置的纳滤膜组件相连接，纳滤装置的纳滤膜组件由管道与第一中间水池相连接，第一中间水池由泵和管道与一级反渗透装置膜组件相连接，一级反渗透装置膜组件由管道与第二中间水池相连接，第二中间水池由泵和管道与二级反渗透装置组件相连接，二级反渗透装置膜组件由管道与清水池相连接。
纳滤装置设有纳滤浓水回流管道，一级反渗透装置设有一级反渗透纳滤浓水回流管道，浓水均由末端回流至各自泵前端。
纳滤装置设有纳滤浓水排放管道，一级反渗透装置设有一级反渗透浓水排放管道。
二级反渗透装置设有二级反渗透浓水回流管道，由浓水末端回流至第一中间水池。
纳滤装置中纳滤膜浓水侧压力控制在0.4～2MPa，一级反渗透装置浓水侧压力控制在0.7～3MPa，二级反渗透装置浓水侧压力控制在0.5～2.5MPa。
本发明可以根据选用膜规格型号及进水水质水量的不同，本发明对浓水排放及回流可以调节控制，以达到最佳出水量及对纳滤膜和反渗透膜的保护。
有益效果
本发明通过砂滤、臭氧消毒、活性炭过滤、阳离子树脂交换和保安过滤的组合前处理方法，采用纳滤、一级反渗透和二级反渗透实现对维生素C废水二级生化出水的处理，达到高水质用水要求。另外，本工艺可以根据不同回用水质水量要求，对工艺中纳滤、一级反渗透、二级反渗透的容量进行选择并可以对各段运行参数进行调节，在满足用水要求条件下得到最优运行方案。
附图说明
图1为用于维生素C废水二级生化出水处理及回用的方法流程图；
图2为用于维生素C废水二级生化出水处理及回用的系统结构示意图，其中图中标注为：1原水池、2砂滤塔、3臭氧消毒塔、4活性炭过滤器、5阳离子树脂交换柱、6保安过滤器、7纳滤装置、8第一中间水池、9一级反渗透装置、10第二中间水池、11二级反渗透装置、12清水池、13纳滤浓水回流管道、14纳滤浓水排放管道、15一级反渗透浓水回流管道、16一级反渗透浓水排放管道、17纳滤产水回用管道、18一级反渗透浓产水回用管道、19二级反渗透浓产水回用管道、20二级反渗透浓水回流管道。
具体实施方式
为进一步对本发明进行说明，下面结合附图和实例对本发明进行阐述。
实施例1
结合图2所示，用于维生素C废水二级生化出水处理及回用的系统，包括：原水池1、砂滤塔2、臭氧消毒塔3、活性炭过滤器4、阳离子树脂交换柱5、保安过滤器6、第一中间水池8、第二中间水池10、清水池12，还包括纳滤装置7、一级反渗透装置9、二级反渗透装置11；其中原水池1由泵和管道与砂滤塔2相连接，砂滤塔2由管道与臭氧消毒塔3相连接，臭氧消毒塔3由泵和管道与活性炭过滤器4相连接，活性炭过滤器4由管道与阳离子树脂交换柱5相连接，阳离子树脂交换柱5由管道与保安过滤器6相连接，保安过滤器6由泵和管道与纳滤装置7的纳滤膜组件相连接，纳滤装置7的纳滤膜组件由管道与第一中间水池8相连接，第一中间水池8由泵和管道与一级反渗透装置9膜组件相连接，一级反渗透装置9膜组件由管道与第二中间水池10相连接，第二中间水池10由泵和管道与二级反渗透装置11膜组件相连接，二级反渗透装置11膜组件由管道与清水池12相连接。纳滤装置设有纳滤浓水回流管道13，一级反渗透装置设有一级反渗透纳滤浓水回流管道15，浓水均由末端回流至各自泵前端。纳滤装置7设有纳滤浓水排放管道14，一级反渗透装置设有一级反渗透浓水排放管道16。
二级反渗透装置设有二级反渗透浓水回流管道20，由浓水末端回流至第一中间水池8。
本实施例1采用华北制药集团维尔康制药有限公司二级生化出水作为原水，对本发明工艺进行了中试试验。
结合图1所示为用于维生素C废水二级生化出水处理及回用的方法，包括以下步骤：
（1）首先维生素C废水二级生化处理出水作为进水在原水池1中对水质水量进行缓冲和调节；
