CN112125466A - 一种反渗透浓水的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种反渗透浓水的处理方法，包括如下步骤：S1、将反渗透浓水进行除硬和过滤处理，得到除硬过滤出水；S2、将所述除硬过滤出水进行臭氧氧化处理，得到臭氧氧化出水；S3、将所述氧化出水进行反硝化处理，得到反硝化出水；S4、将所述反硝化出水进行吸附处理，得到吸附处理出水。本发明提供的反渗透浓水的处理方法可以有效去除反渗透浓水中的有机污染物、盐类、硬度、总氮、溶硅等，处理后的出水的COD≤50mg/L、总氮(以N元素计)≤15mg/L。

Description

一种反渗透浓水的处理方法
技术领域
本发明涉及一种反渗透浓水的处理方法。
背景技术
随着双膜工艺广泛地应用于石化企业污水深度处理及回用，反渗透浓水的产生量也越来越大。相较于进水水质，反渗透浓水浓缩倍数可达3-4倍。反渗透膜仅允许溶剂水通过，将大部分无机离子、有机污染物等截留，因此反渗透浓水有机物浓度相对较高且难生物降解物所占比例较大，盐含量、电导率、总硬度偏高，难于达到排放标准的要求。随着国家环保政策对COD排放标准的提高，反渗透浓水提标成为石油石化行业污水提标的技术关键，反渗透浓水达标排放技术成为环保领域和石油石化的工作重点和热点问题。
专利CN109205786A，名称“一种反渗透浓水的生物膜处理方法”，公开涉及一种反渗透浓水的生物膜处理方法。该方法采用膜曝气生物膜反应器，生物膜中含多种耐盐的功能菌群，氧气和污染物从两侧进入生物膜内，可同时去除反渗透浓水中的碳氮污染物。该法仅采用生物膜法处理，受反渗透浓水高盐度和难降解有机物的影响，微生物的培养和驯化效果无法稳定保证，且该法对污水中硬度无法有效去除，出水难以稳定达标。
因而，如何提供一种能够有效去除反渗透浓水中的有机污染物、盐类、硬度和溶硅的方法，实现反渗透浓水的达标排放是本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
为了实现反渗透浓水达标排放，本发明针对反渗透浓水的水质特征，提供了一种反渗透浓水的处理方法，通过将反渗透浓水进行除硬过滤、臭氧氧化、反硝化处理以及吸附处理，有效去除反渗透浓水中的有机污染物、盐类、硬度和溶硅等，各项指标可满足达标排放要求。
根据本发明的一个方面，提供了一种反渗透浓水的处理方法，包括如下步骤：
S1、将反渗透浓水进行除硬和过滤处理，得到除硬过滤出水，过滤采用膜过滤，膜过滤所使用的膜材料为聚四氟乙烯，膜孔径为0.15-0.25μm；
S2、将所述除硬过滤出水进行臭氧氧化处理，得到臭氧氧化出水；
S3、将所述氧化出水进行反硝化处理，得到反硝化出水；
S4、将所述反硝化出水进行吸附处理，得到吸附处理出水；
其中，反渗透浓水的COD含量为200-300mg/L、以N元素计总氮为30-100mg/L。
根据本发明的优选实施方式，所述反渗透浓水的水质特征包含以下各项中的一项或多项：pH为8-10、电导率为8000-10000μS/cm、SO4 2-含量为1800-2000mg/L、Cl-含量为1000-2000mg/L、Mg2+含量为20-40mg/L、Ca2+含量为80-100mg/L、溶硅80-120mg/L、总碱度为1000-2000、总硬度为350-500。
根据本发明的优选实施方式，所述除硬过滤处理包括将所述反渗透浓水与除硬剂接触反应，然后进行过滤。
根据本发明的优选实施方式，所述除硬剂包括碳酸钠和/或氢氧化钠；和/或，反渗透浓水与除硬剂接触反应15-30min。反渗透浓水与除硬剂接触反应后水的pH为10.5-11.5，优选为10.8-11.5。
根据本发明的优选实施方式，所述过滤采用膜过滤，优选地，膜过滤所使用的膜材料为聚四氟乙烯，膜孔径为0.15-0.25μm。
根据本发明的优选实施方式，所述膜过滤过程中过滤压力为0.08-0.15MPa，膜通量为200-400 L/m2·h。
根据本发明的优选实施方式，所述臭氧氧化处理在催化剂的存在下进行，所述催化剂优选为以三氧化二铝为载体，以镍、钛和铜中的一种或多种为活性组分；臭氧处理过程中臭氧的浓度为15-50mg/L，臭氧的进气量为0.7-1.5L/min，停留时间为0.5-1.5h。
根据本发明的优选实施方式，在臭氧氧化处理之前将除硬过滤出水的pH调整为6-9。
