一種高回收率的含鹽廢水膜組合分離工藝及應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了屬于水處理及資源循環(huán)利用【技術(shù)領(lǐng)域】的一種高回收率的含鹽廢水膜組合分離工藝及應(yīng)用。首先使用纖維過濾器處理含鹽廢水；再經(jīng)超濾膜處理，出水進(jìn)入超濾水箱；超濾水箱的水再經(jīng)反滲透膜處理，得到反滲透清水與反滲透濃水，清水回收利用，濃水經(jīng)納濾膜處理進(jìn)一步濃縮；納濾后得到納濾清水與納濾濃水，納濾清水進(jìn)入超濾水箱，納濾濃水經(jīng)收集后應(yīng)用于建材或洗煤工業(yè)。本發(fā)明的分離工藝還可以包括物理沖洗和化學(xué)清洗單元，為了適應(yīng)不同的處理出水水質(zhì)要求還在一級(jí)反滲透產(chǎn)水后選配了二級(jí)反滲透膜組件。二級(jí)反滲透進(jìn)水為一級(jí)反滲透產(chǎn)水，二級(jí)反滲透濃水則返回超濾水箱，在提高了脫鹽率的同時(shí)保證了較高的總回收率。
【專利說明】一種高回收率的含鹽廢水膜組合分離工藝及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水處理及資源循環(huán)利用【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種基于膜組合工藝的含鹽廢水的處理與回收利用的方法及應(yīng)用，特別適用于地下苦咸水、電廠循環(huán)冷卻排污水以及化工含鹽廢水的處理。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)屬于淡水資源缺乏國(guó)家，人均淡水擁有量?jī)H為世界平均水平的1/4，西北地區(qū)缺水狀況則更為嚴(yán)重，人均淡水擁有量?jī)H為全國(guó)人均水平的1/3，世界的1/12。與此同時(shí)，西北地區(qū)鹽堿性地質(zhì)條件和以煤炭開采及利用、氯堿等化工為主的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)使得每年向環(huán)境中排放大量的含鹽廢水。因此，提供一種高效經(jīng)濟(jì)的含鹽廢水處理工藝和技術(shù)，加強(qiáng)水資源的循環(huán)利用具有較大的環(huán)境效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
[0003]目前，對(duì)含鹽廢水的處理方法很多，如電滲析法、膜分離法、蒸發(fā)法、生物法、焚燒法等。其中電滲析法、蒸發(fā)法和焚燒法需要耗費(fèi)大量的電能或熱能，而生物法則存在對(duì)水質(zhì)要求高，細(xì)菌培養(yǎng)周期長(zhǎng)和脫鹽率低等問題。膜分離作為一種有效篩分水中污染物的方法，在含鹽廢水的處理方面具有較大的開發(fā)應(yīng)用前景。
[0004]膜分離根據(jù)膜的過濾精度通常分為微濾、超濾、納濾及反滲透，其中以超濾+反滲透為核心的“雙膜”系統(tǒng)在含鹽廢水處理中應(yīng)用最為普遍?！半p膜”系統(tǒng)通過超濾去除水中大部分懸浮顆粒和膠體離子，鹽離子則在通過反滲透膜時(shí)被阻隔濃縮。由于超濾膜的過濾精度較高，大部分污染物在超濾過程中容易引起膜的阻塞和污染。此外，由于反滲透膜對(duì)含鹽廢水的濃縮倍數(shù)限制，處理過程中產(chǎn)生大量的含鹽濃水，造成淡水回收率低等問題。
[0005] 趙鵬等(CN101734820A)采用在膜處理前增加混凝沉淀的方法對(duì)廢水進(jìn)行前處理，以去除水中的大部分懸浮顆粒，減輕膜處理的負(fù)擔(dān)和損傷，但是混凝效果的好壞受到水質(zhì)狀況和混凝劑種類和投量的嚴(yán)重制約，殘留的混凝劑形成的膠狀沉淀更能加重膜的污染，因此，增加混凝前處理以減輕膜污染受到諸多質(zhì)疑。雍瑞生等(CN101219836A)采用經(jīng)過脫酸脫脂處理的核桃殼作為濾料，對(duì)含鹽量高的含油廢水進(jìn)行前處理，以去除大部分油類及懸浮物，但存在原料來源有限，處理工藝復(fù)雜，過濾精度低，反沖洗耗水量大等問題。
