CN103172203B - 一种反渗透浓盐水预处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及反渗透浓盐水的膜浓缩预处理方法，利用反应沉淀池与大流量循环膜结合，将加入去除硬度的化学药剂反应后的浓盐水以大流量泵入循环膜，循环膜出水进入后续的再生填料吸附装置，循环膜浓缩水回流至反应沉淀池，进一步与新进入的浓盐水和所投加的化学药剂进行反应，形成容易沉淀的大颗粒，并以大流量的水流对循环膜表面形成水流的冲洗，循环膜出水利用余压流至再生填料吸附装置，填料与水中通常带负电荷的有机物进行置换。将反渗透浓盐水中容易结垢的硬度、影响后续膜浓缩回收率的有机物去除，使后续膜浓缩系统的回收率达到90%以上，使后续膜浓缩的使用寿命至5年以上。

Description

一种反渗透浓盐水预处理方法

技术领域

本发明涉及一种反渗透浓盐水处理处置系统中的浓盐水预处理的方法。尤其涉及工业废水回用、城镇再生水回用系统中，采用双膜处理后的反渗透浓盐水处理处置系统的浓盐水预处理方法。属于工业废水回用、城镇再生水回用领域。

背景技术

随着我国工业的发展，工业用水和废水的排放量逐渐增大，对生态环境造成的危害也越来越严重，特别是严重缺水地区，缺水制约了企业的持续发展。因此提高企业生产过程中水的利用率，减少企业取水量，减少企业排污量，这将对国家工业持续发展和环境保护有着重要而深远的意义。

近年来很多企业响应国家“节能减排”的号召，将工业废水深度处理回用，大部分的水回用于循环水补充水，由于循环水补充水对浊度、钙硬度、氯离子、溶解性总固体等指标均有较高的要求，工业废水经生化、石灰软化、过滤后达不到循环水作为补充水的水质要求，工业废水深度处理回用时，大部分企业采用石灰软化、生化过滤、双膜处理技术，但双膜技术还会产生大约双膜进水量的30～35%的浓水，而且成份更复杂。此水质经石灰软化后，虽然暂时硬度得到了降低，但永久硬度还是相对较高，此水质将生化、过滤处理后的水质浓缩了2.8～3.5倍，而且由于防止双膜的结垢，添加了有机小分子磷—阻垢剂，对于一个中小化工企业，大约每小时有一百多吨这样的水产生，对于稍大些的企业，大约每小时有四五百吨这样的水产生，由于此水质含盐量高，COD高达100mg/l左右，这样的水排入自然界，会使土壤盐碱化、自然水体含盐量升高，进而破坏土壤、水体生物生存环境。故必须对此部分浓盐水进行处理，一方面是满足国家对部分企业提出工业废水须做到近“零排放”的要求，另一方面是响应国内对自然环境保护的号召。

目前处理这部分水有采用蒸发器的，有采用加药直接混凝传统过滤后再用膜浓缩的，有采用传统过滤及纳滤、超滤后膜浓缩的。由于采用蒸发器，其投资及运行费用较高，故蒸发器的采用受到一定的限制；采用加药直接混凝传统过滤加膜浓缩，一方面由于只能去除浊度、硬度，不能去除大量COD，后续膜浓缩的回收率相对较低另一方面，由于水中的成份较复杂，传统过滤器滤料表面容易污染，过滤器的自用水率高，产水率低，由于过滤孔隙大，容易对后续膜浓缩产生污染，清洗频率相对较高；采用传统过滤及纳滤、超滤后膜浓缩的，虽然可以去除经加药沉淀后水中的悬浮物，约10～20%的有机物，其出水可达到后续膜浓缩的进水水质，但由于反渗透浓盐水中有阻垢剂的存在，在前级加药、絮凝、沉淀过程中会发生不兼容的特性，导致易沉淀的物质不易沉淀，故需投加过量的混凝剂和高分子絮凝剂，同时延长反应时间，使沉淀颗粒的粒径和比重足够大，得易沉淀，处理介质中还会有过量的残余药剂，会随着水流至过滤系统，传统过滤很难去除这部分物质，超滤膜过滤由于膜孔较小，可以截留此物质，但若没有大流量的水流带走，这些化学药剂极易在膜的表面积聚，污染膜，再有由于高分子絮凝剂的粘性，此物质若没有反应，很容易在膜的表面粘留，污染膜，此时必须进行膜的化学清洗，增加运行费用的同时会缩短膜的使用寿命。在工业废水深度回用过程中的反渗透浓盐水，在进行加药反应沉淀和超滤膜处理过程中可以去除部分有机物，但去除量相对较少，约10～25%，高有机物在膜表面上的吸附会引起膜通量的损失，高分子量有机物是憎水性或带正电荷时，特别严重情况下会出现不可逆转的通量损失，后续膜浓缩系统的回收率会受到影响。故反渗透浓盐水的预处理不仅要降低结垢的因子、降低浊度，而且要防止有机物的污染，后续膜浓缩系统才能提高回收率，提高产水率，减少膜污染，延长膜的使用寿命，降低运行成本。

