CN105217861A - 一种反渗透浓水的处理方法 - Google Patents

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张新妙
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Abstract

本发明涉及一种反渗透浓水的处理方法，针对双膜工艺中的反渗透工艺所产生的反渗透浓水，首先采用纳滤膜去除反渗透浓水中的有机物和钙、镁等结垢离子，纳滤产水再进入反渗透系统进一步浓缩，浓缩后的纳滤产水再进入膜蒸馏系统进行处理回用；纳滤系统产生的浓水加入碱除去钙、镁等结垢离子及部分有机物，而后通过粉末活性炭吸附处理后达标排放。本发明所述的反渗透浓水的处理方法，首先采用纳滤技术去除对后续反渗透膜造成污染的有机物和钙、镁等结垢离子，保证了反渗透系统的稳定运行，之后再采用反渗透系统将纳滤产水进一步浓缩，大大减少了膜蒸馏进水量，提高了反渗透浓水的回收率，节约了反渗透浓水处理成本，具有很好的经济效益和社会效益。

Description

一种反渗透浓水的处理方法
技术领域
本发明涉及污水的处理方法，具体说是一种反渗透浓水的处理方法，尤指一种将反渗透浓水处理后回用的方法。所述反渗透浓水为双膜工艺中的反渗透工艺所产生的反渗透浓水。
背景技术
双膜工艺因其流程简单、操作方便、占地面积小等优点，被广泛的应用于工业废水的深度处理与回用中。然而，双膜工艺中的反渗透工艺在制备纯净回用水的同时，也产生了污染物浓度较高的浓水(即反渗透浓水)，且反渗透浓水的水量通常占回用水水量的三分之一，因此，反渗透浓水的处理与排放问题日益突出。
双膜工艺中的反渗透工艺排放的反渗透浓水具有以下特点：
①COD质量浓度高，一般在100mg/L以上；
②可生化性差，主要污染物是一些高级脂肪烃、多环芳烃、多环芳香化合物等难降解有机物；
③色度高，污染物分子中含有偶氮基、硝基、硫化羟基等双键发色团；
④含盐量高。
由于反渗透浓水具有以上特点，如果未经过处理直接排放将会对环境造成二次污染，因此迫切需要开发一种高效的反渗透浓水处理技术，弥补双膜工艺中的反渗透处理过程的不足，实现节水减排。
当前，反渗透浓水的处理方法主要包括：高级氧化法、吸附法和膜蒸馏法等。其中，高级氧化法以光催化氧化、臭氧氧化和电催化氧化为主。
专利CN101723485A在待处理的反渗透浓水中加入氧化剂进行氧化反应，将反渗透浓水中的有机物氧化为二氧化碳和水，氧化反应结束后的废水直接排放；专利CN102070238A在常温常压条件下采用臭氧催化氧化工艺对炼油废水反渗透浓水进行处理，以去除反渗透浓水中的COD和石油类污染物；专利CN102344229A采用过氧化氢协同臭氧氧化+生化的处理工艺对反渗透浓水进行处理，使反渗透浓水中难降解的有机物部分氧化，通过改变部分有机物的分子结构使其转化为可生物降解的物质，然后转入生化反应池进行生化处理；专利CN102040312A采用叠片过滤器+多相催化臭氧氧化反应+臭氧破坏塔+生化反应池工艺流程对反渗透浓水进行处理，处理后的污水均能达标排放。以上这些处理方法均是将反渗透浓水中的有机物进行降解处理以实现达标排放，且各种氧化过程中需要加入的氧化剂较多，投资成本较高。
专利CN101481196和CN102502908A则采用活性炭对反渗透浓水进行处理，活性炭是比较好的有机物吸收剂，但是运行过程中要考虑活性炭的再生等问题。
专利CN101928089A、CN101928088A通过蒸发浓缩工艺处理反渗透浓水，提高了反渗透工艺的回收率，达到了废水的零排放，但能耗较高，且操作条件苛刻。
