申請日2015.06.15

　　公開(公告)日2015.09.30

　　IPC分類號C02F9/06

　　摘要

　　一種膜電耦合的廢水深度處理方法，屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域。它將外排尾水經(jīng)過膜過濾裝置過濾處理得到淡水和濃水，淡水回用;濃水送入電催化氧化裝置，濃水中有機(jī)污染物、生物體被電催化氧化處理分解，得到的中水進(jìn)入雙極膜電滲析裝置，中水中的無機(jī)鹽轉(zhuǎn)化為酸和堿，實(shí)現(xiàn)資源化利用;經(jīng)雙極膜電滲析裝置分離了無機(jī)鹽后的廢水作為景觀環(huán)境用水。本發(fā)明通過采用膜電耦合，實(shí)現(xiàn)了廢水深度處理、物質(zhì)資源化和污染物減排，經(jīng)本發(fā)明處理后的淡水和濃水各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)分別達(dá)到GB/T 19923-2005《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》和GB/T 18921-2002《城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)》標(biāo)準(zhǔn)。

　　摘要附圖

 

　　權(quán)利要求書

　　1.一種膜電耦合的廢水深度處理方法，所述廢水深度處理采用膜電耦合系統(tǒng)進(jìn)行處理，所述膜電耦合系統(tǒng)包括膜過濾裝置、電催化氧化裝置和雙極電滲析裝置，其特征在于該處理方法包括如下步驟：

　　1)廢水經(jīng)過膜過濾裝置過濾處理得到淡水和濃水，淡水回用，濃水進(jìn)入下一步處理;

　　2)將步驟1)的濃水送入電催化氧化裝置處理，濃水中有機(jī)污染物、生物體被電催化氧化處理分解，得到中水;

　　3)步驟2)得到的中水進(jìn)入雙極膜電滲析裝置，中水內(nèi)的無機(jī)鹽轉(zhuǎn)化為酸和堿，實(shí)現(xiàn)資源化利用，經(jīng)雙極膜電滲析裝置分離了無機(jī)鹽后的廢水作為景觀環(huán)境用水。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜電耦合的廢水深度處理方法，其特征在于所述廢水為外排尾水，其水質(zhì)參數(shù)為pH 6~9、CODCr 60~150mg/L、TDS 1000~6000 mg/L。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜電耦合的廢水深度處理方法，其特征在于所述膜過濾裝置中的膜組件為納濾膜組件或反滲透膜組件，納濾膜組件時(shí)的截留分子量150~300，反滲透膜組件時(shí)的截留分子量大于100。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜電耦合的廢水深度處理方法，其特征在于步驟1)中的納濾膜過濾操作壓力為0.50~1.0MPa、反滲透膜過濾操作壓力為1.0~1.5MPa、操作溫度10-30℃。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜電耦合的廢水深度處理方法，其特征在于所述電催化氧化裝置采用網(wǎng)板柱塞流電解裝置，其工作電極為網(wǎng)板鈦基二氧化鉛電極，對電極為網(wǎng)板鈦電極，網(wǎng)孔尺寸為5.0× 12.5mm，工作電極與對電極交替均勻分布，相鄰的工作電極與對電極間距為3~6cm。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜電耦合的廢水深度處理方法，其特征在于步驟2)中的電催化氧化條件為：電壓為3~6V、電流密度為5~15mA/cm2、水力停留時(shí)間為30~90min。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜電耦合的廢水深度處理方法，其特征在于所述雙極膜電滲析裝置采用由1張雙極膜和2張離子交換膜組成膜組件的三隔式雙極膜電滲析裝置，雙極膜的陽極為網(wǎng)板鈦基二氧化鉛電極，陰極為網(wǎng)板鈦電極。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜電耦合的廢水深度處理方法，其特征在于所述步驟3)中雙極膜電滲析條件：電流密度為15~20 mA/cm2，電壓為30~50 V，工作溫度為10~40℃。

　　說明書

　　一種膜電耦合的廢水深度處理方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種節(jié)能、高效、環(huán)保的膜電耦合的廢水深度處理方法。

　　背景技術(shù)

