CN103848514A - 一种高回收率、耐污染的反渗透膜水处理方法 - Google Patents

一种高回收率、耐污染的反渗透膜水处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高回收率、耐污染的反渗透膜水处理方法。其步骤如下:1)去除待处理污水水体的硬度,水体硬度以碳酸钙计小于200ppm;2)澄清过滤,待处理污水的浊度小于1,SDI小于2;3)按一定规律连续调解进水PH后进入反渗透操作单元;4)连续运行反渗透,得到比较干净的脱盐的产水和浓缩液。本发明具有如下优点:本发明通过PH的周期性变化,令水体中的细菌等微生物几乎无法生存,可以大大减轻细菌及其分泌物的污染。由于避免了反渗透膜的污染,所以回收率可以大大增加,对于一般中水回用,两级反渗透共同处理,回收率可以达到95%以上。本发明克服了反渗透膜水处理技术中的薄弱环节,使反渗透膜能够高效、低成本的连续运行。

Description

一种高回收率、耐污染的反渗透膜水处理方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种反渗透膜(RO)处理受一定污染的水体的方法,尤其是涉及一种高回收率、耐污染的反渗透膜的水处理方法。该水处理方法在处理受一定污染的水体时,能有効防止反渗透膜受污染,并能够高效率,低成本连续运行,能以最大限度得到干净的水。
背景技术
[0002] 现有技术中,反渗透膜水处理技术,可以去除水中的细菌、病毒、胶体、有机物和98%以上的溶解性盐类、分子量大于100的化合物,胶体等物质,得到比较纯净的水。经过近40年的发展,反渗透已经成为水中脱盐及制造纯水的最主要技术装备.近10年来,由于工农业的快速发展,淡水已经成为稀缺资源,利用中水制取净水成为重要的淡水来源
之一 O
[0003] 虽然很多中水中的污染物比较简单,例如只有C0D,或只有过多一价盐,或只有悬浮物,经过简单的处理就可以比较干净,从而得到可以回用的干净的水,与其对应的处理技术有MBR等生化处理技术、一般脱盐技术、超滤等过滤技术。然而更多的废水中的污染物比较复杂,其中可能含有过多的盐份,过多的硬度,重金属,各种有机物(表现为C0D),大量悬浮物,硅类,硼类,钡类,锶类等杂质,常见的水处理技术将很难处理该类中水,或只能得到很少的一部分干净的水,使水的利用率大大降低,并不能有效降低排污量。
[0004] 典型的中水,水中的COD小于200ppm,常见在30-80ppm ;盐份小于5000ppm,常见在1000-3000ppm ;硬度小于1500ppm,常见在200_800ppm ;硅硼一般小于150ppm,更多的在20-50ppm,重金属钡银等含量小于50ppm,更多的在l-10ppm。反渗透技术经常被采用来处理该类中水,尤其在中国北方,基于中水回用的反渗透系统超过100套。然而本发明人在调查其中部分运行的系统时,发现每套系统都有或多或少的不足之处,这些不足之处包括回用率低(一般小于70%),反渗透膜清洗频繁,受污染严重,寿命短。在所见的系统中有两套装置由于过多的污染,几乎无法运行。
[0005] 降低回收率是非常有效的降低反渗透膜污染的方法,这点非常容易理解,因为在回收率降低以后,反渗透浓水部分的污染物的浓度将相对低一些,污染膜的情况也会相对低一些。不过,该方法和高效率回用废水的出发点相违背,不能够采取。
[0006] 比较简单的降低膜污染的方法是增加阻垢剂或调酸运行,来控制反渗透膜的结垢性污染并降低硅类污染,然而却无法阻止细菌性污染,COD污染,其回用率比较低(小于75%)并且需要频繁的化学清洗来去掉膜上的其他部分结垢污染,细菌污染,硅类污染,COD吸附污染等。频繁的清洗同时还带来有效的运行周期短,膜效率降低,寿命变短。