[0006]對(duì)于反滲透濃水目前多采用多效蒸發(fā)的方法進(jìn)行處理，但存在能耗大等問題。采用二級(jí)反滲透對(duì)一級(jí)反滲透濃水進(jìn)行再過濾，以減少濃水排放量，但由于一級(jí)反滲透濃水含鹽量高，使得二級(jí)反滲透需要較大的工作壓力，膜管、水管的承壓能力都將提高，從而大大增加水處理成本。此外，反滲透濃水再回流至前段超濾或納濾雖然可以提高回收率，增大膜表面沖洗流速，減少污堵，但回流率需控制在一定值，且這種不加處理的濃水直接回流，會(huì)使反滲透和其前段納濾進(jìn)水鹽濃度嚴(yán)重升高，增加膜的負(fù)擔(dān)，影響膜的壽命，降低了廢水處理效率，加大了整個(gè)處理工藝的成本。
[0007]因此，穩(wěn)定、高效、經(jīng)濟(jì)是膜分離技術(shù)的重要研究?jī)?nèi)容，對(duì)膜處理工藝進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和巧妙組合將為含鹽廢水處理提供一條經(jīng)濟(jì)有效的處理途徑。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種高回收率的含鹽廢水膜組合分離工藝及應(yīng)用技術(shù)。通過對(duì)膜處理工藝進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和巧妙組合，形成高效節(jié)能的含鹽廢水處理工藝與技術(shù)，確保水處理系統(tǒng)良好的分離效果和運(yùn)行穩(wěn)定性，增加含鹽廢水回收率，并降低水處理的成本。
[0009]本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下:
[0010]一種高回收率的含鹽廢水膜組合分離工藝，該組合分離工藝包括纖維過濾前處理單元、超濾預(yù)處理單元、反滲透處理單元及納濾回收反滲透濃水單元；首先使用纖維過濾器處理含鹽廢水；再經(jīng)超濾膜處理，出水進(jìn)入超濾水箱；超濾水箱的水再經(jīng)反滲透膜處理，得到反滲透清水與反滲透濃水，反滲透清水回收利用，反滲透濃水經(jīng)納濾膜處理進(jìn)一步濃縮；納濾后得到納濾清水與納濾濃水，納濾清水進(jìn)入超濾水箱，納濾濃水進(jìn)入濃水收集池。濃水經(jīng)收集后可應(yīng)用于建材或洗煤工業(yè)。
[0011]一種優(yōu)選的高回收率的含鹽廢水膜組合分離工藝，上述組合分離工藝還包括物理沖洗和化學(xué)清洗單元；所述物理沖洗是指在含鹽廢水膜組合分離過程中，用原水水箱中的水反沖洗纖維過濾器，超濾水箱中的水反沖洗超濾膜；所述化學(xué)清洗是指當(dāng)反滲透或納濾進(jìn)水和濃水壓差超過正常值的1.5倍，或產(chǎn)水量減小至正常值的1/3時(shí)，使用化學(xué)水清洗反滲透膜和納濾膜。
[0012]上述原水水箱中的水為含鹽廢水。
[0013]上述在含鹽廢水膜組合分離過程中，超濾每進(jìn)行10_30min，物理沖洗10_30s ;物理沖洗可以通過繼電器設(shè)置運(yùn)行與清洗時(shí)間后在水處理過程中自動(dòng)進(jìn)行。
[0014]上述化學(xué)水為鹽酸、氫氧化鈉或檸檬酸水溶液等。
[0015]另一種優(yōu)選的高回收率的含鹽廢水膜組合分離工藝，上述反滲透清水又經(jīng)二級(jí)反滲透膜處理進(jìn)一步濃縮，得到二級(jí)反滲透清水與二級(jí)反滲透濃水；二級(jí)反滲透清水回收利用，二級(jí)反滲透濃水返回超濾水箱。
