CN102642989A

CN102642989A - 高盐反渗透浓水的回用处理设备

Info

Publication number: CN102642989A
Application number: CN2012101296511A
Authority: CN
Inventors: 卢杰; 丁金城; 闫雪
Original assignee: Shandong University of Technology
Current assignee: Shandong University of Technology
Priority date: 2012-04-28
Filing date: 2012-04-28
Publication date: 2012-08-22

Abstract

本发明涉及环境工程中的污水处理技术领域，尤其涉及一种污水再生过程中产生的高盐反渗透浓水的处理与回用设备。其包括依次连接的下列处理单元：调节池、蠕动泵、光催化氧化反应器、生物活性炭反应器、低电压炭吸附反应器和超滤装置，生物活性炭反应器底部连接有空压机，各处理单元之间分别通过管道相连接，调节池进水口处设置进水管。其有益效果在于：利用本设备对污染物去除效率高；可以实现高盐反渗透浓水的资源化；可以适用于较低有机物浓度且难以生化的其他高盐废水处理；可以克服活性污泥法工艺中易出现的污泥膨胀和污泥上浮等问题，其运行稳定、抗冲击负荷能力强、更为经济节能，具有一定的硝化反硝化功能，可实现封闭运转、防止臭味等。

Description

高盐反渗透浓水的回用处理设备

技术领域

本发明涉及环境工程中的污水处理技术领域，尤其涉及一种污水再生过程中产生的高盐反渗透浓水的处理与回用设备。

背景技术

作为一种高效节能、环境友好的膜分离技术，反渗透膜(RO)广泛应用于医药、食品、饮料、海水淡化等领域，在水处理领域则主要用于地表水与地下水的净化、纯化、海水与苫咸水的淡化以及污水厂二级出水的再生回用处理。由于反渗透技术是一种最为微细的物理分离过程，在制备再生水的过程中，会产生含有高浓度盐分、溶解性有机污染物(DOM)的浓水(RO concentrate)。因反渗透浓水产量占原水总量的1/3～1/5，因此大量高盐浓水作为弃水排入污水厂，不仅给污水处理厂的正常运行造成严重威胁，出水中含有的高浓度盐分还会使受纳水体的生态***遭到破坏，最终导致水体周围环境生态功能退化。许多研究表明，高浓度盐分的存在对生物活性有明显的抑制作用，当水的含盐质量分数在3％以上时，其生物处理效率明显下降。高盐度与难降解特性的叠加，使得RO浓水用常规生化法处理，不能满足回用水质要求或排放标准。但是2000年《环境科学》第1期和2005年《工业水处理》第2期报道，只要***经过一定时间的驯化期或给***投加筛选得到的耐盐菌或嗜盐菌，生化法也可以处理高盐度废水。

现有技术主要针对高盐高浓度有机废水的处理，一般采用改良的活性污泥法工艺，有机物去除效率高。但是活性污泥法产生的剩余污泥量大，易出现污泥膨胀现象，对于有机物浓度比较低的高盐废水，净化效率低。

发明内容

本发明旨在提出一种高盐反渗透浓水净化与回用处理设备，经过光催化氧化反应器与生物活性炭反应器协同作用，使处理后的水达到回用标准，实现反渗透浓水的资源化。

本发明的技术方案是：高盐反渗透浓水的回用处理设备，包括依次连接的下列处理单元：调节池、蠕动泵、光催化氧化反应器、生物活性炭反应器、低电压炭吸附反应器和超滤装置，生物活性炭反应器底部连接有空压机，各处理单元之间分别通过管道相连接，调节池进水口处设置进水管。超滤装置通过管道连接出水储槽。

调节池用于调节进水水量，以保证装置的连续进水，平稳运行。高盐反渗透浓水先进入调节池进行水量的调节，以确保整套装置能够连续进水，稳定运行。调节池容积为10～20升。

