申請日2013.11.28

　　公開(公告)日2014.03.26

　　IPC分類號C02F1/44; C02F9/02

　　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)納濾膜處理進一步濃縮;納濾后得到納濾清水與納濾濃水，納濾清水進入超濾水箱，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)要求還在一級反滲透產(chǎn)水后選配了二級反滲透膜組件。二級反滲透進水為一級反滲透產(chǎn)水，二級反滲透濃水則返回超濾水箱，在提高了脫鹽率的同時保證了較高的總回收率。

　　權(quán)利要求書

　　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 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)納濾膜處理進一步濃縮;納濾后得到納濾 清水與納濾濃水，納濾清水進入超濾水箱，納濾濃水進入濃水收集池。

　　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)反滲透進水和濃水壓差或納濾進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，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)二級反滲透膜處理進一步濃縮，得到二級反滲透清水 與二級反滲透濃水;二級反滲透清水回收利用，二級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到 1NTU以下。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項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0.01μm。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項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。

　　說明書

　　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

　　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)

　　我國屬于淡水資源缺乏國家，人均淡水擁有量僅為世界平均水平的1/4，西 北地區(qū)缺水狀況則更為嚴(yán)重，人均淡水擁有量僅為全國人均水平的1/3，世界的 1/12。與此同時，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) 濟的含鹽廢水處理工藝和技術(shù)，加強水資源的循環(huán)利用具有較大的環(huán)境效應(yīng)和 經(jīng)濟價值。

　　目前，對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大量的電能或熱能， 而生物法則存在對水質(zhì)要求高，細菌培養(yǎng)周期長和脫鹽率低等問題。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。

　　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 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。

　　趙鵬等(CN101734820A)采用在膜處理前增加混凝沉淀的方法對廢水進行 前處理，以去除水中的大部分懸浮顆粒，減輕膜處理的負擔(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， 對含鹽量高的含油廢水進行前處理，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。

　　對于反滲透濃水目前多采用多效蒸發(fā)的方法進行處理，但存在能耗大等問 題。采用二級反滲透對一級反滲透濃水進行再過濾，以減少濃水排放量，但由 于一級反滲透濃水含鹽量高，使得二級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，會使反滲透和其前 段納濾進水鹽濃度嚴(yán)重升高，增加膜的負擔(dān)，影響膜的壽命，降低了廢水處理 效率，加大了整個處理工藝的成本。

　　因此，穩(wěn)定、高效、經(jīng)濟是膜分離技術(shù)的重要研究內(nèi)容，對膜處理工藝進 行合理的設(shè)計和巧妙組合將為含鹽廢水處理提供一條經(jīng)濟有效的處理途徑。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　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)。通過對膜處理工藝進行合理的設(shè)計和巧妙組合，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行穩(wěn)定性，增加含鹽廢 水回收率，并降低水處理的成本。

　　本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：

　　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)納濾膜處理進一步濃縮;納濾后得到納濾清水與納濾濃 水，納濾清水進入超濾水箱，納濾濃水進入濃水收集池。濃水經(jīng)收集后可應(yīng)用 于建材或洗煤工業(yè)。

　　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，使用化學(xué)水清洗反滲透膜和納濾膜。

　　上述原水水箱中的水為含鹽廢水。

　　上述在含鹽廢水膜組合分離過程中，超濾每進行10-30min，物理沖洗10-30s; 物理沖洗可以通過繼電器設(shè)置運行與清洗時間后在水處理過程中自動進行。

　　上述化學(xué)水為鹽酸、氫氧化鈉或檸檬酸水溶液等。

　　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) 二級反滲透膜處理進一步濃縮，得到二級反滲透清水與二級反滲透濃水;二級 反滲透清水回收利用，二級反滲透濃水返回超濾水箱。

　　上述含鹽廢水是指pH在6-9，水溫4-40℃，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。

　　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到1NTU以 下。

　　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0.01μm。

　　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0.5 nm。

　　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。

　　本發(fā)明的有益效果如下：

　　(1)本發(fā)明采用無約束纖維束過濾器為廢水前處理單元，對高濁度原水去濁 率高，操作簡單，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了后續(xù)超濾和反滲透膜，增強了系統(tǒng)的運行 穩(wěn)定性和膜的使用壽命。

　　(2)本發(fā)明在反滲透處理單元后增加納濾單元，對反滲透濃水進行進一步的 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)，達到廢水的零排放。納濾處理相比二級反滲透能夠在較低 壓力下運行，設(shè)備投資和運行成本均較二級反滲透低。

　　(3)為了適應(yīng)不同的處理出水水質(zhì)要求，本發(fā)明還在一級反滲透產(chǎn)水后選配 了二級反滲透膜組件。二級反滲透進水為一級反滲透產(chǎn)水，二級反滲透濃水則 返回超濾水箱，在提高了脫鹽率的同時保證了一定的總回收率。

　　總之，本發(fā)明通過對膜處理工藝進行合理的設(shè)計和巧妙組合，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)明工藝流程簡單，結(jié)構(gòu)緊 湊，適用范圍廣，操作簡便、易于控制、確保了系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性和分離效果， 大大降低了處理的設(shè)備投資和運行成本，具有高效節(jié)能環(huán)保等技術(shù)優(yōu)勢，有很 大的開發(fā)應(yīng)用前景。