[0007] 中国专利ZL 97197289.3中,发明人公开了一种可以提高反渗透膜运行效率和减少污染的方法,并得到一定程度的推广,然而该技术有三个基本预处理要求,即硬度要求为零,碱度要求小于0.5PPM,最好是零,溶解性C02要求小于05PPM,最好是零。这些要求,使得预处理变得非常复杂,并且该技术要求PH最好在10以上运行,这也大大降低了反渗透膜的运行寿命。该技术的另外一个不足是长期在高PH运行,一些在高PH可能会析出的有机物会不断浓缩并污染反渗透,这些物质包含大部分有机叔氨类,酮类有机物质。
[0008] 该技术调整PH到10以上的主要有两个目的,一是在高PH时,硅硼类物质可以有效溶解,从而避免了其对反渗透膜的污染。另外一个目的是高PH时,水中部分有机物会被离子化而溶解度大大增加,减轻了该类COD对反渗透膜的污染。这些有机物主要是有机酸类物质,例如腐殖酸。然而,对于酮类,叔胺类有机物,并不能在高PH下被离子化,反而溶解度会减少,所以对于该类物质,低PH确可以有效的增加其在水中的溶解度。
发明内容
[0009] 本发明的目的是针对现有技术不足之处而提供一种高回收率、耐污染的反渗透膜水处理方法。该方法能够适合处理含COD小于200ppm,硬度小于3000ppm,重金属小于50ppm,盐分小于40000ppm的中水,并得到干净的产水及盐分超过60000ppm的浓水。
[0010] 本发明通过以下技术方案于以实现:一种高回收率、耐污染的反渗透膜水处理方法,其特征在于,步骤如下:
步骤一、去除待处理污水水体的硬度,采用化学软化法,使得水体硬度以碳酸钙计小于400ppm ;
步骤二、澄清过滤,澄清采用平流沉淀池澄清过滤,澄清时加混凝剂以增加沉淀速度,过滤可以采用沙滤器,连续微滤,或连续超滤中的一种或两种串联,过滤后,待处理污水的浊度小于1,SDI小于2 ;
步骤三、按一定规律连续调解进水PH后进入反渗透操作单元,所述连续调解进水PH指连续控制反渗透浓水的PH,PH在2.5-11范围内变化,所述按一定规律为PH相对于时间的变化规律,变化为在一个 时间周期内,PH由开始最低值增加到最高值,再由最高值降低到开始时最低值;
步骤四,连续运行反渗透,得到比较干净的脱盐的产水和浓缩液,所述产水的PH为中性,或弱酸性、或弱碱性,所述浓缩液含有浓缩的盐和原水中含有的其他杂质。
[0011] 所述步骤一中的水体硬度以碳酸钙计小于200ppm。
[0012] 所述步骤二中的混凝剂为铁盐类的聚合硫酸铁.所述步骤二中的混凝剂为高分子类的PAM。
[0013] 所述步骤三中的进水PH在4-10.5范围内变化。
[0014] 所述步骤三中的进水PH相对于时间的变化规律的曲线为正弦波,或折线,或阶梯线。
[0015] 所述步骤三中的一个时间周期为0-24小时。
[0016] 所述步骤三中的一个时间周期为2- 4小时。
[0017] 本发明的积极效果是:本发明提出的一种高回收率、耐污染的反渗透膜水处理方法,具有如下优点:本发明通过PH的周期性变化,令水体中的细菌等微生物几乎无法生存,可以大大减轻细菌及其分泌物的污染。由于避免了反渗透膜的污染,所以回收率可以大大增加,对于一般中水回用,两级反渗透共同处理,回收率可以达到95%以上。本发明克服了反渗透膜水处理技术中的薄弱环节,使反渗透膜能够高效、低成本的连续运行,以最大限度得到干净的水,取得了显著的进步。[0018] 具体实施方式:
下面对具体实施方式作详细说明:一种高回收率、耐污染的反渗透膜水处理方法,步骤如下:
步骤一、去除待处理污水的硬度,采用化学软化法,使得水体硬度以碳酸钙计小于400ppm,优选小于200ppm。对于硬度小于上述目标值的水体,也拟采用化学软化法处理,因为该方法还可以去水体中可能存在的过多的硅,磷酸根,重金属,钡,锶。
