CN103145296A

CN103145296A - 一种反渗透浓水的处理方法及其处理系统

Info

Publication number: CN103145296A
Application number: CN2013100875263A
Authority: CN
Inventors: 冯振鹏; 王凯; 李明将
Original assignee: Wisdri Engineering and Research Incorporation Ltd
Current assignee: Wisdri Engineering and Research Incorporation Ltd
Priority date: 2013-03-19
Filing date: 2013-03-19
Publication date: 2013-06-12

Abstract

本发明公开了一种反渗透浓水的处理方法及其处理系统，其特征在于：它包括如下步骤：（1）反渗透浓水先进入pH调节池；（2）经pH调节池处理后的反渗透浓水进入光催化氧化单元进行光催化氧化反应；（3）经光催化氧化单元处理后的出水进入中和反应池，将pH值调整至；（4）经中和反应池处理后的出水进入混凝池，在混凝池中投加混凝剂，使反渗透浓水中胶体颗粒相互凝结；（5）经混凝池的出水进入沉淀池进行固液分离，以去除反渗透浓水中经光催化氧化反应后残留的有机物胶体颗粒；（6）经沉淀池处理后的出水经过过滤器后排放。本发明能够无选择性的降解水中的有机物，同时不受水中TDS含量的影响，使出水COD到达100mg/L以下。

Description

一种反渗透浓水的处理方法及其处理系统

技术领域

本发明涉及冶金行业废水处理技术领域，特别涉及一种反渗透浓水的处理方法及其处理系统。

背景技术

近年来国家不断出台加强环境保护政策，提高钢铁企业用水标准，我国重点钢铁企业的废水回收率也在不断提高，反渗透作为一项新兴的膜技术，在钢铁行业废水回用中也逐渐得到了更多的应用。随之而来的一些问题也逐渐凸显，其中反渗透浓水的处理就是一个棘手的问题。

反渗透浓水量占处理水量的20-40%，其中含有各种有机和无机污染物，直接排放可能会对土壤、地表水、海洋等产生污染; 若排入市政污水处理系统, 过高的总溶解性固体对活性污泥的生长有一定抑制作用，并且浓水中含有的清洗剂和阻垢剂等化学物质对环境也有一定影响。

目前，国内反渗透浓水的处理方法主要有回流法、回用作生产用水、资源化利用和蒸馏浓缩，国外浓水处理方法主要有回流法、直接或间接排放、综合利用、增发浓缩以及污染物去除等方法，其中污染物去除的方法包括，吸附、生物法、焚烧和高级氧化。吸附法主要采用活性炭吸附水中的溶解性有机物，存在活性炭吸附饱和后填料频繁更换的问题；生物法，主要受制于浓水中含有的高盐分和难降解有机物，仅适用于部分电导率较低、有机物生化性好的浓水，对来水水质要求较高；焚烧能够将废水的难降解有机物彻底去除，然而，由于浓水有机物含量不足以提供燃烧需要的能量，需要添加重油等燃料，处理成本非常高。采用高级氧化法处理反渗透浓水近年来屡有报道，如采用Fenton法处理造纸废水反渗透浓水、利用臭氧催化氧化处理炼油废水反渗透浓水等，然而Fenton法存在填料板结堵塞的问题，臭氧的氧化能力有限。采用光催化氧化技术处理反渗透浓水的报道较少，仅见到北京化工大学用催化氧化技术尝试处理炼油厂反渗透浓水，其得到的结果不够理想，并未继续深入研究。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中存在的不足提供一种反渗透浓水的处理方法及其处理系统，该处理方法能够无选择性的降解水中的有机物，同时不受水中TDS含量的影响，氧化反应条件温和，在紫外光照射的条件下发生氧化反应，使出水COD到达100mg/L以下，该处理系统具有结构简单，废水回收率高的特点。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种反渗透浓水的处理方法，其特征在于：它包括如下步骤：

1）反渗透浓水先进入PH调节池，根据反渗透浓水中污染物的不同，针对带负电荷的有机污染物基团，将pH值调至酸性2-5；

2）经PH调节池处理后的反渗透浓水进入光催化氧化单元进行光催化氧化反应；

3）经光催化氧化单元处理后的出水进入中和反应池，将PH值调整至6-8；

4）经中和反应池处理后的出水进入混凝池，在混凝池中投加混凝剂，使反渗透浓水中胶体颗粒相互凝结；

5）经混凝池的出水进入沉淀池进行固液分离，以去除反渗透浓水中经光催化氧化反应后残留的有机物胶体颗粒；

6）经沉淀池处理后的出水经过过滤器后排放。

按上述技术方案，光催化氧化单元内装有光催化剂TiO₂、紫外光灯和曝气装置。

按上述技术方案，所述光催化氧化单元分为一段或一段以上，每段的停留时间为30 min -120min。

按上述技术方案，在光催化氧化单元内进行光催化氧化反应时，同时进行曝气，气水的体积比例为：5:1-15:1。

按上述技术方案，在光催化氧化单元内设置循环泵。

按上述技术方案，所述反渗透浓水是指冷轧废水经过中和反应、混凝、气浮、冷却、生化降解、沉淀、过滤，以及后续的超滤、反渗透深度处理后产生的反渗透浓水，或指焦化废水经过生化降解、沉淀、过滤，以及后续的超滤、反渗透深度处理后产生的反渗透浓水。

