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一种废水氮磷“零排放”技术 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种废水氮磷“零排放”技术，首先采用常规的生化处理工艺去除其中大部分有机物、氮和磷，然后采用“多级多段反渗透+蒸发”工艺进行深度处理，上一级反渗透产生的淡水进入下一级反渗透进一步净化，直至RO淡水的氮磷含量低于检出限，符合废水氮磷“零排放”要求，达标排放；上一段反渗透排出的浓水进入下一段反渗透进一步浓缩，减少进入蒸发***的水量，降低能耗；蒸发冷凝水返回多级多段反渗透***作进一步处理。本发明把多级多段反渗透与蒸发结合在一起用于废水的深度处理，并将蒸发冷凝水回流至反渗透***作进一步处理，多级反渗透产生的淡水中氮磷的浓度低于检出限，符合废水氮磷“零排放”的要求，达标排放。

Description

一种废水氮磷“零排放”技术
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，具体的说，涉及一种废水氮磷“零排放”技术。
背景技术
2012年修订的《江苏省太湖水污染防治条例》第四十五条规定，太湖流域一、二、三级保护区禁止新建、改建、扩建排放含磷、氮等污染物的企业和项目。因此，江苏省苏州市、无锡市和常州市等太湖流域地区都严格禁止新建、改建、扩建排放含磷、氮等污染物的企业和项目，或者要求这些企业和项目实行废水“零排放”，即工艺废水经过深度处理后全部回用。但是，对于已通过GMP认证的制药企业而言，工艺废水即使经过深度处理，也不能回用于生产工艺，所以制药企业无法执行废水“零排放”。作为变通，江苏省太湖流域的一些地方政府允许制药企业排放经过深度处理的工艺废水，但外排工艺废水中氮磷的浓度不得超过企业所用自来水中氮磷的浓度，即所谓的“增产不增污”。然而，以太湖水为水源的自来水，其氮磷含量是不断变化的。以苏州某企业所用自来水为例，四次随机抽检结果表明，自来水中NH3-N、TN和TP的浓度分别为0.02～0.15mg/L、0.26～0.99mg/L和“未检出”～0.04mg/L。对于废水处理工程设计人员来说，不可能根据一个不断变化的氮磷排放限值设计相应的废水处理设施，只能从严要求，即深度处理后外排的工艺废水，其NH3-N、TN和TP的浓度均应低于检出限，也就是必须执行废水氮磷“零排放”。
废水“零排放”与废水氮磷“零排放”是二个完全不同的概念，前者废水经过深度处理后全部回用(不外排)，且允许回用水含有少量氮磷；后者废水经过深度处理后外排，但外排废水中氮磷的浓度必须低于检出限。国内外现有废水深度技术只能实现废水“零排放”，而江苏省太湖流域的制药企业迫切需要废水氮磷“零排放”技术。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种废水氮磷“零排放”技术。
为实现以上目的，本发明公开以下技术方案：一种废水氮磷“零排放”技术，首先采用常规的生化处理工艺去除其中大部分有机物、氮和磷，然后采用“多级多段反渗透+蒸发”工艺进行深度处理，所述深度处理是指，上一级反渗透产生的淡水进入下一级反渗透进一步净化，直至RO淡水的氮磷含量低于检出限，符合废水氮磷“零排放”要求，达标排放；上一段反渗透排出的浓水进入下一段反渗透进一步浓缩，减少进入蒸发***的水量，降低能耗；蒸发冷凝水返回多级多段反渗透***作进一步处理。