根据本发明的优选实施方式，所述反硝化处理过程中碳氮比为2-3，水力停留时间为6-10h。
根据本发明的优选实施方式，所述吸附处理采用活性炭进行吸附处理，其中活性炭优选为粉末状活性炭或颗粒状活性炭。
根据本发明的优选实施方式，所述活性炭与反硝化生物滤池出水中COD的质量比为2:1-10:1。
上述反渗透浓水的处理方法可以用于污水处理。
本发明提供的反渗透浓水的处理方法可以有效去除反渗透浓水中的有机污染物、盐类、硬度、总氮、溶硅等，处理后的出水的COD≤50mg/L、总氮(以N元素计)≤15mg/L，满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级A标准，实现反渗透浓水的达标排放。
与现有的反渗透浓水的处理方法相比，本发明的处理方法环境适应能力强、更经济、出水水质好。
采用除硬过滤处理反渗透浓水，除硬可防止结垢、堵塞，膜过滤可去部分有机物、悬浮物杂质等，便于后续处理；与高效沉淀池、精密过滤技术相比，设备简单、自动化程度高、环境适应能力强、占地面积少，且有机膜耐污染能力强、通量大。
本发明采用臭氧氧化处理，效果好，可提高污水的可生化性，降低处理成本。
附图说明
图1是本发明的反渗透浓水处理方法的一种实施方式的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行详细说明，但本发明并不受下述实施例限定。
如图1所示，一种反渗透浓水处理方法，包括：
步骤1，反渗透浓水进入高效除硬过滤单元，向其中加入除硬剂，反渗透浓水与除硬剂接触反应，然后进行膜过滤，得到高效除硬过滤出水；过滤得到的滤渣类物质经固化后集中外运处理；
步骤2，高效除硬过滤出水进入臭氧催化氧化单元处理，去除污水中的COD等，得到臭氧催化氧化出水；
步骤3，臭氧催化氧化出水进入反硝化生物滤池单元处理，去除污水中的总氮，得到反硝化生物滤池出水；
步骤4，反硝化生物滤池出水进入活性炭吸附单元处理，经过活性炭吸附单元后，污染物浓度进一步降低，得到活性炭吸附出水，达到达标排放要求。
在上述处理方法中，步骤1中所述反渗透浓水的水质特征包含以下各项中的一项或多项：COD含量为200～300mg/L、pH 8～10、电导率8000～10000μS/cm、SO4 2-1800～2000mg/L、Cl-1000～2000mg/L、Mg2+20～40mg/L、Ca2+80～100mg/L、、溶硅80～120mg/L、总氮30～100mg/L、总碱度1000～2000、总硬度350～500。
优选地，经上述步骤1至步骤4处理后的系统产水COD≤50mg/L、总氮(以N元素计)≤15mg/L，满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级A标准。
优选地，在上述高效除硬过滤单元中，添加的除硬剂为氢氧化钠和碳酸钠，反渗透浓水与除硬剂的反应时间为15～30min，反渗透浓水与除硬剂反应后水的pH控制在10.5-11.5，优选为10.8～11.5，除硬后的过滤形式为膜过滤；膜过滤所使用的膜材料为聚四氟乙烯，膜孔径为0.15-0.25μm，过滤压力为0.08-0.15MPa，膜通量控制在200～400 L/m2·h。
优选地，上述臭氧催化氧化单元中，选用以三氧化二铝为载体，以镍、钛和铜中的一种或多种为活性组分的催化剂，高效除硬过滤出水在进入臭氧催化氧化单元之前，调节pH为6～9，在进行臭氧催化氧化处理的过程中，臭氧浓度为15～50mg/L，进气量0.7～1.5L/min，停留时间0.5～1.5h。
优选地，上述反硝化生物滤池单元中，碳氮比2～3，水力停留时间6～10h。
优选地，上述活性炭吸附单元中，活性炭为粉末活性炭或颗粒活性炭，活性炭的添加量满足活性炭：反硝化生物滤池出水中COD的质量比为2：1～10：1，吸附饱和后的活性炭可作为燃料直接进行燃烧处理。
实施例1
反渗透浓水的主要水质特征包括：COD200mg/L，总氮70mg/L，pH 8.7，电导率9000μS/cm，SO4 2-1900mg/L，Cl-1400mg/L，Mg2+40mg/L，Ca2+80mg/L，溶硅100mg/L，总硬度450，总碱度1600。
处理步骤如下：