一种反渗透浓水的处理系统，其特征在于：它包括PH调节池、光催化氧化单元、中和反应池、混凝池、沉淀池、过滤器、废水排放管道，所述反渗透浓水输入PH调节池，PH调节池的输出口与光催化氧化单元的输入口连通，光催化氧化单元的输出口与中和反应池的输入口连通，中和反应池的输出口与混凝池的输入口连通，混凝池的输出口与沉淀池输入口连通，沉淀池的输出口过滤器的输入口相连通，过滤器的输出口与废水排放管道连通。

按上述技术方案，所述光催化氧化单元内设有光催化剂、紫外光等和曝气装置。

按上述技术方案，所述光催化氧化单元为一段或一段以上。

按上述技术方案，在光催化氧化单元内设置有循环泵，光催化氧化单元设有循环水输出口与循环泵的输入口连通，所述循环泵的输出口与光催化氧化单元设置的循环水输入口连通。

本发明所取得的有益效果为：本发明的处理方法能够无选择性地降解浓水中的有机物，同时不受水中TDS含量的影响，氧化反应条件温和，在紫外光照射的条件下发生氧化反应，使出水COD到达100mg/L以下，满足排放标准，摆脱了现有的反渗透浓水总体回收率低的困境，该处理方法具有明显的经济和社会效益；本发明的处理系统结构简单，运行可靠。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

图中：1、PH调节池，2、输送泵，3、光催化氧化单元，4、曝气装置，5、紫外光，6、中和池，7、混凝池，8、沉淀池，9、过滤器，10、废水排放管道。

具体实施方式

一种反渗透浓水的处理方法，它包括如下步骤：

（1）反渗透浓水先进入PH调节池，根据反渗透浓水中有机物的性质，调整pH值。pH值的变化会影响TiO₂的能带位置和电荷性质。根据反渗透浓水中污染物的不同，针对带负电荷的有机污染物基团，将pH值调至酸性2-5；

（2）经PH调节池处理后的反渗透浓水进入光催化氧化单元进行光催化氧化反应；光催化氧化单元内装有光催化剂TiO₂、紫外光灯和曝气装置。在紫外光的照射下，入射光的能量大于TiO₂ 禁带宽度，其价带上的电子就会被激发，越过禁带进入导带，这样就会在导带上产生高活性电子e^-，同时在价带上产生相应的空穴h⁺。光生电子具有很强的还原能力，而光生空穴具有很强的氧化能力。同时用曝气装置4进行曝气，气水的体积比例为：5:1-15:1，电子-空穴可迁移到半导体表面与水分子和溶解氧反应，使水分子失去电子产生具有强氧化性的氢氧自由基（??HO）、超氧化氢自由基（??HO₂）等，这些高活性的基团可以参与和加速氧化还原反应的进行，从而氧化废水中的有机物，并最终使之分解为水、CO2 或其它小分子化合物，从而完成污染物的降解。

（3）经光催化氧化单元处理后的出水进入中和反应池，将其PH值调整至6-8；

（4）经中和反应池处理后的出水进入混凝池，在混凝池中投加混凝剂，使反渗透浓水中胶体颗粒相互凝结；

（5）经混凝池的出水进入沉淀池进行固液分离，以去除经光催化氧化反应后残留的有机物胶体颗粒；

（6）为进一步降低出水的SS，经沉淀池处理的出水进入过滤器，过滤器出水经过消毒处理后即可达标排放。

根据工程实际情况本，所述光催化氧化单元分为一段或一段以上，每段的停留时间为30 min -120min。为了使污染物充分降解，可以设置循环泵，在光催化氧化单元内部循环。光催化剂的形式有多种，可以是粉末状TiO₂、固载化的TiO₂或与其他光催化剂混配的复合材料，如TiO2-ZnO折流板等。

所述混凝剂为PAM（中文名-聚丙烯酰胺），投加量为0.5-10mg/L。

所述反渗透浓水是指冷轧废水经过中和反应、混凝、气浮、冷却、生化降解、沉淀、过滤，以及后续的超滤、反渗透深度处理后产生的反渗透浓水，或指焦化废水经过生化降解、沉淀、过滤，以及后续的超滤、反渗透深度处理后产生的反渗透浓水。