CN201010111515.0提出的含盐废水的处理方法及其处理装置采用了生化处理技术、石灰软化技术、高效沉淀过滤技术、离子交换+反渗透除盐技术，这种技术一方面流程长和成本高，另一方面这种常规的预处理使反渗透除盐的回收率低，膜的有机物污染不可避免，系统中还有酸碱或盐的再生药剂产生，对于需要零排放的企业会产生一定难度。

为了解决反渗透浓盐水的膜浓缩预处理问题，本发明了提供了一种运行可靠，运行成本低的方法。

发明内容

本发明目的是，为了解决反渗透浓盐水的膜浓缩预处理的问题，本发明提供一种反渗透浓盐水预处理方法和装置，尤其是利用加药、沉淀物膜浓缩、再生填料膜吸附、脱附有机物的组合工艺方法和装置，对反渗透浓盐水中的硬度、有机物进行去除，使后续膜浓缩系统的回收率达到90%以上，同时保证整个系统的安全可靠运行，减少后续膜系统的清洗频率，使膜的使用寿命延长至5年以上。

本发明的技术方案是：一种反渗透浓盐水的膜浓缩预处理方法，利用反应沉淀池与大流量循环膜结合，将加入去除硬度的化学药剂反应后的浓盐水以大流量泵入循环膜，循环膜出水进入后续的再生填料吸附装置，循环膜浓缩水回流至反应沉淀池，进一步与新进入的浓盐水和所投加的化学药剂进行反应，形成容易沉淀的大颗粒，并以大流量的水流对循环膜表面形成水流的冲洗，循环膜出水利用余压流至再生填料吸附装置，填料与水中通常带负电荷的有机物进行置换。以上过程大大降低了水中的COD，达到提高后续膜浓缩系统的回收率，延长后续膜浓缩的使用寿命的目的

进一步的，所述的去除硬度的化学药剂为使硬度离子沉淀的药剂。不需要加促使沉淀物沉淀的絮凝剂或助凝剂。

进一步的，所述的反应沉淀池需要约60～90分种的水力停留时间；在反应沉淀池反应区中应配有搅拌器，搅拌器为变速搅拌机，根据反应沉淀物的成形速度进行无级调速。

进一步的，所述的将加入去除硬度的化学药剂反应后的浓盐水以大流量泵入循环膜，有1/5～1/4的出水进入后续的再填料吸附装置，有3/4～4/5的浓缩水回流至反应沉淀池，进一步与新进入的浓盐水和所投加的化学药剂进行反应，大流量的水流在循环膜表面3～4.5m/s的流速。可以形成容易沉淀的大颗粒。对循环膜表面形成水流的冲洗，防止药物、沉淀物及其他污物在循环膜表面滞留，这样使循环膜在运行时，膜表面也得到了冲洗。

进一步的，所述的循环膜采用6～12mm的膜管，膜孔采用0.05～0.1um，循环泵的流量为循环膜出水流量的3至5倍，出水水质浊度小于0.3NTU。甚至小于0.1NTU，出水水质浊度完全可满足后续膜浓缩的要求。

进一步的，所述的再生填料吸附装置内填料膜孔表面是阴离子型的，再生填料层厚度0.5-1.5m为宜，装置下部设有搅拌装置，上部设有防止磁性树脂流失斜板，斜板以安装在填料层上0.3-0.8m。阴离子型填料膜孔表面与水中通常带负电荷的有机物进行置换,从而大大降低了水中的COD，而水中的阴离子含量上升值在5mg/L以下，水中COD的去除率可达到45～70%，