　　隨著社會(huì)的發(fā)展，資源的短缺越來越嚴(yán)重，尤其是水資源。各類生產(chǎn)活動(dòng)產(chǎn)生大量的外排廢水，如制藥、印染、電鍍、造紙以及工業(yè)園區(qū)等廢水。盡管這些廢水經(jīng)二級生化處理后對外排放，尾水水質(zhì)pH6~9、CODCr(化學(xué)需氧量) 60~150mg/L、TDS(溶解性總固體)2000~6000 mg/L，外排的廢水量和污染物數(shù)量仍相當(dāng)巨大。因此，減少這些廢水及污染物的外排量已經(jīng)迫在眉睫，廢水深度處理及資源化為其提供了解決的方向。

　　近年來，我國在廢水深度處理及資源化方面做了大量的研究和應(yīng)用。如混凝沉淀、生物濾池、膜過濾、高級氧化等，主要針對外排廢水中SS(懸浮固體)、COD、TDS、色度等指標(biāo)的處理，使處理后水質(zhì)進(jìn)一步改善，甚至達(dá)到“雜用水”、工藝用水要求。中國專利申請?zhí)朇N200610106598.8公開了一種再生水連續(xù)微濾處理工藝，采用多介質(zhì)過濾和膜分離系統(tǒng)，這種工藝處理后的水質(zhì)能夠滿足工藝用水要求。中國專利申請?zhí)朇N201420510600.8公開了一種內(nèi)循環(huán)式電絮凝膜廢水處理裝置，廢水經(jīng)電絮凝后，再通過膜過濾組件，實(shí)現(xiàn)對廢水的深度處理。中國專利申請?zhí)朇N200910105965公開了一種印染廢水零排放處理EBM方法，印染廢水經(jīng)一級電絮凝氧化、生化處理、二級電絮凝氧化、電除鹽膜系統(tǒng)處理后，淡水回收利用，高鹽濃水用于噴淋除塵脫硫，鹽隨灰渣處理排放。

　　的確，膜過濾是廢水深度處理及資源化的一項(xiàng)有效技術(shù)，該工藝可以有效去除TDS和一些殘留的有機(jī)物(包括活性生物體)，其淡水水質(zhì)可以達(dá)到雜用水、甚至工藝用水要求，成為大眾首選。雜用水水質(zhì)指標(biāo)為pH6~9、BOD5(五日生化需氧量)≤10~20mg/L、TDS≤1000~1500mg/L，工藝用水水質(zhì)指標(biāo)為pH6~9、CODCr ≤60mg/L、TDS ≤1000mg/L。但是，膜過濾工藝會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)比例的濃水(一般地，為處理廢水量的30~40%左右)，其污染物濃度高。針對二次生化處理后外排尾水水質(zhì)，膜過濾產(chǎn)生的濃水污染物指標(biāo)CODCr>300 mg/L、TDS>4000 mg/L，需要進(jìn)一步處理達(dá)標(biāo)后才能排入環(huán)境水體。

　　本質(zhì)上，膜過濾沒有減少污染物數(shù)量，而是完成了污染物的一個(gè)濃縮過程。濃水中這些污染物包括來自二級生化處理后殘留的難生化物質(zhì)和被膜組件截留的TDS，成為高鹽難生化處理廢水，無法返回前面的生化單元處理，需要采用高級氧化技術(shù)如臭氧、雙氧水、電分解、光解等，分解處理這部分污染物。實(shí)際使用中，這些方法的關(guān)鍵點(diǎn)是能效比(噸廢水的能量消耗，或能量利用效率)和TDS脫除。盡管國家廢水排放標(biāo)準(zhǔn)沒有對TDS指標(biāo)作限制，但大量高TDS廢水排放，無疑會(huì)導(dǎo)致納污水體(這里指淡水體)鹽度增加，危及水生生態(tài)環(huán)境。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明目的是針對廢水膜過濾深度處理及資源化工藝產(chǎn)生的含有機(jī)污染物的高TDS濃水處理瓶頸問題，提出一種節(jié)能、高效、環(huán)保的膜電耦合的廢水深度處理方法。

　　所述的一種膜電耦合的廢水深度處理方法，所述廢水深度處理采用膜電耦合系統(tǒng)進(jìn)行處理，所述膜電耦合系統(tǒng)包括膜過濾裝置、電催化氧化裝置和雙極電滲析裝置，其特征在于該處理方法包括如下步驟：