作为一个优选方案，所述深度处理为“二级三段反渗透+蒸发”工艺，透过一级一段反渗透膜的淡水，进入二级反渗透作进一步净化，二级RO的淡水氮磷浓度低于检出限，符合废水氮磷“零排放”的要求，达标排放；二级RO的浓水返回一级一段RO的入口，一级一段反渗透的浓水进入二段反渗透进一步处理，二段RO淡水回流至一级一段RO入口或二级RO入口，二段RO浓水进入三段反渗透；三段RO淡水回流至二段RO入口或一级一段RO入口，三段RO浓水进入蒸发单元，在蒸发器中蒸发脱盐，产生的冷凝水回流到二段RO的入口或一级一段RO的入口，作进一步处理。
作为一个优选方案，所述蒸发采用机械式蒸汽再压缩蒸发器(MVR)。与一般的废水“零排放”技术不同，此处的蒸发冷凝水既不外排，也不回用，而是回流到一级一段或二段反渗透的入口。
作为一个优选方案，在生化处理单元前设置预处理单元，以改善废水的可生化性。生化处理部分可以采用常规的生化处理工艺，如果废水本身可生性较差，可以在生化处理前设置相应的预处理单元，以改善废水的可生化性。当废水的磷浓度较高时，可在生化处理单元之前或之后设置化学除磷单元。
作为一个优选方案，生化处理部分采用A/O/A/O工艺，其中第一个A池的主要功能是酸化水解及反硝化、第一个O池的主要功能去除有机物和硝化、第二个A池的主要功能是反硝化脱氮(后置反硝化需要外加碳源)、第二个O池的主要功能去除后置反硝化剩余的碳源。采用后置反硝化可以最大限度地去除总氮，减轻后续深度处理脱氮的负担。为方便后续的深度处理，生化处理部分可采用膜生物反应器(MBR)。假如生化处理部分不采用MBR，应在后续深度处理部分的反渗透(RO)单元之前增加超滤(UF)单元。
作为一个优选方案，生化处理单元之后设置“臭氧氧化与生物活性炭或其它生物滤池”单元，进一步降低有机污染物的浓度。如果生化处理单元出水的COD仍较高，为延长反渗透膜的使用寿命，可在生化处理单元之后设置“臭氧氧化与生物活性炭或其它生物滤池”单元，进一步降低有机污染物的浓度。这种情况下，后续深度处理部分的反渗透(RO)单元之前应增加超滤(UF)单元。
设置多级反渗透的目的是为了对透过上一级反渗透膜的淡水作进一步净化，直至RO淡水的氮磷含量低于检出限，符合废水氮磷“零排放”的要求，达标排放；设置多段反渗透的目的是为了对上一段反渗透排出的浓水作进一步浓缩，减少进入蒸发***的水量，降低能耗；蒸发冷凝水返回多级多段反渗透***作进一步处理。
本发明的优点在于：对于通过GMP认证的制药企业而言，废水即使经过深度处理也不能回用于生产，实现废水氮磷“零排放”是唯一的出路。为此，本发明把多级多段反渗透与蒸发结合在一起用于废水的深度处理，并将蒸发冷凝水回流至反渗透***作进一步处理，多级反渗透产生的淡水中氮磷的浓度低于检出限，符合废水氮磷“零排放”的要求，达标排放。
附图说明
图1为废水氮磷“零排放”深度处理工艺流程简图，图中F1反渗透***进水，P1一级一段RO淡水、二级RO进水，C1一级一段RO浓水、二段RO进水；P2二级RO淡水(符合氮磷“零排放”要求，外排)，C2二级RO浓水(回流至一级一段RO进水口)；P3二段RO淡水(回流至一级一段RO进水口，或二级RO进水口)，C3二段RO浓水、三段RO进水；P4三段RO淡水(回流至二段RO进水口)，C4三段RO浓水、蒸发进水；S蒸发残渣(委托有资质单位处置)、CW蒸发冷凝水(回流至一级一段RO进水口，或二段RO进水口)。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1.