（2）依次将进水由泵打入砂滤塔2在砂滤塔2中进行砂滤处理，砂滤塔2出水进入臭氧消毒塔3，在臭氧消毒塔3中进行氧化和消毒处理，由泵加压进入活性炭过滤器4，在活性炭过滤器4中对颗粒物和可溶性有机物进行吸附，活性炭过滤器4出水由自带压力进入阳离子树脂交换柱5，在阳离子树脂交换柱5中进行除硬度处理，之后通过保安过滤器6过滤，完成对膜处理系统进水的前处理。经过前处理，水中颗粒物、有机物和硬度得到有效去除，COD在50mg/L以下，保障纳滤、一级反渗透和二级反渗透的长时间正常运行；
（3）经过步骤（2）处理的水首先在纳滤装置7中进行有机物去除和盐度去除处理，纳滤去除水中95%以上的有机物和30%的盐度，纳滤浓水部分通过纳滤浓水排放管道14排放，部分浓水通过纳滤浓水回流管道13回流到纳滤进水泵前，纳滤出水储存在第一中间水池8，第一中间水池8中的纳滤出水通过纳滤产水回用管道17可供工业回用和进一步处理，之后部分纳滤出水经经泵加压进入一级反渗透装置9进行除盐处理，一级反渗透装置9去除水中99%以上的有机物和盐度，能够达到较高水质要求，一级反渗透浓水部分通过一级反渗透浓水排放管道16排放，部分浓水通过一级反渗透浓水回流管道15回流到纳滤进水泵前，一级反渗透装置9出水储存在第二中间水池10中，第二中间水池10中的一级反渗透出水通过一级反渗透浓产水回用管道18供回用和进一步处理；部分一级反渗透出水经泵加压再经二级反渗透装置11再次除盐处理，其出水电导率达到5μS·cm-1以下，达到高水质用水要求，二级反渗透出水储存于清水池12，通过二级反渗透浓产水回用管道19回用，浓水通过二级反渗透浓水回流管道20回流到第一中间水池8。
纳滤装置中纳滤膜浓水侧压力控制在0.4～2MPa，一级反渗透装置浓水侧压力控制在0.7～3MPa，二级反渗透装置浓水侧压力控制在0.5～2.5MPa。
纳滤、反渗透浓水均可达到接管标准，接市政污水管网。第一中间水池8、第二中间水池10和清水池12中的产品水可供不同用水需求回用。
本发明采用华北制药集团维尔康制药有限公司二级生化出水作为原水，对本发明工艺进行了中试试验，原水水质分析如下：
表1 原水水质
| TOC（mg/L） | 电导率（mS/cm） | 色度 | TN（mg/L） | TP（mg/L） |
| 47.0 | 13.42 | 150 | 39.75 | 8.65 |
工艺主要材料见下表：
表2 主要膜材料
| 材料 | 规格 | 厂家 |
| 纳滤膜 | HL8040F-365 | 美国GE公司 |
| 一级反渗透装置膜组件 | AG8040F-400 | 美国GE公司 |
| 二级反渗透装置膜组件 | AG8040F-400 | 美国GE公司 |
中试试验产品水水质分析如下表：
表3 纳滤产水水质
| TOC（mg/L） | 电导率（mS/cm） | 色度 | TN（mg/L） | TP（mg/L） |
| 1.5 | 11.5 | 2 | 30.2 | 0.65 |
表4 一级反渗透产水水质
| TOC（mg/L） | 电导率（μS/cm） | 色度 | TN（mg/L） | TP（mg/L） |
| 0.3 | 140 | 1 | 1.5 | 0.35 |
表5 二级反渗透产水水质
| TOC（mg/L） | 电导率（μS/cm） | 色度 | TN（mg/L） | TP（mg/L） |
| 0.21 | 2.5 | 1 | 0.14 | 0.15 |
中试试验连续运行3个月，设备运行正常，出水水质稳定。
Claims (7)
1.用于维生素C废水二级生化出水处理及回用的方法，其步骤包括：