步骤1，反渗透浓水进入进入高效除硬过滤单元，加入除硬剂氢氧化钠和碳酸钠，反渗透浓水与除硬剂接触反应后水的pH控制在10，反应25min，之后进行膜过滤，形成高效除硬过滤出水；膜过滤单元过滤压力为0.1MPa，膜材料为聚四氟乙烯，膜孔径0.2μm；滤渣类经固化后集中外运处理。
上述步骤中，膜过滤单元的膜通量控制在300 L/m2·h；膜过滤单元出水硬度小于80。
步骤2，高级除硬过滤出水进入臭氧催化氧化单元处理，进一步去除COD等，形成臭氧催化氧化单元出水，运行条件为臭氧浓度40mg/L，进气量1.1L/min，停留时间0.9h。
上述步骤中，臭氧催化氧化单元出水COD小于70mg/L，溶硅小于1.5mg/L。
步骤3，臭氧催化氧化出水进入反硝化生物滤池单元处理，形成反硝化生物滤池单元出水，碳氮比2.5：1，停留时间10h。
上述步骤中，反硝化生物滤池单元出水总氮≤15mg/L。
步骤4，反硝化生物滤池单元出水进入活性炭吸附单元处理，各污染物浓度进一步降低，形成活性炭吸附单元出水，达到达标排放要求。
上述步骤中，粉末活性炭的投加量为粉末活性炭：反硝化生物滤池出水中COD的质量比为5：1，粉末活性炭吸附后的上清液COD≤50mg/L，吸附饱和后的活性炭可作为燃料直接进行燃烧处理。
经步骤1～步骤4处理后的系统产水经COD≤50mg/L、总氮(以N元素计)≤15mg/L，满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级A标准。
实施例2
反渗透浓水的主要水质特征包括：COD 280mg/L，总氮50mg/L，pH 8.5，电导率10000μS/cm，SO4 2-2000mg/L，Cl-1500mg/L，Mg2+35mg/L，Ca2+100mg/L，溶硅90mg/L，总碱度2000，总硬度500。
处理步骤如下：
步骤1，反渗透浓水进入进入高效除硬过滤单元，加入除硬剂氢氧化钠和碳酸钠，反渗透浓水与除硬剂接触反应后水的pH控制在11，反应20min，之后进行膜过滤，形成高效除硬过滤出水；膜过滤单元过滤压力为0.09MPa，膜材料为聚四氟乙烯，膜孔径0.2μm；滤渣类经固化后集中外运处理。
上述步骤中，膜过滤单元的膜通量控制在350 L/m2·h；膜过滤单元出水硬度小于80mg/L。
步骤2，高效除硬过滤出水进入臭氧催化氧化单元处理，进一步去除COD等，形成臭氧催化氧化单元出水，运行条件为臭氧浓度50mg/L，进气量1.5L/min，停留时间1.1h。
上述步骤中，臭氧催化氧化单元出水COD小于70mg/L，溶硅小于1.5mg/L。
步骤3，臭氧催化氧化出水进入反硝化生物滤池单元处理，形成反硝化生物滤池单元出水，碳氮比2：1，停留时间10h。
上述步骤中，反硝化生物滤池单元出水总氮≤15mg/L。
步骤4，反硝化生物滤池单元出水进入活性炭吸附单元处理，各污染物浓度进一步降低，形成活性炭吸附单元出水，达到达标排放要求。
上述步骤中，粉末活性炭的投加量为粉末活性炭：反硝化生物滤池出水中COD的质量比为8:1，粉末活性炭吸附后的上清液COD≤50mg/L，吸附饱和后的活性炭可作为燃料直接进行燃烧处理。
经步骤1-步骤4处理后的系统产水经COD≤50mg/L、总氮(以N元素计)≤15mg/L，满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级A标准。
实施例3
反渗透浓水的主要水质特征包括：COD250mg/L，总氮35mg/L，pH 8.8，电导率8500μS/cm，SO4 2-1800mg/L，Cl-1000mg/L，Mg2+30mg/L，Ca2+80mg/L，溶硅85mg/L，总碱度1100，总硬度400。
处理步骤如下：
步骤1，反渗透浓水进入进入高效除硬过滤单元，加入除硬剂氢氧化钠和碳酸钠，反渗透浓水与除硬剂接触反应后水的pH控制在10.5，反应30min，之后进行膜过滤，形成高效除硬过滤出水；膜过滤单元过滤压力为0.15MPa，膜材料为聚四氟乙烯，膜孔径0.25μm；滤渣类经固化后集中外运处理。
上述步骤中，膜过滤单元的膜通量控制在350 L/m2·h；膜过滤单元出水硬度小于80。
步骤2，高级除硬过滤出水进入臭氧催化氧化单元处理，进一步去除COD等，形成臭氧催化氧化单元出水，运行条件为臭氧浓度35mg/L，进气量1L/min，停留时间1h。
上述步骤中，臭氧催化氧化单元出水COD小于70mg/L，溶硅小于1.5mg/L。