蠕动泵用于将调节池出水打入光催化氧化反应器。调节池出水由蠕动泵打入光催化氧化反应器，进行光催化氧化反应。

光催化氧化反应器的作用是利用光解反应，将高盐反渗透浓水中的大分子有机物转化为小分子有机物，提高反渗透浓水的可生化性，并去除一部分有机污染物。光催化氧化反应器中使用的光源是紫外线灯。紫外线灯的功率为39W，紫外线光波长为254nm。

生物活性炭反应器的主要作用是利用活性炭的物理吸附和生物膜的生化降解的协同作用，进一步去除有机污染物。经光催化氧化后出水自流进入生物活性炭反应器进行生化反应处理。

生物活性炭反应器中的活性炭采用柱状颗粒活性炭。柱状颗粒活性炭所附生物膜主要由耐盐菌群构成，还夹杂有少量原生动物。这些耐盐微生物在高盐条件下可以将有机污染物进行氧化分解，具有较强的有机物去除作用。耐盐菌群主要由假单胞菌属、芽孢菌、真菌、丝状菌等构成致密的菌胶团，还夹杂有少量微型动物如纤毛虫、漫游虫等。其来源于城市污水处理厂的回流活性污泥，经过强化驯化培养，附着于活性炭颗粒上形成活性生物膜。挂膜所用的活性污泥来源于污水处理厂回流活性污泥。

生物活性炭反应器底部连接有空压机，空压机的作用是提供压缩空气，供给生物活性炭反应器生物膜生化反应所需的氧气。

低电压炭吸附反应器的作用是对出水进行脱盐处理，去除水中的溶解性固体。生物活性炭反应器出水再进入低电压炭吸附反应器进行脱盐处理，去除大部分溶解性固体。

超滤装置的作用是将出水通过超滤膜进行过滤净化处理。低电压炭吸附反应器出水进入超滤装置，经超滤膜过滤净化后出水储存在出水储槽中。出水达到再生水用作工业用水水源的水质标准，可以回用作工业冷却水补充水。

所述高盐反渗透浓水的指标如下：pH值为8～9，COD值为200～300mg/L，溶解性有机碳DOC值为40～50mg/L，总溶解性固体TDS值为2000～4000mg/L，色度值为120～200(Pt-Co)。

利用本发明所述的高盐反渗透浓水的回用处理设备处理高盐反渗透浓水的工艺步骤如下：

(1)光催化氧化处理：将高盐反渗透浓水进行光催化氧化反应。光催化氧化反应的光采用紫外线光，使用光源为紫外线灯；光催化氧化剂采用H₂O₂，每升浓水投加量为1～6mM，优选4mM。光解反应时间为30～60min，优选30min。使用装置为光催化氧化反应器。

所述紫外线灯功率为39W，紫外线光波长为254nm。

步骤(1)的作用是：高盐反渗透浓水中的大分子有机物经光解反应，逐步转化为小分子有机物，反渗透浓水可生化性提高。经步骤(1)处理后，COD去除率为11.1％～22.5％，出水还达不到再生水用作工业用水水源的水质标准。

(2)生化处理：将经步骤(1)光催化氧化反应后的出水进行生化反应。使用装置为生物活性炭反应器。

所述生物活性炭反应器的空床接触时间为30～180min；生物活性炭反应器间歇式运行，每个反应周期的曝气反应时间为9～10h，停曝2～3h后，再进行曝气反应，循环进行曝气-停曝过程。

步骤(2)的作用是：经耐盐菌群的代谢作用，进一步降低有机物浓度。经步骤(2)处理后，COD去除率为49.3％～91.2％，出水达到再生水用作工业用水水源的水质标准。

(3)脱盐处理：将经步骤(2)生化反应后的出水进行脱盐处理，使用装置为低电压炭吸附反应器。主要作用为去除水中的溶解性固体。经此步骤后，出水总溶解性固体TDS值为482～864mg/L，达到再生水用作工业用水水源的水质标准。

