CN102502908A - 活性炭-膜分离逆流吸附净化反渗透浓水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用活性炭-膜分离累积逆流吸附技术净化反渗透浓水的方法，对反渗透装置运行过程中产生的浓排水进行抽取，加入膜反应器吸附反应；然后将粉末活性炭溶液加入膜反应器中继续吸附。粉末活性炭投加量根据反渗透浓水中的有机物含量确定，若处理效果不佳，可适当增加粉末活性炭的投加量；然后实施曝气搅拌、循环回流，吸附10-15min，使粉末活性炭均匀分散并与反渗透浓水充分混合经中空纤维膜组件排出净水。将PAC累积逆流吸附和膜分离联用，费用低，操作简单方便，自动化程度高。采用该方法净化反渗透浓水，满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》的要求，降低其直接排放对水环境的潜在危害，对维持水生态系统的平衡具有重要意义。
Description
技术领域
本发明属于污水处理技术，具体涉及一种去除反渗透装置中浓水的溶解性有机污染物，以达标排放或回用于工业生产用水的处理方法。
背景技术
目前随着生活及工业用水量逐年增加，与当前我国水资源污染严重、污水处理及回用标准日益严格的现状形成了鲜明对比，致使水资源供需矛盾日益突出。在此背景下，污水资源化已成为环境保护与水资源可持续利用的必然选择，双膜法(超滤/微滤+反渗透)在污水处理及再生回用中被广泛采用。反渗透(RO)工艺在获得高质再生水的同时，也产生了约为进水量30％的浓水，该浓水含有高浓度的盐类和难降解有机物，尤其是这些有机物中含有大量污染物，若直接排放可能会造成严重的二次污染。
目前，国内外RO装置产生的浓水，除少部分回流到原水中进行循环利用以外，大部分被直接排放。在海滨地区，一般将RO浓水直接排放到邻近的海域。在内陆地区，RO浓水通常直接排放到城市污水管网、地表水体或用于农业灌溉。从保护环境和保证水资源可持续利用的角度出发，对RO浓水中有害物质的去除非常迫切。
反渗透和纳滤技术尽管能够去除RO浓水中的有机物，但成本太高，经济上不合理；RO浓水的高盐度和难降解有机物，严重影响了活性污泥中微生物的活性，利用生物技术处理则受到很大的限制。目前，对RO浓水进行有效处理的程度依然很低，因此寻找一种能够高效去除目标污染物，且经济、合理的工艺技术迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的是，提供一种利用粉末活性炭-膜分离累积逆流吸附的技术来净化反浓水，使其满足污水排放标准的要求。
以下对本发明的原理以及步骤进行说明。利用活性炭-膜分离累积逆流吸附技术净化反渗透浓水的方法，具有粉末活性炭、中空纤维膜组件以及膜反应器等。采用粉末活性炭累积逆流吸附与中空纤维膜组件组合过滤，对反渗透浓水进行净化，反渗透浓水是指反渗透装置在运行过程中产生的浓排水，其具体处理方法是：
(1)首先以序批方式对反渗透装置运行过程中产生的浓排水进行抽取，加入膜反应器吸附反应20-25min，与膜反应器中累积的粉末活性炭充分混合，吸附浓水中的小分子有机物。
(2)然后将粉末活性炭溶液加入膜反应器中，吸附其中剩余的有机物。粉末活性炭投加量根据反渗透浓水中的有机物含量确定，当反渗透浓水的COD为150±10mg/L时，粉末活性炭投加量的参考值为600mg/L。若处理效果不佳，可适当增加粉末活性炭的投加量。
(3)然后以曝气搅拌、循环回流方式提供一定的紊度，吸附10-15min，使粉末活性炭均匀分散并与反渗透浓水充分混合，粉末活性炭颗粒被中空纤维膜截留在膜反应器中，经中空纤维膜组件排出净水。
粉末活性炭-膜分离累积逆流吸附技术是一种比较经济的RO浓水净化技术。RO浓水中的有机污染物以溶解性的小分子有机物为主，而粉末活性炭(PAC)能够有效吸附小分子有机物。反应器内累积的旧PAC首先吸附RO浓水中的有机物，使其浓度降低；在曝气搅拌和循环回流下，投加的PAC均匀分布在膜反应器中，再次与RO浓水充分混合以吸附小分子有机物；吸附有机物后的PAC，由膜分离单元将其截留在膜反应器中，或者说颗粒被中空纤维微滤膜截留在膜反应器中，从而达到去除RO浓水中有机污染物的目的。
本发明的特点以及有益效果在于：
(1)将PAC累积逆流吸附和膜分离联用，费用低，操作简单方便，自动化程度高，是一种非常实用的RO浓水净化方法。
(2)采用该方法净化反渗透浓水，使之满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》的要求，降低其直接排放对水环境的潜在危害，对维持水生态系统的平衡和可持续发展具有重要意义。
(3)本发明自动化程度高，适用于采用双膜法生产再生水的城镇污水厂、再生水厂、净水厂或工业企业污水处理站，设计规模可以灵活选取，应用前景广阔，环境效益显著。
