專利名稱：活性炭-膜分離逆流吸附凈化反滲透濃水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)，具體涉及一種去除反滲透裝置中濃水的溶解性有機(jī)污染物，以達(dá)標(biāo)排放或回用于工業(yè)生產(chǎn)用水的處理方法。
背景技術(shù)：
目前隨著生活及工業(yè)用水量逐年增加，與當(dāng)前我國(guó)水資源污染嚴(yán)重、污水處理及回用標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格的現(xiàn)狀形成了鮮明對(duì)比，致使水資源供需矛盾日益突出。在此背景下，污水資源化已成為環(huán)境保護(hù)與水資源可持續(xù)利用的必然選擇，雙膜法(超濾/微濾+反滲透) 在污水處理及再生回用中被廣泛采用。反滲透(RO)工藝在獲得高質(zhì)再生水的同時(shí)，也產(chǎn)生了約為進(jìn)水量30%的濃水，該濃水含有高濃度的鹽類和難降解有機(jī)物，尤其是這些有機(jī)物中含有大量污染物，若直接排放可能會(huì)造成嚴(yán)重的二次污染。目前，國(guó)內(nèi)外RO裝置產(chǎn)生的濃水，除少部分回流到原水中進(jìn)行循環(huán)利用以外，大部分被直接排放。在海濱地區(qū)，一般將RO濃水直接排放到鄰近的海域。在內(nèi)陸地區(qū)，RO濃水通常直接排放到城市污水管網(wǎng)、地表水體或用于農(nóng)業(yè)灌溉。從保護(hù)環(huán)境和保證水資源可持續(xù)利用的角度出發(fā)，對(duì)RO濃水中有害物質(zhì)的去除非常迫切。反滲透和納濾技術(shù)盡管能夠去除RO濃水中的有機(jī)物，但成本太高，經(jīng)濟(jì)上不合理；RO濃水的高鹽度和難降解有機(jī)物，嚴(yán)重影響了活性污泥中微生物的活性，利用生物技術(shù)處理則受到很大的限制。目前，對(duì)RO濃水進(jìn)行有效處理的程度依然很低，因此尋找一種能夠高效去除目標(biāo)污染物，且經(jīng)濟(jì)、合理的工藝技術(shù)迫在眉睫。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，提供一種利用粉末活性炭-膜分離累積逆流吸附的技術(shù)來凈化反濃水，使其滿足污水排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。以下對(duì)本發(fā)明的原理以及步驟進(jìn)行說明。利用活性炭-膜分離累積逆流吸附技術(shù)凈化反滲透濃水的方法，具有粉末活性炭、中空纖維膜組件以及膜反應(yīng)器等。采用粉末活性炭累積逆流吸附與中空纖維膜組件組合過濾，對(duì)反滲透濃水進(jìn)行凈化，反滲透濃水是指反滲透裝置在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的濃排水，其具體處理方法是(1)首先以序批方式對(duì)反滲透裝置運(yùn)行過程中產(chǎn)生的濃排水進(jìn)行抽取，加入膜反應(yīng)器吸附反應(yīng)20-25min，與膜反應(yīng)器中累積的粉末活性炭充分混合，吸附濃水中的小分子有機(jī)物。( 然后將粉末活性炭溶液加入膜反應(yīng)器中，吸附其中剩余的有機(jī)物。粉末活性炭投加量根據(jù)反滲透濃水中的有機(jī)物含量確定，當(dāng)反滲透濃水的COD為150士 10mg/L時(shí)，粉末活性炭投加量的參考值為600mg/L。若處理效果不佳，可適當(dāng)增加粉末活性炭的投加量。(3)然后以曝氣攪拌、循環(huán)回流方式提供一定的紊度，吸附10-15min，使粉末活性炭均勻分散并與反滲透濃水充分混合，粉末活性炭顆粒被中空纖維膜截留在膜反應(yīng)器中， 經(jīng)中空纖維膜組件排出凈水。