(4)超滤净化处理：将经步骤(3)脱盐处理后的出水进行超滤净化处理，出水达标后回用。

经步骤(4)处理后的出水达到再生水用作工业用水水源的水质标准。

本发明提供的高盐反渗透浓水的回用处理设备具有以下优点：

1、利用本设备对污染物去除效率高，COD去除率可达90％左右，TDS去除率达80％以上，DOC去除率高达90％以上；

2、可以实现高盐反渗透浓水的资源化，经过处理后的出水可以达到再生水用作工业用水水源的水质标准，可回收用于工业冷却水补充水；

3、可以适用于较低有机物浓度且难以生化的其他高盐废水处理；

4、可以克服活性污泥法工艺中易出现的污泥膨胀和污泥上浮等问题，其运行稳定、抗冲击负荷能力强、更为经济节能，具有一定的硝化反硝化功能，可实现封闭运转、防止臭味等。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：高盐反渗透浓水经过处理，出水可回用于工业生产，对于节约水资源和保护水体环境具有重要的现实意义。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明中对比例1的结构示意图；

图3是本发明对比例1中高盐反渗透浓水的COD去除结果示意图；

图4是本发明中对比例2的结构示意图；

图5是本发明对比例2中高盐反渗透浓水的COD去除结果示意图。

其中，图1、图2和图4中：1、进水管，2、调节池，3、管道，4、蠕动泵，5、光催化氧化反应器，6、生物活性炭反应器，7、低电压炭吸附反应器，8、超滤装置，9、出水储槽，10、空压机.

具体实施方式

以下通过附图和实施例具体说明本发明。

实施例1：

待处理的高盐反渗透浓水指标：pH值为8.6，COD值为207mg/L，溶解性有机碳DOC值为41.6mg/L，总溶解性固体TDS值为3180mg/L，色度值为172(Pt-Co)。处理水量5升。

如图1所示，本发明包括依次连接的下列处理单元：调节池2、蠕动泵4、光催化氧化反应器5、生物活性炭反应器6、低电压炭吸附反应器7和超滤装置8，生物活性炭反应器6底部连接有空压机10，各处理单元之间分别通过管道3相连接，调节池2进水口处设置进水管1。超滤装置8通过管道3连接出水储槽9。调节池2容积为10升。

使用上述设备，通过下列工艺步骤对上述高盐反渗透浓水进行回用处理：

1、高盐反渗透浓水先进入调节池2进行水量的调节，以确保整套装置能够连续进水，稳定运行。

2、调节池2出水由蠕动泵4打入光催化氧化反应器5，加入浓度为50％的光催化氧化剂H₂O₂ 0.068mg，经UV光解反应30min后，大分子有机物逐步转化为小分子有机物，去除部分有机物的同时，废水可生化性提高。

3、经光催化氧化后出水自流进入生物活性炭反应器6进行生化反应处理。生物活性炭反应器6底部连接有空压机10。生物活性炭反应器6中的活性炭采用柱状颗粒活性炭。活性炭上附着的生物膜主要由耐盐菌群构成，夹杂有少量原生动物。挂膜所用的活性污泥来源于污水处理厂回流活性污泥。

生物活性炭反应器6空床接触时间为30min，生物活性炭反应器6间歇式运行，每个反应周期的曝气反应时间为9～10h，停曝2～3h后，再进行曝气反应，循环进行曝气-停曝过程。

4、生物活性炭反应器6出水再进入低电压炭吸附反应器7进行脱盐处理，去除大部分溶解性固体。

5、低电压炭吸附反应器7出水进入超滤装置8，经超滤膜过滤净化后出水储存在出水储槽9中。出水达到再生水用作工业用水水源的水质标准，可以回用作工业冷却水补充水。

经检测，最后出水指标为：pH值为8.37，COD值为105mg/L，溶解性有机碳DOC值为12.9mg/L，总溶解性固体TDS值为570mg/L，色度值为41(Pt-Co)。COD去除率为49.3％，TDS去除率为82.1％，DOC去除率为69.0％。