[0016]上述含鹽廢水是指pH在6-9，水溫4_40°C，鹽含量在10000mg/L以下的廢水。本發(fā)明特別適用于西北地區(qū)地下苦咸水、電廠循環(huán)冷卻排污水以及化工含鹽廢水的處理與回用。
[0017]上述纖維過濾器為無約束纖維束過濾器，過濾后出水的濁度達(dá)到INTU以下。
[0018]上述超濾膜為中空纖維內(nèi)壓式超濾膜，超濾膜的材料為改性PVDF，纖維內(nèi)徑為
1.0mm,膜表面孔徑為0.01 μ m。
[0019]上述反滲透膜為卷式膜，反滲透膜材料為芳香族聚酰胺，膜表面孔徑為0.5nm。
[0020]上述納濾膜為卷式膜，納濾膜材料為芳香族聚酰胺，膜表面孔徑為1.0nm。
[0021]本發(fā)明的有益效果如下: [0022](1)本發(fā)明采用無約束纖維束過濾器為廢水前處理單元，對(duì)高濁度原水去濁率高，操作簡(jiǎn)單，沖洗方便，并且不存在水處理藥劑殘留引起的二次污染等問題。良好的前處理過程更好地保護(hù)了后續(xù)超濾和反滲透膜，增強(qiáng)了系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性和膜的使用壽命。
[0023](2)本發(fā)明在反滲透處理單元后增加納濾單元，對(duì)反滲透濃水進(jìn)行進(jìn)一步的濃縮，納濾清水返回超濾水箱，提高了系統(tǒng)總的回收率，濃水則經(jīng)收集后應(yīng)用于建材或洗煤工業(yè)，達(dá)到廢水的零排放。納濾處理相比二級(jí)反滲透能夠在較低壓力下運(yùn)行，設(shè)備投資和運(yùn)行成本均較二級(jí)反滲透低。
[0024](3)為了適應(yīng)不同的處理出水水質(zhì)要求，本發(fā)明還在一級(jí)反滲透產(chǎn)水后選配了二級(jí)反滲透膜組件。二級(jí)反滲透進(jìn)水為一級(jí)反滲透產(chǎn)水，二級(jí)反滲透濃水則返回超濾水箱，在提高了脫鹽率的同時(shí)保證了一定的總回收率。
[0025]總之，本發(fā)明通過對(duì)膜處理工藝進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和巧妙組合，形成高效節(jié)能的含鹽廢水處理工藝與技術(shù)，確保水處理系統(tǒng)良好的系統(tǒng)回收率和運(yùn)行穩(wěn)定性，增加含鹽廢水的回收率并降低水處理成本。本發(fā)明工藝流程簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，適用范圍廣，操作簡(jiǎn)便、易于控制、確保了系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性和分離效果，大大降低了處理的設(shè)備投資和運(yùn)行成本，具有高效節(jié)能環(huán)保等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，有很大的開發(fā)應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1為含鹽廢水膜組合分離工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面以具體實(shí)施例和附圖詳細(xì)地闡述本發(fā)明的內(nèi)容，但并不因此而限制本發(fā)明的范圍。
[0028]根據(jù)整個(gè)膜處理工藝的材料及膜組合方式，本發(fā)明所處理的含鹽廢水的pH在6-9之間，鹽含量在10000mg/L以下。特別適用于西北地區(qū)地下苦咸水、電廠循環(huán)冷卻排污水以及化工含鹽廢水的處理與 回用。
[0029]實(shí)施例1:地下苦咸水的脫鹽處理
