CN103241905B - 一种以吸附和超声再生为主体工艺的膜浓水处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种以吸附和超声再生为主体工艺的膜浓水处理方法，该方法采用吸附、超声再生和膜生物反应器组合处理工艺，其中解决了膜浓水含有高盐度和难降解有机物的难题。通过本发明方法处理含有高盐度和难降解有机物的膜浓水，吸附出水COD≤60 mg/L，再生液生物反应后出水可达到国家《污染物综合排放标准》一级标准。而且该处理方法中吸附和超声再生为一体化装置，可大大简化操作流程，实现高效运行。

Description

一种以吸附和超声再生为主体工艺的膜浓水处理方法
技术领域
本发明涉及有机废水处理领域，尤其涉及到废水深度处理过程中产生的膜浓水的处理方法。
背景技术
随着经济的快速发展，国家对环境污染的管理越来越严格，各地也出台了一些相应的地方标准来进一步加强对水质的控制。废水单靠二级处理工艺，其水质已难以达到国家规定的水质排放标准，必须进行深度处理。另外，随着国家水资源的进一步紧缺，加之工业生产过程中需要消耗大量的水。由此，污水深度处理和回用技术得到了广泛的研究和实际应用。
废水常用的深度处理工艺用过滤、膜分离和化学氧化技术。而膜技术因其节能、高效等优势而得到广泛的应用。其中的超滤-反渗透组合工艺成为二级处理工艺后深度处理的一种比较先进的工艺，并在多个行业得到实际应用。深度处理后的水又可以回用于循环冷却水的补充水或锅炉的补充水，从而节约了大量的新鲜水，降低企业的生产成本。尽管膜处理技术对废水进行深度处理后出水可以回用于生产过程中，但膜法处理系统产生的浓水由于盐度过高和含有大量难降解有机物质，不能直接排放，需要进一步对其进行处理。
目前常用的膜浓水的处理技术有高级氧化技术、继续浓缩以及多效蒸馏等方法。继续浓缩工艺仍会有浓缩水产生，不是一种最终有效的方法。而高级氧化技术和蒸馏的方法则处理设备复杂，处理成本较高。
发明内容
本发明针对膜浓水中含有高盐度和难降解有机物而难以进一步处理的问题，提出了一种新的解决思路：首先利用吸附实现膜浓水中有机物质和盐类的分离；对吸附饱和的吸附剂采用超声波进行再生，超声过程产生的强烈冲击和高速射流会促使吸附剂上的有机物的脱附，同时超声过程中的空化作用会在局部产生高温、高压及生成大量的氧化性自由基，可以促使有机物分解或降解，大大提高难降解有机物质的可生化性；超声再生液通过好氧膜生物反应器实现进一步降解。
本发明解决上述技术问题是通过以下技术方案予以实现：
一种以吸附和超声再生为主体工艺的膜浓水处理方法，其特征在于，包括：
1）吸附过程：将含有有机物质和大量盐份的膜浓水自下而上通过单级或多级串联的吸附柱，控制水力停留时间为10-60 min，确保所述膜浓水与所述吸附柱内吸附剂充分接触，以充分吸附膜浓水中的有机物，吸附后出水COD≤60 mg/L；
2）超声再生过程：所述吸附柱内还设置有搅拌器和超声发射器，其中超声发射器在吸附柱内均匀布置；当吸附饱和时，停止吸附，启动搅拌器和超声发射器，控制超声功率为20-750 KHz，声强为1-100 W/cm2，室温下超声作用5-60 min，实现柱体内水和吸附剂在混匀的状态下进行超声再生；
3）生物处理过程：将超声再生过程得到的超声再生液排放至好氧膜生物反应器中进行生物降解24-48h，其中膜生物反应器中污泥浓度控制在10-20 g/L；
其中，所述吸附剂为活性炭、树脂的一种或两种。
在上述技术方案中，所述膜浓水处理方法优选用于处理电导率为4-30ms/cm、氯离子浓度为1000-8000 mg/L、含有难降解有机物污染物及COD为150-500 mg/L的膜浓水。
在上述技术方案中，所述超声再生过程后的吸附剂可以重复用于吸附处理，实现吸附-超声再生循环操作，提高吸附剂使用寿命，降低膜浓水处理成本。
本发明与现有技术相比具有如下突出优点及有益效果：
1）本发明采用先吸附再脱附最后生化的方法，巧妙地避开了膜浓水高盐度对生化处理过程的影响，且吸附后出水COD≤60 mg/L；
2）本发明采用的再生方法为超声再生，超声过程中的空化作用可以加速附着态有机物质的脱附，同时利用超声过程中产生的瞬时高温高压和大量的氧化性自由基可以使难降解有机物质发生分解或降解，既达到了有机物质脱附再生的效果又提高了再生液中有机物质后续的可生化性，有利于后续用生物方法对其进行进一步降解；
3） 超声再生装置置于吸附柱内，二者为一体装置，装置内设吸附剂装填槽、超声发射器和搅拌器，当吸附饱和时，停止吸附，启动搅拌器和超声发射器，实现柱体内水和吸附剂在混匀的状态下进行再生，一体化装置大大地节约了场地，简化了操作流程，实现高效运行。
4）本发明方法处理膜浓水，设备简单，处理成本低，且出水可以达到国家《污染物综合排放标准》一级排放标准。
附图说明
图1是本发明方法采用的吸附柱的结构示意图；
图2 是图1的A-A剖视图。
图中：1吸附出水口，2超声发射器，3搅拌器，4吸附进水口，5吸附剂。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明方法做进一步说明：
实施例1：
取某石化废水膜工艺处理后浓水为实验用膜浓水，其水质指标为：COD 150 mg/L，电导4 ms/cm，Cl- 1000mg/L。
使用本发明的处理方法对上述实验用膜浓水处理具体步骤如下：首先将膜浓水通入单级装有颗粒活性炭的吸附柱（结构如图1-2所示），进出水方式为下进上出，即从下方吸附进水口4进入与吸附剂充分接触后从上方吸附出水口1出水，调整水力停留时间为10 min，出水每隔一个柱体测COD；该吸附柱内还设置有搅拌器3和超声发射器2，其中超声发射器2在吸附柱内均匀布置，当吸附饱和时，停止吸附，启动搅拌器3和超声发射器2，实现柱体内水和吸附剂5在混匀的状态下进行再生，超声频率控制在20 KHZ，超声时间控制在60 min，超声声强控制为1 W/cm2；超声再生后的活性炭可以重新进行吸附处理，超声脱附后再生液生进入膜生物反应器，膜生物反应器污泥浓度为10 g/L，停留时间24 h。
通过上述方法对实验用膜浓水进行首次吸附后出水量为40个柱体时COD值为42 mg/L。对其进行四次再生后出水量为30个柱体时其COD值为47 mg/L，再生液经膜生物反应器后出水COD为15 mg/L。而对照组直接将上述膜浓水通过上述膜生物反应器后出水COD为92 mg/L。
实施例2：
取某医药废水膜工艺处理后浓水为实验用膜浓水，其水质指标为：COD 338 mg/L，电导30 ms/cm，Cl- 8000 mg/L。
使用本发明的处理方法对上述实验用膜浓水处理具体步骤如下：首先将膜浓水通入单级装有NDA-800树脂的吸附柱，进出水方式为下进上出，调整水力停留时间为30 min，出水每隔一个柱体测COD；吸附饱和时，停止吸附，启动搅拌器3和超声发射器2，实现柱体内水和吸附剂5在混匀的状态下进行再生，超声频率控制在350 KHZ，超声时间控制在30 min，超声声强控制为50W/cm2；超声再生后的树脂可以重新进行吸附实验，超声脱附后再生液生进入膜生物反应器，膜生物反应器污泥浓度为15 g/L，停留时间48 h。
通过上述方法对实验用膜浓水进行首次吸附后出水量为40个柱体时COD值为51 mg/L。对其进行四次再生后出水量为30个柱体时其COD值为59 mg/L，再生液经膜生物反应器后出水COD为34 mg/L。而对照组直接将上述膜浓水通过上述膜生物反应器后出水COD为168 mg/L。
实施例3
取某化工废水膜处理后浓水为实验废水，其水质指标为：COD 500mg/L，电导16.5 ms/cm，Cl- 4040 mg/L。
使用本发明的处理方法对上述废水处理具体步骤如下：首先将膜浓水通入单级装有颗粒活性炭吸附柱，进出水方式为下进上出，调整水力停留时间为60 min，出水每隔一个柱体测COD；吸附饱和时，停止吸附，启动搅拌器3和超声发射器2，实现柱体内水和吸附剂5在混匀的状态下进行再生，超声频率控制在750 KHZ，超声时间控制在5 min，超声声强控制为100 W/cm2；超声再生后的活性炭可以重新进行吸附实验，超声脱附后再生液生进入膜生物反应器，膜生物反应器污泥浓度为20 g/L，停留时间24 h。
通过上述方法对实验用膜浓水进行首次吸附后出水量为40个柱体时COD值为59 mg/L，对其进行四次再生后出水量为30个柱体时其COD值为60 mg/L，再生液经膜生物反应器后出水COD为44 mg/L。而对照组直接将上述膜浓水通过上述膜生物反应器后出水COD为209 mg/L。