　　1)廢水經(jīng)過膜過濾裝置過濾處理得到淡水和濃水，淡水回用，濃水進(jìn)入下一步處理;

　　2)將步驟1)的濃水送入電催化氧化裝置處理，濃水中有機(jī)污染物、生物體被電催化氧化處理分解，得到中水;

　　3)步驟2)得到的中水進(jìn)入雙極膜電滲析裝置，中水內(nèi)的無機(jī)鹽轉(zhuǎn)化為酸和堿，實(shí)現(xiàn)資源化利用，經(jīng)雙極膜電滲析裝置分離了無機(jī)鹽后的廢水作為景觀環(huán)境用水。

　　所述的膜電耦合的廢水深度處理方法，其特征在于所述廢水為外排尾水，其水質(zhì)參數(shù)為pH 6~9、CODCr 60~150mg/L、TDS 1000~6000 mg/L。

　　所述的膜電耦合的廢水深度處理方法，其特征在于所述膜過濾裝置中的膜組件為納濾膜組件或反滲透膜組件，納濾膜組件時(shí)的截留分子量150~300，反滲透膜組件時(shí)的截留分子量大于100。

　　所述的膜電耦合的廢水深度處理方法，其特征在于步驟1)中的納濾膜過濾的操作壓力為0.50~1.0MPa、反滲透膜過濾的操作壓力為1.0~1.5MPa、操作溫度10-30℃。

　　所述的膜電耦合的廢水深度處理方法，其特征在于所述電催化氧化裝置采用網(wǎng)板柱塞流電解裝置，其工作電極為網(wǎng)板鈦基二氧化鉛電極，對電極為網(wǎng)板鈦電極，網(wǎng)孔尺寸為5.0× 12.5mm，工作電極與對電極交替均勻分布，相鄰的工作電極與對電極間距為3~6cm。

　　所述的膜電耦合的廢水深度處理方法，其特征在于步驟2)中的電催化氧化條件為：電壓為3~6V、電流密度為5~15mA/cm2、水力停留時(shí)間為30~90min。

　　所述的膜電耦合的廢水深度處理方法，其特征在于所述雙極膜電滲析裝置采用由1張雙極膜和2張離子交換膜組成膜組件的三隔式雙極膜電滲析裝置，雙極模的陽極為網(wǎng)板鈦基二氧化鉛電極，陰極為網(wǎng)板鈦電極。

　　所述的膜電耦合的廢水深度處理方法，其特征在于所述步驟3)中雙極膜電滲析條件：電流密度為15~20 mA/cm2，電壓為30~50 V，工作溫度為10~40℃。

　　與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明有益效果主要體現(xiàn)在：

　　1)本發(fā)明通過采用膜電耦合系統(tǒng)對廢水進(jìn)行深度處理，通過膜過濾裝置的納濾膜組件或反滲透膜組件進(jìn)行膜過濾得到淡水和濃水，淡水水質(zhì)達(dá)到生產(chǎn)工藝用水標(biāo)準(zhǔn)后回用，濃水為含有機(jī)污染物的高TDS濃水，不能直接生物處理，本發(fā)明通過電催化氧化處理，將濃水中的有機(jī)物和生物體進(jìn)行有效深度分解和殺滅，且濃水中含鹽高，其電導(dǎo)率高，有助于降低槽電壓，節(jié)約了能耗;電催化氧化后的中水進(jìn)入雙極電滲析裝置中，中水內(nèi)的無機(jī)鹽被轉(zhuǎn)化為酸和堿，減少了鹽對環(huán)境的排放，并實(shí)現(xiàn)了資源化利用;

　　2)本發(fā)明通過采用膜過濾和電分解耦合，實(shí)現(xiàn)了廢水深度處理、物質(zhì)資源化和污染物減排，經(jīng)本發(fā)明處理后的淡水水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到GB/T 19923-2005《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》中的冷卻用水、洗滌用水、工藝與產(chǎn)品用水要求，作生產(chǎn)工藝用水回用;處理后的濃水水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到GB/T 18921-2002《城市污水再生利用 景觀環(huán)境用水水質(zhì)》標(biāo)準(zhǔn)，作景觀用水使用。