粉末活性炭-膜分離累積逆流吸附技術(shù)是一種比較經(jīng)濟(jì)的RO濃水凈化技術(shù)。RO 濃水中的有機(jī)污染物以溶解性的小分子有機(jī)物為主，而粉末活性炭(PAC)能夠有效吸附小分子有機(jī)物。反應(yīng)器內(nèi)累積的舊PAC首先吸附RO濃水中的有機(jī)物，使其濃度降低；在曝氣攪拌和循環(huán)回流下，投加的PAC均勻分布在膜反應(yīng)器中，再次與RO濃水充分混合以吸附小分子有機(jī)物；吸附有機(jī)物后的PAC，由膜分離單元將其截留在膜反應(yīng)器中，或者說顆粒被中空纖維微濾膜截留在膜反應(yīng)器中，從而達(dá)到去除RO濃水中有機(jī)污染物的目的。本發(fā)明的特點(diǎn)以及有益效果在于(1)將PAC累積逆流吸附和膜分離聯(lián)用，費(fèi)用低，操作簡(jiǎn)單方便，自動(dòng)化程度高，是一種非常實(shí)用的RO濃水凈化方法。(2)采用該方法凈化反滲透濃水，使之滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求，降低其直接排放對(duì)水環(huán)境的潛在危害，對(duì)維持水生態(tài)系統(tǒng)的平衡和可持續(xù)發(fā)展具有
重要意義。(3)本發(fā)明自動(dòng)化程度高，適用于采用雙膜法生產(chǎn)再生水的城鎮(zhèn)污水廠、再生水廠、凈水廠或工業(yè)企業(yè)污水處理站，設(shè)計(jì)規(guī)模可以靈活選取，應(yīng)用前景廣闊，環(huán)境效益顯著。


所示附圖為本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)驗(yàn)裝置原理圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理以及實(shí)施方式進(jìn)行說明。需要說明的是本實(shí)施例是敘述性的，而不是限定性的，不以此實(shí)施例限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。利用活性炭-膜分離累積逆流吸附技術(shù)凈化反滲透濃水的方法，具有粉末活性炭 (以下簡(jiǎn)稱-PAC)、中空纖維膜組件以及膜反應(yīng)器等。采用粉末活性炭累積逆流吸附與中空纖維膜組件組合過濾，對(duì)反滲透(以下簡(jiǎn)稱R0)濃水進(jìn)行凈化，其具體處理方法是(1)以序批方式對(duì)反滲透裝置運(yùn)行過程中產(chǎn)生的濃排水進(jìn)行抽取，加入膜反應(yīng)器吸附反應(yīng)20-25min，與膜反應(yīng)器中累積的粉末活性炭充分混合，吸附濃水中的小分子有機(jī)物；(2)然后將粉末活性炭溶液加入膜反應(yīng)器中，吸附其中剩余的有機(jī)物，粉末活性炭投加量根據(jù)反滲透濃水中的有機(jī)物含量確定，當(dāng)反滲透濃水的COD為150士 10mg/L時(shí)，粉末活性炭投加量的參考值為600mg/L ；若處理效果不佳，可適當(dāng)增加粉末活性炭的投加量；(3)然后以曝氣攪拌、循環(huán)回流方式提供一定的紊度，吸附10-15min，使粉末活性炭均勻分散并與反滲透濃水充分混合，粉末活性炭顆粒被中空纖維膜截留在膜反應(yīng)器中， 經(jīng)中空纖維膜組件排出凈水。序批方式是指每隔固定的時(shí)間周期重復(fù)操作，時(shí)間周期為60-120min。而且要求中空纖維膜組件的孔徑小于粉末活性炭的粒徑。實(shí)施例對(duì)石油化工企業(yè)的RO濃水進(jìn)行工藝處理。小試工藝流程如附圖所示。 中空纖維膜組件的材質(zhì)為聚偏氟乙烯，公稱孔徑為0. 2 μ m，膜面積為0. 25m2。設(shè)計(jì)流量為 3. OL/h，在膜反應(yīng)器總停留時(shí)間為lh。膜分離器采用曝氣攪拌和循環(huán)回流方式，氣水比為 8 1，微濾膜出水采用恒流泵抽吸方式間歇出水。膜反應(yīng)器中的PAC每2天排空一次。
實(shí)施例采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行，采用循環(huán)的運(yùn)行方式，每個(gè)循環(huán)的具體操作步驟為(1)在PLC (可編程控制器)1控制下，提升泵2從原水箱3中抽取RO濃水加入膜反應(yīng)器4 ；，序批時(shí)間周期為90min ；吸附反應(yīng)20min。(2)計(jì)量泵5從儲(chǔ)液池6吸取PAC溶液加入膜反應(yīng)器4中；繼續(xù)吸附lOmin，實(shí)現(xiàn) PAC的累積逆流吸附。(3)中空纖維膜組件7開始出水。出水經(jīng)過流量計(jì)8和真空泵9后收集起來用于水質(zhì)檢測(cè)，中空纖維膜組件累積出水30min后完成本次循環(huán)，繼續(xù)進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。