专利CN102139984A和CN103373786A采用膜蒸馏工艺，在常压下利用温差处理反渗透浓水得到纯水，但所需经济成本较高。
因此开发一种操作简单、去除效果好、运行稳定的反渗透浓水处理工艺是非常必要的。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种反渗透浓水的处理方法。本发明所述的反渗透浓水的处理方法，首先采用纳滤膜去除反渗透浓水中的有机物和钙、镁等结垢离子，纳滤产水再进入反渗透系统进一步浓缩，浓缩后的纳滤产水(即反渗透系统的反渗透产水，反渗透浓缩液)再进入膜蒸馏系统进行处理后回用；纳滤系统产生的浓水加入碱，经絮凝沉淀后除去钙、镁等结垢离子及部分有机物，而后通过粉末活性炭吸附处理后达标排放。本发明首先采用纳滤技术去除对后续反渗透膜造成污染的有机物和钙、镁等结垢离子，保证了反渗透系统的稳定运行，之后再采用反渗透系统将纳滤产水进一步浓缩，大大减少了膜蒸馏进水量，提高了反渗透浓水的回收率，节约了反渗透浓水处理成本，具有很好的经济效益和社会效益。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种反渗透浓水的处理方法，其特征在于：针对双膜工艺中的反渗透工艺所产生的反渗透浓水，首先采用纳滤膜去除反渗透浓水中的有机物和钙、镁等结垢离子，纳滤产水再进入反渗透系统进一步浓缩，浓缩后的纳滤产水再进入膜蒸馏系统进行处理回用；
纳滤系统产生的浓水加入碱，通过絮凝沉淀除去钙、镁等结垢离子及部分有机物，而后通过粉末活性炭吸附处理后达标排放。
在上述技术方案的基础上，具体包括以下操作：
步骤1：反渗透浓水进入纳滤系统，通过纳滤膜除去反渗透浓水中大部分的有机物和钙、镁等结垢离子，得到纳滤浓水和纳滤产水；
步骤2：纳滤浓水进行加碱处理，调节其pH值，絮凝沉淀去除纳滤浓水中的钙、镁等结垢离子及部分的有机物，而后再通过粉末活性炭进行吸附处理，吸附处理后的纳滤浓水达标排放；
步骤3：纳滤产水进入反渗透系统进行进一步浓缩处理，得到浓缩后的纳滤产水和反渗透产水；
步骤4：浓缩后的纳滤产水进入膜蒸馏系统进行处理，得到膜蒸馏产水，膜蒸馏产水和反渗透产水进行回用。
在上述技术方案的基础上，步骤1所述的纳滤系统所用的纳滤膜对二价及以上的高价离子及有机物具有很好的脱除效果，对一价离子没有脱除效果。
在上述技术方案的基础上，纳滤系统的运行压力为0.3～1.5MPa，系统回收率为50～80％。
在上述技术方案的基础上，步骤2所投加的碱为氢氧化钠，控制纳滤浓水pH为9.0～10.0。
在上述技术方案的基础上，控制纳滤浓水pH为9.5～10.0。
在上述技术方案的基础上，步骤2所述粉末活性炭投加量为100-200mg/L。
在上述技术方案的基础上，步骤2所述粉末活性炭投加量为150-200mg/L。
在上述技术方案的基础上，步骤3所述反渗透系统的运行压力为1.0～5.0MPa，系统回收率为50～80％。
在上述技术方案的基础上，步骤3所述反渗透系统的运行压力为1.0～2.0MPa。
在上述技术方案的基础上，步骤4所述膜蒸馏系统的真空度为-0.08～-0.09MPa，进水温度70～80℃，脱盐率大于99％。
在上述技术方案的基础上，真空度优选值-0.08～-0.085MPa，进水温度优选值75-80℃。
本发明所述的反渗透浓水的处理方法，有益效果是：
1、本发明选取的反渗透工艺处理效率高，操作简单，工艺成熟，且无相变转变，节省能量；