如图1所示，实现上述方法的反渗透浓水的处理系统，它包括PH调节池1、输送泵2、光催化氧化单元3、中和反应池6、混凝池7、沉淀池8、过滤器9、废水排放管道10，将反渗透浓水输入PH调节池1，PH调节池1的输出口通过输送泵2与光催化氧化单元3的输入口连通，光催化氧化单元3的输出口与中和反应池6的输入口连通，中和反应池6的输出口与混凝池7的输入口连通，混凝池7的输出口与沉淀池8输入口连通，沉淀池8的输出口与过滤器9的输入口连通，过滤器9的输出口与废水排放管道10连通。

所述光催化氧化单元内设有光催化剂、紫外光5等和曝气装置4，光催化剂为TiO₂，TiO₂的形式有多种，可以为粉末状TiO₂、固载化的TiO₂或与其他光催化剂混配的复合材料，如TiO₂-ZnO折流板等。根据工程实际情况，所述光催化氧化单元3为一段或一段以上。本实施例中选用两段，每段的停留时间约30-120min。

为了使污染物充分降解，在光催化氧化单元3内设置有循环泵，光催化氧化单元3设有循环水输出口与循环泵的输入口连通，所述循环泵的输出口与光催化氧化单元设置的循环水输入口连通。

具体实例：

实施例1：

取1000mlCOD浓度为310mg/L的焦化废水反渗透浓水，该废水略带焦糊味，将该反渗透浓水进入PH调节池1，投加浓度为20wt%的硫酸，将其pH值调节到3，然后将该废水通过输送泵2送入光催化氧化单元3进行光催化氧化反应，光催化氧化单元中光催化剂TiO₂的含量约为4.5g，紫外光光源为波长254nm、功率16W的紫外灯，同时通过曝气装置4进行曝气，气水的体积比为10:1，经过1.7h光催化氧化反应后的出水进入中和反应池6，调整出水的pH值至8，从中和反应池6的出水进入混凝池7，在混凝池7中投加絮凝剂PAM，投加量为5mg/L，静置沉淀后，取上清液，该上清液经过滤器9过滤后从废水排放管道10中排放，测得COD浓度约为55mg/L，COD去除率约为83%，出水清澈透明，无气味，可满足《钢铁工业水污染物排放标准》（GB13456－2012），达标排放。

实施例2：

取1000mlCOD浓度为201mg/L的冷轧废水反渗透浓水，将该反渗透浓水进入PH调节池1，投加浓度为15wt%的硫酸，将其pH值调节到3.5之间，然后将该废水通过输送泵2送入光催化氧化单元3进行光催化氧化反应，光催化氧化单元中光催化剂TiO₂的含量约为4g，紫外光光源为波长254nm、功率16W的紫外灯，同时通过曝气装置4进行曝气，气水的体积比为10:1，经过1.5h光催化氧化反应后的出水进入中和反应池6，调整出水的pH值至7，从中和反应池6的出水进入混凝池7，在混凝池7中投加絮凝剂PAM，投加量为5mg/L，静置沉淀后，取上清液，该上清液经过滤器9过滤后从废水排放管道10中排放，测得COD浓度为51mg/L，COD去除率约为75%，出水清澈透明，无气味，可满足《钢铁工业水污染物排放标准》（GB13456－2012），达标排放。

实施例3：

取1000mlCOD浓度为310mg/L的焦化废水反渗透浓水，该废水略带焦糊味，将该反渗透浓水进入PH调节池1，投加浓度为20wt%的硫酸，将其pH值调节到3，然后将该废水通过输送泵2送入光催化氧化单元3进行光催化氧化反应，光催化氧化单元中光催化剂TiO₂的含量约为3.5g，紫外光光源为波长254nm、功率16W的紫外灯，同时通过曝气装置4进行曝气，气水的体积比为5:1，经过0.5h光催化氧化反应后的出水进入中和反应池6，调整出水的pH值至6，从中和反应池6的出水进入混凝池7，在混凝池7中投加絮凝剂PAM，投加量为5mg/L，静置沉淀后，取上清液，该上清液经过滤器9过滤后从废水排放管道10中排放，测得COD浓度约为53mg/L，COD去除率约为82%，出水清澈透明，无气味，可满足《钢铁工业水污染物排放标准》（GB13456－2012），达标排放。

实施例4：

取1000mlCOD浓度为201mg/L的冷轧废水反渗透浓水，将该反渗透浓水进入PH调节池1，投加浓度为20wt%的硫酸，将其pH值调节到3，然后将该废水通过输送泵2送入光催化氧化单元3进行光催化氧化反应，光催化氧化单元中光催化剂TiO₂的含量约为4.5g，紫外光光源为波长254nm、功率16W的紫外灯，，同时通过曝气装置4进行曝气，气水的体积比为5:1，经过0.5h光催化氧化反应后的出水进入中和反应池6，调整出水的pH值至6，从中和反应池6的出水进入混凝池7，在混凝池7中投加絮凝剂PAM，投加量为5mg/L，静置沉淀后，取上清液，该上清液经过滤器9过滤后从废水排放管道10中排放，测得COD浓度为51mg/L，COD去除率约为75%，出水清澈透明，无气味，可满足《钢铁工业水污染物排放标准》（GB13456－2012），达标排放。