进一步的，所述的再生填料采用磁性树脂，填料膜孔表面是阴离子型的，再生填料具有再生性,再生是间隙式的，通过水射器将部分的树脂输送至填料再生处理器，用后续膜浓缩的浓盐水进行再生。所述的浓盐水采用反渗透浓水经过后续的膜浓缩10倍，约2～3%的浓盐水进行填料的再生。浓盐水中的钠离子将带有COD（阴性有机物）的填料和水中的阴离子进行反向置换。

反渗透浓盐水的膜浓缩预处理装置，包括反应沉淀池、大流量循环膜、大流量泵、再生填料吸附装置和再生处理器，以大流量泵输出至循环膜，循环膜出水进入后续的再生填料吸附装置，循环膜浓缩水回流至反应沉淀池，再生填料吸附装置的填料膜孔表面是阴离子型的；再生是间隙式的，设有水射器将部分的树脂输送至填料再生处理器。

再生填料层厚度0.5-1.5m，装置下部设有搅拌装置，上部设有防止磁性树脂流失斜板，斜板以安装在填料层上0.3-0.8m。

本发明的有益效果是：

1、用于工业废水、城镇再生回用水深度处理回用系统中反渗透浓盐水的处理处置系统出水硬度可小于1mmol/l；

2、反渗透浓盐水的处理处置系统中的预处理部分去除有机物，去除率可达到45～70%；

3、提高了后续膜浓缩系统的回收率，可达90%以上，减少膜浓缩后续排污量；

4、利用膜浓缩后的浓盐水再生除有机物填料，达到了节约资源，经济环保的效果；

5、完善的预处理可以大幅度降低膜污染，降低膜的清洗频率，使膜的使用寿命达到5年以上。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

参见图1工艺流程图:

1)反应沉淀池

反应沉淀池1中，在反应区加药，去除水中的硬度，只需加使硬度离子沉淀的药，其加药品种根据水质中的硬度离子的性质决定，一般有纯碱与烧碱，其加药量根据进入装置的介质含量决定，不需要加促使沉淀物沉淀的絮凝剂及助凝剂，在沉淀区有循环膜浓缩增大沉淀物颗粒，促进颗粒物沉淀的作用，故反应沉淀池必须具用一定的停留时间，在本方法中，反应沉淀池需要约60～90分种的水力停留时间；在反应区中应配有搅拌器，由于去除物质成份较复杂，应配有变速搅拌机，根据反应沉淀物的成形速度进行无级调速（为形成大颗粒，开始时稍快，大颗粒形成时减速）；沉淀区的污泥根据泥位用泵进行输送至指定的污泥池。

2)循环膜

用循环泵将沉淀池中的介质输送到循环膜2，由于采用循环膜的膜管直径约6～12mm,不容易堵塞膜管,循环泵的流量为处理流量的4至5倍，约有处理量的3至4倍流量回流至反应沉淀池，此流量在循环膜表面产生大约3～4.5m/s的流速，高流速的循环有利于冲洗膜表面，使膜表面保持清洁；由于采用的循环膜的膜孔直径为0.05～0.1um，故出水浊度小于0.3NTU，有的甚至小于0.1NTU，出水水质浊度完全可满足后续膜浓缩的要求。循环膜是对前面反应沉淀池产生的污泥颗粒与水进行分离。

3)再生填料吸附装置。

利用循环膜的余压，循环膜出水流至再生填料吸附装置3，再生填料采用阴离子型的磁性树脂，填料层厚度0.5-1.5m为宜，装置下部设有搅拌装置，水流从底部进入装置，通过水流及搅拌装置的搅拌，使阴离子型磁性树脂微孔产生吸附膜，吸附介质中的有机物，上部设有防止磁性树脂流失斜板，斜板以安装在填料层上0.3-0.8m为宜，出水5通过反应吸附后从装置的上部溢流至水池，有机物的去除率达到45～60%以上，阴离子型磁性树脂的再生是间隙式的，通过水射器将部分的树脂输送至填料处理器4，用后续膜浓缩的浓盐水进行再生，少量的再生液排至指定地点处理。