[0030]采用NaCl模擬了總?cè)芙庑怨腆w為10000mg/L，pH為9.0，溫度為16.8°C的地下苦咸水，并用本發(fā)明的工藝設(shè)備和流程(如圖1所示)進(jìn)行處理。設(shè)備中超濾膜為中空纖維內(nèi)壓式超濾膜，超濾膜的材料為改性PVDF，纖維內(nèi)徑為1.0mm，膜表面孔徑為0.01 μ m ;反滲透膜為卷式膜，反滲透膜材料為芳香族聚酰胺，膜表面孔徑為0.5nm ;納濾膜為卷式膜，納濾膜材料為芳香族聚酰胺，膜表面孔徑為1.0nm。
[0031]廢水處理時(shí)，先將配制好的原水注入原水箱，開啟纖維過濾器、超濾處理單元，原水經(jīng)纖維過濾器過濾濁度降至1.0NTU，后直接進(jìn)入超濾膜組件，超濾出水進(jìn)入超濾水箱。待超濾水箱存水至一定水位時(shí)開啟反滲透和納濾處理單元，超濾水箱中的水經(jīng)增壓泵進(jìn)入反滲透膜組件，反滲透產(chǎn)水進(jìn)入回用水池。反滲透濃水進(jìn)入納濾處理單元，納濾產(chǎn)水返回超濾水箱，納濾濃水進(jìn)入濃水收集池后輸送至洗煤廠使用。
[0032]設(shè)備運(yùn)行過程中通過繼電器設(shè)置超濾運(yùn)行30min，反洗30s，用原水水箱中的水反沖洗纖維過濾器，用超濾水箱中的水反沖洗超濾膜；當(dāng)反滲透或納濾進(jìn)水和濃水壓差超過正常值的1.5倍，或產(chǎn)水量減小至正常值的1/3時(shí)，使用化學(xué)水清洗反滲透膜和納濾膜；調(diào)節(jié)納濾進(jìn)水和濃水閥，調(diào)整一級(jí)反滲透進(jìn)水壓力1.0Mpa左右，納濾進(jìn)水壓力0.8Mpa左右。
[0033]本發(fā)明中納濾清水是返回至超濾水箱進(jìn)行循環(huán)的，整個(gè)系統(tǒng)最終處理后可回用的水為反滲透清水，最終排水為納濾濃水。總回收率=反滲透清水/(反滲透清水+納濾濃水)*100%，脫鹽率=(原水電導(dǎo)率-反滲透清水電導(dǎo)率)/原水電導(dǎo)率*100%。
[0034]運(yùn)行結(jié)果表明，系統(tǒng)脫鹽率達(dá)到98.7%，總回收率達(dá)到75%。
[0035]實(shí)施例2:電廠循環(huán)冷卻排污水的回收處理[0036]某電廠循環(huán)冷卻排污水水質(zhì)情況為:pH=6.0,濁度23.7NTU,電導(dǎo)率2255 μ s/cm,用本發(fā)明的工藝設(shè)備和方法進(jìn)行處理。與上述實(shí)施例1不同的是，為了保證更好的出水水質(zhì)，在一級(jí)反滲透產(chǎn)水后增加二級(jí)反滲透。二級(jí)反滲透進(jìn)水為一級(jí)反滲透產(chǎn)水，二級(jí)反滲透濃水返回超濾水箱。設(shè)備運(yùn)行過程中通過繼電器設(shè)置超濾運(yùn)行20min，反洗20s ;通過調(diào)節(jié)納濾進(jìn)水和濃水閥，調(diào)整一級(jí)反滲透進(jìn)水壓力0.5Mpa左右，納濾進(jìn)水壓力0.3Mpa左右。
[0037]運(yùn)行結(jié)果表明，系統(tǒng)脫鹽率達(dá)到99.8%,總回收率達(dá)到80%。
[0038]實(shí)施例3 =PVC生產(chǎn)排污水的回收處理
[0039]某PVC生產(chǎn)企業(yè)排水水質(zhì)情況為:pH=8.4，濁度18.7NTU,電導(dǎo)率1310 μ s/cm,用本發(fā)明的工藝設(shè)備和方法進(jìn)行處理。與上述實(shí)施例1不同的是，設(shè)備運(yùn)行過程中通過繼電器設(shè)置超濾運(yùn)行l(wèi)Omin，反洗IOs ;通過調(diào)節(jié)納濾進(jìn)水和濃水閥，調(diào)整一級(jí)反滲透進(jìn)水壓力
0.6Mpa左右，納濾進(jìn)水壓力0.4Mpa左右。運(yùn)行結(jié)果表明，系統(tǒng)脫鹽率達(dá)到99.0%，總回收率達(dá)到90%ο`