步骤3，臭氧催化氧化出水进入反硝化生物滤池单元处理，形成反硝化生物滤池单元出水，碳氮比2：1，停留时间6h。
上述步骤中，反硝化生物滤池单元出水总氮≤15mg/L。
步骤4，反硝化生物滤池单元出水进入活性炭吸附单元处理，各污染物浓度进一步降低，形成活性炭吸附单元出水，达到达标排放要求。
上述步骤中，粉末活性炭的投加量为粉末活性炭：反硝化生物滤池出水中的COD的质量比为6：1，粉末活性炭吸附后的上清液COD≤50mg/L，吸附饱和后的活性炭可作为燃料直接进行燃烧处理。
经步骤1-步骤4处理后的系统产水经COD≤50mg/L、总氮(以N元素计)≤15mg/L，满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级A标准。
对比例1：
在本对比例中所处理反渗透浓水的水质特征同实施例1，对比例1与实施例1不同的是，不进行步骤1、步骤3，仅进行步骤2和步骤4，采用“臭氧氧化+活性炭吸附”的处理技术，其他操作条件与实施例1相同；在此工艺流程下，出水COD＞50mg/L，无法达标。
应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。

Claims (10)

1.一种反渗透浓水的处理方法，包括如下步骤：
S1、将反渗透浓水进行除硬和过滤处理，得到除硬过滤出水，过滤采用膜过滤，膜过滤所使用的膜材料为聚四氟乙烯，膜孔径为0.15-0.25μm；
S2、将所述除硬过滤出水进行臭氧氧化处理，得到臭氧氧化出水；
S3、将所述氧化出水进行反硝化处理，得到反硝化出水；
S4、将所述反硝化出水进行吸附处理，得到吸附处理出水；
其中，反渗透浓水的COD含量为200-300mg/L、以N元素计总氮为30-100mg/L。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，所述反渗透浓水的水质特征包含以下各项中的任意一项或多项：pH为8-10、电导率为8000-10000μS/cm、SO4 2-含量为1800-2000mg/L、Cl-含量为1000-2000mg/L、Mg2+含量为20-40mg/L、Ca2+含量为80-100mg/L、溶硅80-120mg/L、总碱度为1000-2000、总硬度为350-500。
3.根据权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于，所述除硬和过滤处理包括将所述反渗透浓水与除硬剂接触反应，然后进行过滤；优选地，除硬剂包括碳酸钠和/或氢氧化钠；和/或，反渗透浓水与除硬剂接触反应15-30min，反渗透浓水与除硬剂接触反应后水的pH为10.5-11.5。
4.根据权利要求3所述的处理方法，其特征在于，膜过滤过程中过滤压力为0.08-0.15MPa，膜通量为200-400 L/m2·h。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的处理方法，其特征在于，所述臭氧氧化处理在催化剂的存在下进行，所述催化剂优选为以三氧化二铝为载体，以镍、钛和铜中的一种或多种为活性组分；臭氧处理过程中臭氧的浓度为15-50mg/L，臭氧的进气量为0.7-1.5L/min，停留时间为0.5-1.5h。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的处理方法，其特征在于，在臭氧氧化处理之前将除硬过滤出水的pH调整为6-9。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的处理方法，其特征在于，所述反硝化处理过程中碳氮比为2-3，水力停留时间为6-10h。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的处理方法，其特征在于，所述吸附处理采用活性炭进行吸附处理，其中活性炭优选为粉末状活性炭或颗粒状活性炭。
9.根据权利要求8所述的处理方法，其特征在于，所述活性炭与反硝化出水中COD的质量比为2:1-10:1。
10.权利要求1-9中任一项所述的处理方法在污水处理尤其是污水排放处理中的应用。
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