实施例2：除以下区别外，其他同实施例1。

2、加入光催化氧化剂H₂O₂0.408mg，UV光解反应60min。

3、生物活性炭反应器6空床接触时间为180min。

经检测，最后出水指标为：pH值为8.45，COD值为18.3mg/L，溶解性有机碳DOC值为2.37mg/L，总溶解性固体TDS值为482mg/L，色度值为29(Pt-Co)。COD去除率为91.2％，TDS去除率为84.8％，DOC去除率为94.3％。

实施例3：除以下区别外，其他同实施例1。

2、加入光催化氧化剂H₂O₂ 0.272mg，UV光解反应30min。

3、生物活性炭反应器6空床接触时间为60min。

经检测，最后出水指标为：pH值为8.46，COD值为19.8mg/L，溶解性有机碳DOC值为2.87mg/L，总溶解性固体TDS值为610mg/L，色度值为37(Pt-Co)。COD去除率为90.4％，TDS去除率为80.8％，DOC去除率为93.1％。

实施例4：除以下区别外，其他同实施例1。

2、加入光催化氧化剂H₂O₂0.204mg，UV光解反应45min。

3、生物活性炭反应器6空床接触时间为120min。

经检测，最后出水指标为：pH值为8.39，COD值为19.4mg/L，溶解性有机碳DOC值为2.75mg/L，总溶解性固体TDS值为672mg/L，色度值为51(Pt-Co)。

COD去除率为90.6％，TDS去除率为78.9％，DOC去除率为93.4％。

实施例5：除以下区别外，其他同实施例1。

待处理的高盐反渗透浓水指标：pH值为8，COD值为205.4mg/L，溶解性有机碳DOC值为40.2mg/L，总溶解性固体TDS值为2031mg/L，色度值为117(Pt-Co)。处理水量5升。

2、加入光催化氧化剂H₂O₂ 0.272mg，UV光解反应30min。

3、生物活性炭反应器6空床接触时间为60min。

经检测，最后出水指标为：pH值为8.33，COD值为19.9mg/L，溶解性有机碳DOC值为3.49mg/L，总溶解性固体TDS值为532mg/L，色度值为35(Pt-Co)。COD去除率为90.3％，TDS去除率为73.8％，DOC去除率为91.3％。

实施例6：除以下区别外，其他同实施例1。

待处理的高盐反渗透浓水指标：pH值为9，COD值为297.6mg/L，溶解性有机碳DOC值为49.4mg/L，总溶解性固体TDS值为3977mg/L，色度值为203(Pt-Co)。处理水量5升。

2、加入光催化氧化剂H₂O₂0.272mg，UV光解反应30min。

3、生物活性炭反应器6空床接触时间为60min。

经检测，最后出水指标为：pH值为8.42，COD值为29.7mg/L，溶解性有机碳DOC值为4.05mg/L，总溶解性固体TDS值为864mg/L，色度值为64(Pt-Co)。COD去除率为90.0％，TDS去除率为78.3％，DOC去除率为91.8％。

对比例1：

待处理的高盐反渗透浓水指标：pH值为8.7，COD值为227mg/L，溶解性有机碳DOC值为41.6mg/L，总溶解性固体TDS值为3180mg/L，色度值为170(Pt-Co)。处理水量5升。

如图2所示，高盐反渗透浓水的回用处理设备包括依次连接的下列处理单元：调节池2、蠕动泵4、光催化氧化反应器5、低电压炭吸附反应器7和超滤装置8，各处理单元之间分别通过管道3相连接，调节池2进水口处设置进水管1。超滤装置8通过管道3连接出水储槽9。调节池2容积为10升。

2、调节池2出水由蠕动泵4打入光催化氧化反应器5，加入光催化氧化剂H₂O₂，经UV光解反应后，大分子有机物逐步转化为小分子有机物，去除部分有机物的同时，废水可生化性提高。