Claims (3)

1.一种以吸附和超声再生为主体工艺的膜浓水处理方法，其特征在于，包括：
1）吸附过程：将含有有机物质和盐份的膜浓水自下而上通过单级或多级串联的吸附柱，控制水力停留时间为10-60 min，确保所述膜浓水与所述吸附柱内吸附剂充分接触，以充分吸附膜浓水中的有机物；
2）超声再生过程：所述吸附柱内还设置有搅拌器和超声发射器，其中超声发射器在吸附柱内均匀布置；当吸附饱和时，停止吸附，启动搅拌器和超声发射器，控制超声功率为20-750 KHz，声强为1-100 W/cm2，室温下超声作用5-60 min，实现柱体内水和吸附剂在混匀的状态下进行超声再生； 
3）生物处理过程：将超声再生过程得到的超声再生液排放至好氧膜生物反应器中进行生物降解24-48h，其中所述好氧膜生物反应器中活性污泥浓度控制在10-20 g/L；
其中，所述吸附剂为活性炭、树脂的一种或两种。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述处理方法用于处理电导率为4-30 ms/cm、氯离子浓度为1000-8000 mg/L、含有难降解有机物污染物及COD为150-500 mg/L的膜浓水。
3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述超声再生过程后的吸附剂重复用于吸附处理，实现吸附-超声再生循环操作。
 
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