2、本发明选取的纳滤膜对分子量介于200～1000之间的大分子有机物具有很好的去除效果，且纳滤膜本身的抗污染能力强，不易发生吸附，污染发生后容易清洗；同时纳滤膜具有离子选择性，在膜上或膜中带有荷电基团，在较低运行压力下，仍然对有机物和高价盐具有非常高的截留效果；
3、本发明选取的粉末活性炭，价格便宜，吸附速度快，设备投资省，对短期突发性水质变化有较强的适应能力。
通过本发明的处理方法，不但保证了反渗透浓水的达标排放，而且大大提高了反渗透浓水的回收率，节约了反渗透浓水处理成本，具有很好的经济效益和社会效益。
与现有技术相比，本发明的实质性区别在于：
本发明采用反渗透系统将反渗透浓水进一步浓缩，减少了后续膜蒸馏系统的进水量，节约了反渗透浓水处理成本；将反渗透产水和膜蒸馏产水进行污水回用，提高了污水回收率及污水回用的质量；选取纳滤作为反渗透系统的一个前期预处理，脱除了对反渗透系统造成污染的有机物和钙、镁等结垢离子，不但保证了反渗透系统的稳定运行，而且减少了后续膜蒸馏系统的污染问题；选取加碱处理及粉末活性炭吸附的工艺，脱除了纳滤系统产生的浓水中的有机物和钙、镁等结垢离子，保证了污水的达标排放。
具体实施方式
本发明所述的反渗透浓水的处理方法，具体包括以下操作：
步骤1：反渗透浓水(指双膜工艺中的反渗透工艺所产生的反渗透浓水)进入纳滤系统，通过纳滤膜除去反渗透浓水中大部分的有机物和钙、镁等结垢离子，得到纳滤浓水(纳滤系统产生的浓水)和纳滤产水；
步骤2：纳滤浓水进行加碱处理，调节其pH值，絮凝沉淀去除纳滤浓水中的钙、镁等结垢离子及部分的有机物，而后再通过粉末活性炭进行吸附处理，吸附处理后的纳滤浓水达标排放；
步骤3：纳滤产水进入反渗透系统进行进一步浓缩处理，得到浓缩后的纳滤产水和反渗透产水；
步骤4：浓缩后的纳滤产水进入膜蒸馏系统进行处理，得到膜蒸馏产水，膜蒸馏产水和反渗透产水进行回用。例如：可作为新鲜水用于其他工业用水。每个地方新鲜水水质不同，但膜蒸馏产水和反渗透产水均能满足。
在上述方案的基础上，步骤1所述的纳滤系统所用的纳滤膜对二价及以上的高价离子及有机物具有很好的脱除效果，对一价离子没有脱除效果。如NF200-270，纳滤系统的运行压力为0.3～1.5MPa，系统回收率(系统回收率是所得到的产水与系统总进水的比值，即产水回收率)为50～80％。
在上述方案的基础上，步骤2所投加的碱为氢氧化钠，控制纳滤浓水pH为9.0～10.0。优选控制纳滤浓水pH为9.5～10.0。
在上述方案的基础上，步骤2所述粉末活性炭投加量为100-200mg/L。任意市售粉末活性炭都可以使用，优选投加量为150～200
在上述方案的基础上，步骤3所述反渗透系统的运行压力为1.0～5.0MPa，系统回收率(产水回收率)为50～80％。对反渗透系统没有特殊要求，一般反渗透系统即可，运行压力优选值1.0～2.0MPa。
在上述方案的基础上，步骤4所述膜蒸馏系统的真空度为-0.08～-0.09MPa，进水温度70～80℃，脱盐率大于99％。一般膜蒸馏即可，真空度优选值-0.08～-0.085MPa，进水温度优选值75-80℃。
以下为若干具体实施例。
实施例1
某反渗透浓水，水质见表1。浓水经高压泵进入纳滤(NF200-270)系统，纳滤系统运行压力为0.6MPa，系统回收率为60％，得到纳滤系统的浓水和纳滤产水；纳滤产水经高压泵进入反渗透系统进行进一步浓缩处理，得到反渗透浓缩液和反渗透产水，其中，反渗透膜为BW30-400FR，反渗透系统的运行压力为1.3MPa，系统回收率为60％，反渗透产水回用，反渗透浓缩液进入膜蒸馏(S6-2型)系统进行蒸馏处理，膜蒸馏系统的真空度为-0.085MPa，温度为80℃，膜蒸馏产水进行回用；纳滤系统的浓水加入氢氧化钠，调节其pH为9.5，去除纳滤系统的浓水中的钙、镁等结垢离子及部分的有机物，之后再投加粉末活性炭进行吸附处理，投加量为200mg/L，吸附处理后的污水达标排放。