3、光催化氧化反应器5出水直接进入低电压炭吸附反应器7进行脱盐处理，去除大部分溶解性固体。

4、低电压炭吸附反应器7出水进入超滤装置8，经超滤膜过滤净化后出水储存在出水储槽9中。

高盐反渗透浓水在经过调节池2调节水量、光催化氧化反应处理后即进行脱盐处理和超滤净化处理，而不经过生化反应处理。

光催化氧化反应器5中光催化氧化剂H₂O₂每升浓水投加量为4mM，光解反应时间分别为0min、10min、30min、60min、120min和180min时；COD去除结果如图3所示。

图3表明，单独经过光催化氧化处理，高盐反渗透浓水的COD去除效率仅为20％左右，出水无法满足回用要求。

对比例2：

待处理的高盐反渗透浓水指标同对比例1。

如图4所示，高盐反渗透浓水的回用处理设备包括依次连接的下列处理单元：调节池2、蠕动泵4、生物活性炭反应器6、低电压炭吸附反应器7和超滤装置8，生物活性炭反应器6底部连接有空压机10，各处理单元之间分别通过管道3相连接，调节池2进水口处设置进水管1。超滤装置8通过管道3连接出水储槽9。调节池2容积为10升。

2、调节池2出水由蠕动泵4打入生物活性炭反应器6进行生化反应处理。生物活性炭反应器6底部连接有空压机10。生物活性炭反应器6中的活性炭采用柱状颗粒活性炭。活性炭上附着的生物膜主要由耐盐菌群构成，夹杂有少量原生动物。挂膜所用的活性污泥来源于污水处理厂回流活性污泥。

生物活性炭反应器6间歇式运行，每个反应周期的曝气反应时间为9～10h，停曝2～3h后，再进行曝气反应，循环进行曝气-停曝过程。

3、生物活性炭反应器6出水再进入低电压炭吸附反应器7进行脱盐处理，去除大部分溶解性固体。

高盐反渗透浓水在经过调节池2调节水量后即进入生物活性炭反应器6进行生化反应处理，然后再进行脱盐处理和超滤净化处理，而不经过光催化氧化反应处理。

生物活性炭反应器6的空床接触时间分别为0min、30min、45min、60min、120min和180min。COD去除结果如图5所示。

图5表明，单独经过生化反应处理，高盐反渗透浓水的COD去除效率仅为30％左右，出水无法满足回用要求。

Claims

1.一种高盐反渗透浓水的回用处理设备，包括依次连接的下列处理单元：调节池(2)、蠕动泵(4)、光催化氧化反应器(5)、生物活性炭反应器(6)、低电压炭吸附反应器(7)和超滤装置(8)，所述生物活性炭反应器(6)底部连接有空压机(10)，各处理单元之间分别通过管道(3)相连接，所述调节池(2)进水口处设置进水管(1)。

2.根据权利要求1所述的高盐反渗透浓水的回用处理设备，其特征在于，所述超滤装置(8)通过管道(3)连接出水储槽(9)。

3.根据权利要求1所述的高盐反渗透浓水的回用处理设备，其特征在于，所述光催化氧化反应器(5)中使用的光源是紫外线灯。

4.根据权利要求3所述的高盐反渗透浓水的回用处理设备，其特征在于，所述紫外线灯的功率为39W，紫外线光波长为254nm。

5.根据权利要求1所述的高盐反渗透浓水的回用处理设备，其特征在于，所述生物活性炭反应器(6)中的活性炭采用柱状颗粒活性炭。

6.根据权利要求5所述的高盐反渗透浓水的回用处理设备，其特征在于，所述生物活性炭反应器(6)中柱状颗粒活性炭所附生物膜主要由耐盐菌群构成。

7.根据权利要求1所述的高盐反渗透浓水的回用处理设备，其特征在于，所述调节池(2)容积为10～20升。

8.根据权利要求1所述的高盐反渗透浓水的回用处理工艺，其特征在于，所述高盐反渗透浓水的pH值为8～9，COD值为200～300mg/L，溶解性有机碳DOC值为40～50mg/L，总溶解性固体TDS值为2000～4000mg/L，色度值为120～200(Pt-Co)。