制药废水：COD＝420～685mg/L，NH3-N＝7.2～16.6mg/L，TN＝20.8～52.6mg/L，TP＝2.4～5.3mg/L。首先采用A/O/A/O工艺进行生化处理，生化处理部分使用膜生物反应器(MBR)，MBR出水直接进入“二级三段反渗透+蒸发”工艺进行深度处理。
“二级三段反渗透+蒸发”工艺流程简图请参见图1。透过一级一段反渗透膜的淡水，进入二级反渗透作进一步净化，二级RO的淡水氮磷浓度低于检出限，符合废水氮磷“零排放”的要求，达标排放；二级RO的浓水返回一级一段RO的入口，一级一段反渗透的浓水进入二段反渗透进一步处理，二段RO淡水回流至一级一段RO入口，二段RO浓水进入三段反渗透；三段RO淡水回流至二段RO入口，三段RO浓水进入蒸发单元，在蒸发器中蒸发脱盐，产生的冷凝水回流到二段RO的入口，作进一步处理。
生化处理***进水流量100L/h，第一个A池停留时间12h、第一个O池停留时间24h、第二个A池停留时间6h、第二个O池(兼MBR膜池)停留时间4h，试验装置运行稳定后，生化处理***出水COD＝45～60mg/L，NH3-N＝0.1～0.5mg/L，TN＝0.6～1.4mg/L，TP＝0.5～2.2mg/L。
“二级三段反渗透+蒸发”各级各段的产水率均控制在67％，蒸发冷凝水回流至二段RO入口，蒸发残液委托有资质单位处置。深度处理装置运行2周，一级一段RO淡水的NH3-N未检出～0.03mg/L，TN 0.08～0.24mg/L，TP未检出；二级RO淡水的NH3-N、TN和TP均未检出。显然，二级RO所产淡水符合氮磷“零排放”要求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种废水氮磷“零排放”方法，其特征在于，首先采用常规的生化处理工艺去除其中大部分有机物、氮和磷，然后采用“多级多段反渗透+蒸发”工艺进行深度处理，所述深度处理是指，上一级反渗透产生的淡水进入下一级反渗透进一步净化，直至RO淡水的氮磷含量低于检出限，符合废水氮磷“零排放”要求，达标排放；上一段反渗透排出的浓水进入下一段反渗透进一步浓缩，减少进入蒸发***的水量，降低能耗；蒸发冷凝水返回多级多段反渗透***作进一步处理。
2.根据权利要求1所述的一种废水氮磷“零排放”方法，其特征在于，所述深度处理为“二级三段反渗透+蒸发”工艺，透过一级一段反渗透膜的淡水，进入二级反渗透作进一步净化，二级RO的淡水氮磷浓度低于检出限，符合废水氮磷“零排放”的要求，达标排放；二级RO的浓水返回一级一段RO的入口，一级一段反渗透的浓水进入二段反渗透进一步处理，二段RO淡水回流至一级一段RO入口或二级RO入口，二段RO浓水进入三段反渗透；三段RO淡水回流至二段RO入口或一级一段RO入口，三段RO浓水进入蒸发单元，在蒸发器中蒸发脱盐，产生的冷凝水回流到二段RO的入口或一级一段RO的入口，作进一步处理。
3.根据权利要求1所述的一种废水氮磷“零排放”方法，其特征在于，所述蒸发采用机械式蒸汽再压缩蒸发器。
4.根据权利要求1所述的一种废水氮磷“零排放”方法，其特征在于，在生化处理单元前设置预处理单元，以改善废水的可生化性。
5.根据权利要求1所述的一种废水氮磷“零排放”方法，其特征在于，所述生化处理采用A/O/A/O工艺，其中第一个A池的主要功能是酸化水解及反硝化、第一个O池的主要功能去除有机物和硝化、第二个A池的主要功能是反硝化脱氮、第二个O池的主要功能去除后置反硝化剩余的碳源。
6.根据权利要求1所述的一种废水氮磷“零排放”方法，其特征在于，所述生化处理采用膜生物反应器。
7.根据权利要求1所述的一种废水氮磷“零排放”方法，其特征在于，生化处理单元之后设置“臭氧氧化与生物活性炭或其它生物滤池”单元，进一步降低有机污染物的浓度。
8.根据权利要求7所述的一种废水氮磷“零排放”方法，其特征在于，深度处理的反渗透单元之前增加超滤单元。
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