再生填料具有再生性,可采用钠盐水再生，由于本方法前处理中将水中的硬度进行95%以上的去除，故浓盐水中大部分的盐份为钠盐，再经过后续的膜浓缩10倍，膜浓缩后约2～3%的浓盐水用于填料的再生，将带有COD的填料和水中的阴离子进行反向置换,使得填料可以被反复使用，达到了经济、环保的目的。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (9)

1.一种反渗透浓盐水的膜浓缩预处理方法，其特征在于：利用反应沉淀池与大流量循环膜结合，将加入去除硬度的化学药剂反应后的浓盐水以大流量泵入大流量循环膜，大流量循环膜出水进入后续的再生填料吸附装置，大流量循环膜浓缩水回流至反应沉淀池，进一步与新进入的浓盐水和所投加的化学药剂进行反应，形成容易沉淀的大颗粒，并以大流量的水流对大流量循环膜表面形成水流的冲洗，大流量循环膜出水利用余压流至再生填料吸附装置，填料与水中通常带负电荷的有机物进行置换，所述的大流量循环膜采用6～12mm的膜管，水流在循环膜表面流速为3～4.5m/s,膜孔采用0.05～0.1um，大流量泵的流量为大流量循环膜出水流量的3至5倍，出水水质浊度小于0.3NTU。

2.根据权利要求1所述的反渗透浓盐水的膜浓缩预处理方法，其特征在于，所述的去除硬度的化学药剂为使硬度离子沉淀的药剂。

3.根据权利要求1所述的反渗透浓盐水的膜浓缩预处理方法，其特征在于，所述的反应沉淀池需要60～90分种的水力停留时间；在反应沉淀池反应区中应配有搅拌器，搅拌器为变速搅拌机，根据反应沉淀物的成形速度进行无级调速。

4.根据权利要求1所述的反渗透浓盐水的膜浓缩预处理方法，其特征在于，所述的将加入去除硬度的化学药剂反应后的浓盐水以大流量泵入循环膜，有1/5～1/4的出水进入后续的再填料吸附装置，有3/4～4/5的浓缩水回流至反应沉淀池，进一步与新进入的浓盐水和所投加的化学药剂进行反应，大流量的水流在循环膜表面3～4.5m/s的流速。

5.根据权利要求1所述的反渗透浓盐水的膜浓缩预处理方法，其特征在于，所述的再生填料吸附装置内填料膜孔表面是阴离子型的，再生填料层厚度0.5-1.5m，装置下部设有搅拌装置，上部设有防止磁性树脂流失斜板，斜板安装在填料层上0.3-0.8m。

6.根据权利要求5所述的反渗透浓盐水的膜浓缩预处理方法，其特征在于，所述的再生填料采用磁性树脂，填料膜孔表面是阴离子型的，再生填料具有再生性,再生是间隙式的，通过水射器将部分的树脂输送至填料再生处理器，用后续膜浓缩的浓盐水进行再生。

7.根据权利要求6所述的反渗透浓盐水的膜浓缩预处理方法，其特征在于，所述的浓盐水采用反渗透浓水经过后续的膜浓缩10倍，2～3％的浓盐水进行填料的再生。

8.反渗透浓盐水的膜浓缩预处理装置，其特征是包括反应沉淀池、大流量循环膜、大流量泵、再生填料吸附装置和再生处理器，以大流量泵输出至大流量循环膜，大流量循环膜出水进入后续的再生填料吸附装置，大流量循环膜浓缩水回流至反应沉淀池，再生填料吸附装置的填料膜孔表面是阴离子型；再生是间隙式的，设有水射器将部分的树脂输送至填料再生处理器；所述的大流量循环膜采用6～12mm的膜管，膜孔采用0.05～0.1um，大流量泵的流量为大流量循环膜出水流量的3至5倍，水流在循环膜表面流速为3～4.5m/s,出水水质浊度小于0.3NTU。

9.根据权利要求8所述的反渗透浓盐水的膜浓缩预处理装置，其特征是再生填料层厚度0.5-1.5m，装置下部设有搅拌装置，上部设有防止磁性树脂流失斜板，斜板安装在填料层上0.3-0.8m。