附图说明
所示附图为本发明实施例的实验装置原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理以及实施方式进行说明。需要说明的是本实施例是叙述性的，而不是限定性的，不以此实施例限定本发明的保护范围。
利用活性炭-膜分离累积逆流吸附技术净化反渗透浓水的方法，具有粉末活性炭(以下简称-PAC)、中空纤维膜组件以及膜反应器等。采用粉末活性炭累积逆流吸附与中空纤维膜组件组合过滤，对反渗透(以下简称RO)浓水进行净化，其具体处理方法是：
(1)以序批方式对反渗透装置运行过程中产生的浓排水进行抽取，加入膜反应器吸附反应20-25min，与膜反应器中累积的粉末活性炭充分混合，吸附浓水中的小分子有机物；
(2)然后将粉末活性炭溶液加入膜反应器中，吸附其中剩余的有机物，粉末活性炭投加量根据反渗透浓水中的有机物含量确定，当反渗透浓水的COD为150±10mg/L时，粉末活性炭投加量的参考值为600mg/L；若处理效果不佳，可适当增加粉末活性炭的投加量；
(3)然后以曝气搅拌、循环回流方式提供一定的紊度，吸附10-15min，使粉末活性炭均匀分散并与反渗透浓水充分混合，粉末活性炭颗粒被中空纤维膜截留在膜反应器中，经中空纤维膜组件排出净水。
序批方式是指每隔固定的时间周期重复操作，时间周期为60-120min。而且要求中空纤维膜组件的孔径小于粉末活性炭的粒径。
实施例：对石油化工企业的RO浓水进行工艺处理。小试工艺流程如附图所示。中空纤维膜组件的材质为聚偏氟乙烯，公称孔径为0.2μm，膜面积为0.25m2。设计流量为3.0L/h，在膜反应器总停留时间为1h。膜分离器采用曝气搅拌和循环回流方式，气水比为8∶1，微滤膜出水采用恒流泵抽吸方式间歇出水。膜反应器中的PAC每2天排空一次。
实施例采用如图所示的实验装置进行，采用循环的运行方式，每个循环的具体操作步骤为：
(1)在PLC(可编程控制器)1控制下，提升泵2从原水箱3中抽取RO浓水加入膜反应器4；，序批时间周期为90min；吸附反应20min。
(2)计量泵5从储液池6吸取PAC溶液加入膜反应器4中；继续吸附10min，实现PAC的累积逆流吸附。
(3)中空纤维膜组件7开始出水。
出水经过流量计8和真空泵9后收集起来用于水质检测，中空纤维膜组件累积出水30min后完成本次循环，继续进行下一个循环。
为防止PAC沉积在膜反应器底部，循环泵10连续运行，使混合液在膜反应器内循环流动，从而提高PAC的利用效率。
试验结果表明：当PAC的投加量均为600mg/L时，经PAC-微滤累积逆流吸附处理后，RO浓水的平均COD能够由150±10mg/L降低到45±5mg/L，平均DOC由40±5mg/L降低到10±3mg/L。
由试验结果可知，经PAC-中空纤维膜分离累积逆流吸附后，RO浓水中的有机物含量显著减少，因而COD(化学需氧量)和DOC(溶解性有机碳)得到大幅度的去除(见附表1和附表2)。所以本发明能有效去除RO浓水中的有机污染物，使之达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准的要求。
附表1RO浓水处理前后的有机物分子量分布 单位：mg/L
附表2RO浓水处理前后的水质参数
Claims (3)
1.活性炭-膜分离逆流吸附净化反渗透浓水的方法，具有粉末活性炭、中空纤维膜组件以及膜反应器，其特征在于采用粉末活性炭累积逆流吸附与中空纤维膜组件组合过滤，对反渗透浓水进行净化，其具体处理步骤是：
(1)以序批方式对反渗透装置运行过程中产生的浓排水进行抽取，加入膜反应器吸附反应20-25min，与膜反应器中累积的粉末活性炭充分混合，吸附浓水中的小分子有机物；
(2)然后将粉末活性炭溶液加入膜反应器中，吸附其中剩余的有机物，粉末活性炭投加量根据反渗透浓水中的有机物含量确定，当反渗透浓水的COD为150±10mg/L时，粉末活性炭投加量的参考值为600mg/L；若处理效果不佳，可适当增加粉末活性炭的投加量；
(3)然后以曝气搅拌、循环回流方式提供一定的紊度，吸附10-15min，使粉末活性炭均匀分散并与反渗透浓水充分混合，粉末活性炭颗粒被中空纤维膜截留在膜反应器中，经中空纤维膜组件排出净水。
2.按照权利要求1所述的利用活性炭-膜分离累积逆流吸附技术净化反渗透浓水的方法，其特征是所述中空纤维膜组件的孔径小于粉末活性炭的粒径。
3.按照权利要求1所述的活性炭-膜分离逆流吸附净化反渗透浓水的方法，其特征是所述序批方式是指每隔固定的时间周期重复操作，时间周期为60-120min。
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