（1）首先维生素C废水二级生化处理出水作为进水在原水池中对水质水量进行缓冲和调节；
（2）依次将进水在砂滤塔中进行砂滤处理，在臭氧消毒塔中进行氧化和消毒处理，在活性炭过滤器中对颗粒物和可溶性有机物进行吸附，在阳离子树脂交换柱中进行除硬度处理，之后通过保安过滤器过滤，完成对膜处理系统进水的前处理，处理后，水中颗粒物、有机物和硬度得到去除，COD在50mg/L以下；
（3）经过步骤2处理的水首先在纳滤装置中进行有机物去除和盐度去除处理，纳滤去除水中95%以上的有机物和30%的盐度，纳滤出水储存在第一中间水池，第一中间水池中的纳滤出水供工业回用和进一步处理；之后部分纳滤出水经一级反渗透装置进行除盐处理，一级反渗透装置去除水中99%以上的有机物和盐度，一级反渗透装置出水储存在第二中间水池中，第二中间水池中的一级反渗透出水可供回用和进一步处理；部分一级反渗透出水再经二级反渗透装置再次除盐处理，其出水电导率达到5μS·cm-1以下，二级反渗透出水储存于清水池。
2.用于维生素C废水二级生化出水处理及回用的系统，包括：原水池（1）、砂滤塔（2）、臭氧消毒塔（3）、活性炭过滤器（4）、阳离子树脂交换柱（5）、保安过滤器（6）、第一中间水池（8）、第二中间水池（10）、清水池（12），还包括纳滤装置（7）、一级反渗透装置（9）、二级反渗透装置（11）；其中原水池（1）由泵和管道与砂滤塔（2）相连接，砂滤塔（2）由管道与臭氧消毒塔（3）相连接，臭氧消毒塔（3）由泵和管道与活性炭过滤器（4）相连接，活性炭过滤器（4）由管道与阳离子树脂交换柱（5）相连接，阳离子树脂交换柱（5）由管道与保安过滤器（6）相连接，保安过滤器（6）由泵和管道与纳滤装置（7）的纳滤膜组件相连接，纳滤装置（7）的纳滤膜组件由管道与第一中间水池（8）相连接，第一中间水池（8）由泵和管道与一级反渗透装置（9）膜组件相连接，一级反渗透装置（9）膜组件由管道与第二中间水池（10）相连接，第二中间水池（10）由泵和管道与二级反渗透装置（11）膜组件相连接，二级反渗透装置（11）膜组件由管道与清水池（12）相连接。
3.根据权利要求2所述用于维生素C废水二级生化出水处理及回用的系统，其特征在于：所述纳滤装置（7）设有纳滤浓水回流管道（13），一级反渗透装置（9）设有一级反渗透浓水回流管道（15），均由浓水末端回流至各自泵前端。
4.根据权利要求2所述用于维生素C废水二级生化出水处理及回用的系统，其特征在于：所述纳滤装置（7）设有纳滤浓水排放管道（14），一级反渗透装置（9）设有一级反渗透浓水排放管道（16）。
5.根据权利要求2所述用于维生素C废水二级生化出水处理及回用的系统，其特征在于：所述二级反渗透装置（11）设有二级反渗透浓水回流管道（20），由浓水末端回流至第一中间水池（8）。
6.根据权利要求2所述用于维生素C废水二级生化出水处理及回用的系统，其特征在于：所述纳滤膜组件为美国GE公司生产的HL8040F-365型号的纳滤膜组件，一级反渗透装置（9）膜组件为美国GE公司生产的AG8040F-400型号的反渗透膜组件，二级反渗透装置（11）膜组件为美国GE公司生产的AG8040F-400型号的反渗透膜组件。
7.根据权利要求2所述用于维生素C废水二级生化出水处理及回用的系统，其特征在于：所述纳滤装置中纳滤膜组件浓水侧压力控制在0.4～2MPa，一级反渗透装置浓水侧压力控制在0.7～3MPa，二级反渗透装置浓水侧压力控制在0.5～2.5MPa。
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