[0019] 步骤二、澄清过滤,澄清采用平流沉淀池澄清过滤,因为平流沉淀池比较容易处理化学软化法的污泥和可能的结垢。也可以采用其他的澄清方法。澄清时加混凝剂以增加沉淀速度,混凝剂优选铁盐类的聚合硫酸铁、或高分子类的PAM。过滤可以采用沙滤器,连续微滤,或连续超滤中的一种或两种串联,过滤后,待处理污水的浊度小于1,SDI小于2。
[0020] 步骤三、按一定规律连续调解进水PH后进入反渗透操作单元,所述连续调解进水PH指连续控制反渗透浓水的PH,PH在2.5-11范围内变化,优选的范围为PH在4-10.5范围内变化。所述按一定规律为连续调解进水的PH相对于时间的变化规律,变化规律的曲线为正弦波,或折线,或阶梯线。在实际操作中,若要求出水和浓水中PH变化更平滑,那末要求反渗透浓水的PH平滑过渡,则变化规律的曲线为正弦波,若中水中硬度不高,而COD比较高时,例如超过IOOppm,则曲线为用折线,在正常情况下反渗透浓水的PH变化规律的曲线为阶梯线,采用阶梯线,控制相对容易实现。变化规律为在一个时间周期内,PH由开始最低值增加到最高值,再由最高值降低到开始时最低值。一个时间周期为0-24小时范围内选择,优选为2- 4小时。
[0021] 当进水的PH在酸性PH周期中,钙镁等结垢不会产生,而硅,硼在酸性条件下可能结垢的物质,由于没 有足够的成核时间,无法形成有效垢,并且即使形成的微量垢,也会在碱性周期中被溶解而去除。同时在酸性周期中,一些在氢离子作用下可以离子化的有机物可以有效溶解,大大防止了该类有机物对反渗透膜的污染。当进水的PH在碱性周期中,硅硼等物质的溶解度大大增加,不会有垢的产生;钙镁锶钡等结垢物质由于时间比较短,没有足够的成核时间,无法形成致密的垢,微量疏松的垢在酸性周期中则被有效去除。同时在碱性周期中,一些在氢氧根离子作用下可以离子化的有机物可以有效溶解,大大防止了该类有机物对反渗透膜的污染。这样经过进水的PH周期性变化,水体中的细菌等微生物几乎无法生存,可以大大减轻细菌及其分泌物的污染。通常微生物污染在一般的反渗透操作中,是非常严重的一件事情。
[0022] 步骤四,连续运行反渗透,得到比较干净的脱盐的产水和浓缩液,所述产水的PH为中性,或弱酸性、或弱碱性,这主要决定于再调整PH值时所加的酸量。产水的含盐量可以通过原水中的盐量和反渗透的脱盐率方便的计算到。所述浓缩液含有浓缩的盐和原水中含有的其他杂质。反渗透运行的压力和通量可以通过通用反渗透运行软件计算,也可以在实际运行中寻找。
[0023] 下面结合实施例对本发明作进一步的描述:
实施例一
某煤化工厂综合废水是由循环水排污水,经生化处理的煤气洗涤水共同组成,其中COD在50ppm左右,总硅在50ppm左右,总硬在800ppm左右,电导在3000us左右。该废水首先经过化学软化,澄清,总硬度为120 ppm,再经过砂滤和连续超滤过滤,出水浊度为0.1NTU, SDI为2,该水再经过自动加酸调节系统,进入第一级RO处理,浓水PH控制周期为2小时,2小时周期内PH-时间曲线为阶梯曲线,其中在PH=5经历30分钟,PH=6经历30分钟,PH=9经历30分钟,PH=I0.5经历30分钟。该反渗透系统产水率为83%,产水电导在80us左右,产水COD为5左右。连续运行2个月,没有任何反渗透膜污染的情况发生。而用传统的运行模式,在化学软化后调整PH在6.5-6.8左右运行,同时增加阻垢剂,杀菌剂,还原剂,等多种作用下,系统运行I个月即发现明显污染,经过化学清洗后得到恢复,化学清洗分析发现,污染物主要是有机物和细菌污染。
[0024] 实施例二