【權(quán)利要求】
1.一種高回收率的含鹽廢水膜組合分離工藝，其特征在于，該組合分離工藝包括纖維過濾前處理單元、超濾預(yù)處理單元、反滲透處理單元及納濾回收反滲透濃水單元；首先使用纖維過濾器處理含鹽廢水；再經(jīng)超濾膜處理，出水進(jìn)入超濾水箱；超濾水箱的水再經(jīng)反滲透膜處理，得到反滲透清水與反滲透濃水，反滲透清水回收利用，反滲透濃水經(jīng)納濾膜處理進(jìn)一步濃縮；納濾后得到納濾清水與納濾濃水，納濾清水進(jìn)入超濾水箱，納濾濃水進(jìn)入濃水收集池。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高回收率的含鹽廢水膜組合分離工藝，其特征在于，所述組合分離工藝還包括物理沖洗和化學(xué)清洗單元； 所述物理沖洗是指在含鹽廢水膜組合分離過程中，用原水水箱中的水反沖洗纖維過濾器，用超濾水箱中的水反沖洗超濾膜； 所述化學(xué)清洗是指當(dāng)反滲透進(jìn)水和濃水壓差或納濾進(jìn)水和濃水壓差超過正常值的1.5倍，或反滲透與納濾產(chǎn)水量減小至正常值的1/3時(shí)，使用化學(xué)水清洗反滲透膜和納濾膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高回收率的含鹽廢水膜組合分離工藝，其特征在于，在含鹽廢水膜組合分離過程中，超濾每進(jìn)行10-30min，物理沖洗10_30s。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高回收率的含鹽廢水膜組合分離工藝，其特征在于，所述原水水箱中的水為含鹽廢水。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高回收率的含鹽廢水膜組合分離工藝，其特征在于，所述反滲透清水又經(jīng)二級(jí)反滲透膜處理進(jìn)一步濃縮，得到二級(jí)反滲透清水與二級(jí)反滲透濃水；二級(jí)反滲透清水回收利用，二級(jí)反滲透濃水返回超濾水箱。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的高回收率的含鹽廢水膜組合分離工藝，其特征在于，所述含鹽廢水的pH在6-9之間，鹽含量在10000mg/L以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的高回收率的含鹽廢水膜組合分離工藝，其特征在于，所述纖維過濾器為無約束纖維`束過濾器，過濾后出水的濁度達(dá)到INTU以下。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的高回收率的含鹽廢水膜組合分離工藝，其特征在于，所述超濾膜為中空纖維內(nèi)壓式超濾膜，超濾膜的材料為改性PVDF，纖維內(nèi)徑為1.0mm，膜表面孔徑為0.01 μ m。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的高回收率的含鹽廢水膜組合分離工藝，其特征在于，所述反滲透膜為卷式膜，反滲透膜材料為芳香族聚酰胺，膜表面孔徑為0.5nm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的高回收率的含鹽廢水膜組合分離工藝，其特征在于，所述納濾膜為卷式膜，納濾膜材料為芳香族聚酰胺，膜表面孔徑為1.0nm。
【文檔編號(hào)】C02F1/44GK103663759SQ201310626604
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月28日
【發(fā)明者】李繼定, 吳珍, 易漢平, 周麗霞, 鄭陽, 夏陽 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 鄂爾多斯市紫荊創(chuàng)新研究院