為防止PAC沉積在膜反應(yīng)器底部，循環(huán)泵10連續(xù)運(yùn)行，使混合液在膜反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，從而提高PAC的利用效率。試驗(yàn)結(jié)果表明當(dāng)PAC的投加量均為600mg/L時(shí)，經(jīng)PAC-微濾累積逆流吸附處理后，RO濃水的平均COD能夠由150士 10mg/L降低到45士5mg/L，平均DOC由40士5mg/L降低到 10士3mg/L。由試驗(yàn)結(jié)果可知，經(jīng)PAC-中空纖維膜分離累積逆流吸附后，RO濃水中的有機(jī)物含量顯著減少，因而COD(化學(xué)需氧量)和D0C(溶解性有機(jī)碳)得到大幅度的去除(見附表 1和附表2、。所以本發(fā)明能有效去除RO濃水中的有機(jī)污染物，使之達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918-2002) 一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)的要求。附表IRO濃水處理前后的有機(jī)物分子量分布單位mg/L
權(quán)利要求
1.活性炭-膜分離逆流吸附凈化反滲透濃水的方法，具有粉末活性炭、中空纖維膜組件以及膜反應(yīng)器，其特征在于采用粉末活性炭累積逆流吸附與中空纖維膜組件組合過濾， 對(duì)反滲透濃水進(jìn)行凈化，其具體處理步驟是(1)以序批方式對(duì)反滲透裝置運(yùn)行過程中產(chǎn)生的濃排水進(jìn)行抽取，加入膜反應(yīng)器吸附反應(yīng)20-25min，與膜反應(yīng)器中累積的粉末活性炭充分混合，吸附濃水中的小分子有機(jī)物；(2)然后將粉末活性炭溶液加入膜反應(yīng)器中，吸附其中剩余的有機(jī)物，粉末活性炭投加量根據(jù)反滲透濃水中的有機(jī)物含量確定，當(dāng)反滲透濃水的COD為150士 10mg/L時(shí)，粉末活性炭投加量的參考值為600mg/L ；若處理效果不佳，可適當(dāng)增加粉末活性炭的投加量；(3)然后以曝氣攪拌、循環(huán)回流方式提供一定的紊度，吸附10-15min，使粉末活性炭均勻分散并與反滲透濃水充分混合，粉末活性炭顆粒被中空纖維膜截留在膜反應(yīng)器中，經(jīng)中空纖維膜組件排出凈水。
2.按照權(quán)利要求1所述的利用活性炭-膜分離累積逆流吸附技術(shù)凈化反滲透濃水的方法，其特征是所述中空纖維膜組件的孔徑小于粉末活性炭的粒徑。
3.按照權(quán)利要求1所述的活性炭-膜分離逆流吸附凈化反滲透濃水的方法，其特征是所述序批方式是指每隔固定的時(shí)間周期重復(fù)操作，時(shí)間周期為60-120min。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用活性炭-膜分離累積逆流吸附技術(shù)凈化反滲透濃水的方法，對(duì)反滲透裝置運(yùn)行過程中產(chǎn)生的濃排水進(jìn)行抽取，加入膜反應(yīng)器吸附反應(yīng)；然后將粉末活性炭溶液加入膜反應(yīng)器中繼續(xù)吸附。粉末活性炭投加量根據(jù)反滲透濃水中的有機(jī)物含量確定，若處理效果不佳，可適當(dāng)增加粉末活性炭的投加量；然后實(shí)施曝氣攪拌、循環(huán)回流，吸附10-15min，使粉末活性炭均勻分散并與反滲透濃水充分混合經(jīng)中空纖維膜組件排出凈水。將PAC累積逆流吸附和膜分離聯(lián)用，費(fèi)用低，操作簡(jiǎn)單方便，自動(dòng)化程度高。采用該方法凈化反滲透濃水，滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求，降低其直接排放對(duì)水環(huán)境的潛在危害，對(duì)維持水生態(tài)系統(tǒng)的平衡具有重要意義。
文檔編號(hào)C02F1/44GK102502908SQ20111033987
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月1日
發(fā)明者崔航宇, 張光輝, 趙春霞, 顧平 申請(qǐng)人:天津大學(xué)