各处理单元出水水质见表1，从表1可以看出，反渗透产水和膜蒸馏产水水质较好，完全可以回用，经粉末活性炭处理后的纳滤系统的浓水，其COD降低至96mg/L，可达标排放。
表1处理前后反渗透浓水的水质
项目 RO浓水 纳滤产水 反渗透产水 膜蒸馏产水 活性炭产水
pH 6.52 \ \ \ \
电导率，μS/cm 12988 5987 97.5 262.6 \
Mg2+，mg/L 262.23 60.31 4.0 9.3 \
Ca2+，mg/L 581.13 130.65 3.5 8.2 \
Cl-，mg/L 2590 2698 87.3 158.69 \
SO4 2-，mg/L 1256.81 130.25 2.5 5.6 \
CODCr，mg/L 146 32.12 5.8 8.7 96
实施例2
另取一反渗透浓水，水质见表2。浓水经保安过滤器进入纳滤(NF200-270)系统，纳滤系统运行压力为0.5MPa，系统回收率为65％，得到纳滤系统的浓水和纳滤产水；纳滤产水经高压泵进入反渗透系统进行进一步浓缩处理，得到反渗透浓缩液和反渗透产水，其中，反渗透膜为BW30-400FR，反渗透系统的运行压力为1.2MPa，系统回收率为70％，反渗透产水回用，反渗透浓缩液进入膜蒸馏(S6-2型)系统进行蒸馏处理，膜蒸馏系统的真空度为-0.09MPa，温度为75℃，膜蒸馏产水进行回用；纳滤系统的浓水加入氢氧化钠，调节其pH为10.0，去除纳滤系统的浓水中的钙、镁等结垢离子及部分的有机物，之后再投加粉末活性炭进行吸附处理，投加量为150mg/L，吸附处理后的污水达标排放。
各处理单元出水水质见表2，从表2可以看出，反渗透产水和膜蒸馏产水水质较好，完全可以回用，经活性炭处理后的纳滤系统的浓水，其COD降低至92mg/L，可达标排放。
表2反渗透浓水水质
项目 RO浓水 纳滤产水 反渗透产水 膜蒸馏产水 活性炭产水
pH 7.2
电导率，μS/cm 10965 4654 101.2 285.3 \
Mg2+，mg/L 186.25 44.7 2.1 8.5 \
Ca2+，mg/L 298.1 74.51 2.7 6.5 \
Cl-，mg/L 2642 2781 96.8 201.89 \
SO4 2-，mg/L 1087 105.7 1.5 6.2 \
CODCr，mg/L 107 24.81 3.6 7.6 92
实施例3
另取一反渗透浓水，水质见表3。浓水经保安过滤器进入纳滤(NF90)系统，纳滤系统运行压力为0.9MPa，系统回收率为50％，得到纳滤系统的浓水和纳滤产水；纳滤产水经高压泵进入反渗透系统进行进一步浓缩处理，得到反渗透浓缩液和反渗透产水，其中，反渗透膜为BW30-400FR，反渗透系统的运行压力为1.5MPa，系统回收率为60％，反渗透产水回用，反渗透浓缩液进入膜蒸馏(S6-2型)系统进行蒸馏处理，膜蒸馏系统的真空度为-0.085MPa，温度为75℃，膜蒸馏产水进行回用；纳滤系统的浓水加入氢氧化钠，调节其pH为10.0，去除纳滤系统的浓水中的钙、镁等结垢离子及部分的有机物，之后再投加粉末活性炭进行吸附处理，投加量为180mg/L，吸附处理后的污水达标排放。