实施例5：

取1000mlCOD浓度为310mg/L的焦化废水反渗透浓水，该废水略带焦糊味，将该反渗透浓水进入PH调节池1，投加浓度为5wt%的硫酸，将其pH值调节到5，然后将该废水通过输送泵2送入光催化氧化单元3进行光催化氧化反应，光催化氧化单元中光催化剂TiO₂的含量约为3.5g，紫外光光源为波长254nm、功率16W的紫外灯，同时通过曝气装置4进行曝气，气水的体积比为15:1，经过2h光催化氧化反应后的出水进入中和反应池6，调整出水的pH值至8，从中和反应池6的出水进入混凝池7，在混凝池7中投加絮凝剂PAM，投加量为5mg/L，静置沉淀后，取上清液，该上清液经过滤器9过滤后从废水排放管道10中排放，测得COD浓度约为42mg/L，COD去除率约为86%，出水清澈透明，无气味，可满足《钢铁工业水污染物排放标准》（GB13456－2012），达标排放。

实施例6：

取1000mlCOD浓度为201mg/L的冷轧废水反渗透浓水，将该反渗透浓水进入PH调节池1，投加浓度为5wt%的硫酸，将其pH值调节到5，然后将该废水通过输送泵2送入光催化氧化单元3进行光催化氧化反应，光催化氧化单元中光催化剂TiO₂的含量约为4.5g，紫外光光源为波长254nm、功率16W的紫外灯，同时通过曝气装置4进行曝气，气水的体积比为15:1，经过2h光催化氧化反应后的出水进入中和反应池6，调整出水的pH值至8，从中和反应池6的出水进入混凝池7，在混凝池7中投加絮凝剂PAM，投加量为5mg/L，静置沉淀后，取上清液，该上清液经过滤器9过滤后从废水排放管道10中排放，测得COD浓度为39mg/L，COD去除率约为81%，出水清澈透明，无气味，可满足《钢铁工业水污染物排放标准》（GB13456－2012），达标排放。

Claims

1.一种反渗透浓水的处理方法，其特征在于：它包括如下步骤：

6）经沉淀池处理后的出水经过过滤器后排放。

2.根据权利要求1所述的一种反渗透浓水的处理方法，其特征在于：光催化氧化单元内装有光催化剂TiO₂、紫外光灯和曝气装置。

3.根据权利要求2所述的一种反渗透浓水的处理方法，其特征在于：所述光催化氧化单元分为一段或一段以上，每段的停留时间为30 min -120min。

4.根据权利要求3所述的一种反渗透浓水的处理方法，其特征在于：在光催化氧化单元内进行光催化氧化反应时，同时进行曝气，气水的体积比例为：5:1-15:1。

5.根据权利要求1或4所述的一种反渗透浓水的处理方法，其特征在于：在光催化氧化单元内设置循环泵。

6.根据权利要求1所述的一种反渗透浓水的处理方法，其特征在于：所述反渗透浓水是指冷轧废水经过中和反应、混凝、气浮、冷却、生化降解、沉淀、过滤，以及后续的超滤、反渗透深度处理后产生的反渗透浓水，或指焦化废水经过生化降解、沉淀、过滤，以及后续的超滤、反渗透深度处理后产生的反渗透浓水。

7.一种反渗透浓水的处理系统，其特征在于：它包括PH调节池、光催化氧化单元、中和反应池、混凝池、沉淀池、过滤器、废水排放管道，所述反渗透浓水输入PH调节池，PH调节池的输出口与光催化氧化单元的输入口连通，光催化氧化单元的输出口与中和反应池的输入口连通，中和反应池的输出口与混凝池的输入口连通，混凝池的输出口与沉淀池输入口连通，沉淀池的输出口过滤器的输入口相连通，过滤器的输出口与废水排放管道连通。

8.根据权利要求7所述的一种反渗透浓水的处理系统，其特征在于：所述光催化氧化单元内设有光催化剂、紫外光等和曝气装置。

9.根据权利要求7或8所述的一种反渗透浓水的处理系统，其特征在于：所述光催化氧化单元为一段或一段以上。

10.根据权利要求7或8所述的一种反渗透浓水的处理系统，其特征在于：在光催化氧化单元内设置有循环泵，光催化氧化单元设有循环水输出口与循环泵的输入口连通，所述循环泵的输出口与光催化氧化单元设置的循环水输入口连通。