实施例一产生的浓水汇集在浓水箱中,微微浑浊,PH在8左右,经过砂滤过滤后,再用烧碱将其PH调到10.5,发现有少量絮凝体出现,经过超滤过滤后,测定各指标分别为:COD在200ppm左右,总硬在200ppm左右,电导在15000us左右,总硅在120ppm左右,PH为10.5左右。该水再经过自动加酸调节系统,进入第二级RO处理,浓水PH控制周期为2小时,2小时周期内P H-时间曲线为阶梯曲线,其中在PH=5经历40分钟,PH=6经历20分钟,PH=9经历20分钟,PH=I0.5经历40分钟。该反渗透系统产水率为70%,产水电导在900us左右,产水COD为10左右。连续运行2个月,没有任何反渗透膜污染的情况发生。而用传统的运行模式,在化学软化后调整PH在6.5-6.8左右运行,同时增加阻垢剂,杀菌剂,还原剂,等多种作用下,系统运行2周即发现明显污染,经过化学清洗无法全部恢复,化学清洗分析发现,污染物主要是有机物,硅污染和细菌污染。
[0025] 实施例三:
某炼油化工厂综合废水是由循环水排污水,经生化处理的生活污水共同组成,其中COD在30ppm左右,总硅在50ppm左右,总硬在500ppm左右,电导在2800us左右。该废水首先经过化学软化,澄清,总硬度为110 ppm,再经过砂滤和连续超滤过滤,出水浊度为
0.1NTU, SDI为2,该水再经过自动加酸调节系统,进入第一级RO处理,浓水PH控制周期为4小时,4小时周期内PH-时间曲线为正弦曲线,其中谷底为PH=5,谷峰为PH=Il,中值为PH=8.该反渗透系统产水率为85%,产水电导在60us左右,产水COD为5左右。连续运行2个月,没有任何反渗透膜污染的情况发生。而用传统的运行模式,在化学软化后调整PH在6.5-6.8左右运行,同时增加阻垢剂,杀菌剂,还原剂,等多种作用下,系统运行I个月即发现明显污染,经过化学清洗后得到回复,化学清洗分析发现,污染物主要是有机物和细菌污染。
[0026] 上面实施例描述了本发明的实施方式,实施例给出的结构并不构成对本发明的限制,本领域内熟练的技术人员可依据实示需要做出调整,在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改均在保护范围内。

Claims (8)

1.一种高回收率、耐污染的反渗透膜水处理方法,其特征在于,步骤如下: 步骤一、去除待处理污水水体的硬度,采用化学软化法,使得水体硬度以碳酸钙计小于400ppm ; 步骤二、澄清过滤,澄清采用平流沉淀池澄清过滤,澄清时加混凝剂以增加沉淀速度,过滤可以采用沙滤器,连续微滤,或连续超滤中的一种或两种串联,过滤后,待处理污水的浊度小于1,SDI小于2 ; 步骤三、按一定规律连续调解进水PH后进入反渗透操作单元,所述连续调解进水PH指连续控制反渗透浓水的PH,PH在2.5-11范围内变化,所述按一定规律为PH相对于时间的变化规律,变化为在一个时间周期内,PH由开始最低值增加到最高值,再由最高值降低到开始时最低值; 步骤四,连续运行反渗透,得到比较干净的脱盐的产水和浓缩液,所述产水的PH为中性,或弱酸性、或弱碱性,所述浓缩液含有浓缩的盐和原水中含有的其他杂质。
2.根据权利要求1所述的高回收率、耐污染的反渗透膜水处理方法,其特征在于,所述步骤一中的水体硬度以碳酸钙计小于200ppm。
3.根据权利要求1所述的高回收率、耐污染的反渗透膜水处理方法,其特征在于,所述步骤二中的混凝剂为铁盐类的聚合硫酸铁。
4.根据权利要求1所述的高回收率、耐污染的反渗透膜水处理方法,其特征在于,所述步骤二中的混凝剂为高分子类的PAM。
5.根据权利要 求1所述的高回收率、耐污染的反渗透膜水处理方法,其特征在于,所述步骤三中的进水PH在4-10.5范围内变化。
6.根据权利要求1所述的高回收率、耐污染的反渗透膜水处理方法,其特征在于,所述步骤三中的进水PH相对于时间的变化规律的曲线为正弦波,或折线,或阶梯线。
7.根据权利要求1所述的高回收率、耐污染的反渗透膜水处理方法,其特征在于,所述步骤三中的一个时间周期为0-24小时。
8.根据权利要求1所述的高回收率、耐污染的反渗透膜水处理方法,其特征在于,所述步骤三中的一个时间周期为2- 4小时。
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