各处理单元出水水质见表2，从表2可以看出，反渗透产水和膜蒸馏产水水质较好，完全可以回用，经活性炭处理后的纳滤系统的浓水，其COD降低至83.7mg/L，可达标排放。
表3反渗透浓水水质
项目 RO浓水 纳滤产水 反渗透产水 膜蒸馏产水 活性炭产水
电导率，μS/cm 14514 5142 251.2 275 \
Mg2+，mg/L 577.5 116 5.8 5.6 \
Ca2+，mg/L 935 234 25.3 21.5 \
Cl-，mg/L 1201 1195 68 104 \
SO4 2-，mg/L 1347 135.8 4.8 2.5 \
CODCr，mg/L 279 69.8 2.4 4.3 83.7
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (12)

1.一种反渗透浓水的处理方法，其特征在于：针对双膜工艺中的反渗透工艺所产生的反渗透浓水，首先采用纳滤膜去除反渗透浓水中的有机物和钙、镁等结垢离子，纳滤产水再进入反渗透系统进一步浓缩，浓缩后的纳滤产水再进入膜蒸馏系统进行处理回用；
纳滤系统产生的浓水加入碱，通过絮凝沉淀除去钙、镁等结垢离子及部分有机物，而后通过粉末活性炭吸附处理后达标排放。
2.如权利要求1所述的反渗透浓水的处理方法，其特征在于，具体包括以下操作：
步骤1：反渗透浓水进入纳滤系统，通过纳滤膜除去反渗透浓水中大部分的有机物和钙、镁等结垢离子，得到纳滤浓水和纳滤产水；
步骤2：纳滤浓水进行加碱处理，调节其pH值，絮凝沉淀去除纳滤浓水中的钙、镁等结垢离子及部分的有机物，而后再通过粉末活性炭进行吸附处理，吸附处理后的纳滤浓水达标排放；
步骤3：纳滤产水进入反渗透系统进行进一步浓缩处理，得到浓缩后的纳滤产水和反渗透产水；
步骤4：浓缩后的纳滤产水进入膜蒸馏系统进行处理，得到膜蒸馏产水，膜蒸馏产水和反渗透产水进行回用。
3.如权利要求2所述的反渗透浓水的处理方法，其特征在于：步骤1所述的纳滤系统所用的纳滤膜对二价及以上的高价离子及有机物具有很好的脱除效果，对一价离子没有脱除效果。
4.如权利要求2所述的反渗透浓水的处理方法，其特征在于：纳滤系统的运行压力为0.3～1.5MPa，系统回收率为50～80％。
5.如权利要求2所述的反渗透浓水的处理方法，其特征在于：步骤2所投加的碱为氢氧化钠，控制纳滤浓水pH为9.0～10.0。
6.如权利要求5所述的反渗透浓水的处理方法，其特征在于：控制纳滤浓水pH为9.5～10.0。
7.如权利要求2所述的反渗透浓水的处理方法，其特征在于：步骤2所述粉末活性炭投加量为100-200mg/L。
8.如权利要求2所述的反渗透浓水的处理方法，其特征在于：步骤2所述粉末活性炭投加量为150-200mg/L。
9.如权利要求2所述的反渗透浓水的处理方法，其特征在于：步骤3所述反渗透系统的运行压力为1.0～5.0MPa，系统回收率为50～80％。
10.如权利要求9所述的反渗透浓水的处理方法，其特征在于：步骤3所述反渗透系统的运行压力为1.0～2.0MPa。
11.如权利要求2所述的反渗透浓水的处理方法，其特征在于：步骤4所述膜蒸馏系统的真空度为-0.08～-0.09MPa，进水温度70～80℃，脱盐率大于99％。
12.如权利要求11所述的反渗透浓水的处理方法，其特征在于：真空度优选值-0.08～-0.085MPa，进水温度优选值75-80℃。
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