專利名稱：一種以吸附和超聲再生為主體工藝的膜濃水處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及有機廢水處理領域，尤其涉及到廢水深度處理過程中產(chǎn)生的膜濃水的處理方法。
背景技術：
隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，國家對環(huán)境污染的管理越來越嚴格，各地也出臺了一些相應的地方標準來進一步加強對水質(zhì)的控制。廢水單靠二級處理工藝，其水質(zhì)已難以達到國家規(guī)定的水質(zhì)排放標準，必須進行深度處理。另外，隨著國家水資源的進一步緊缺，加之工業(yè)生產(chǎn)過程中需要消耗大量的水。由此，污水深度處理和回用技術得到了廣泛的研究和實際應用。廢水常用的深度處理工藝用過濾、膜分離和化學氧化技術。而膜技術因其節(jié)能、高效等優(yōu)勢而得到廣泛的應用。其中的超濾-反滲透組合工藝成為二級處理工藝后深度處理的一種比較先進的工藝，并在多個行業(yè)得到實際應用。深度處理后的水又可以回用于循環(huán)冷卻水的補充水或鍋爐的補充水，從而節(jié)約了大量的新鮮水，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。盡管膜處理技術對廢水進行深度處理后出水可以回用于生產(chǎn)過程中，但膜法處理系統(tǒng)產(chǎn)生的濃水由于鹽度過高和含有大量難降解有機物質(zhì)，不能直接排放，需要進一步對其進行處理。目前常用的膜濃水的處理技術有高級氧化技術、繼續(xù)濃縮以及多效蒸餾等方法。繼續(xù)濃縮工藝仍會有濃縮水產(chǎn)生，不是一種最終有效的方法。而高級氧化技術和蒸餾的方法則處理設備復雜,處理成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對膜濃水中含有高鹽度和難降解有機物而難以進一步處理的問題，提出了一種新的解決思路:首先 利用吸附實現(xiàn)膜濃水中有機物質(zhì)和鹽類的分離；對吸附飽和的吸附劑采用超聲波進行再生，超聲過程產(chǎn)生的強烈沖擊和高速射流會促使吸附劑上的有機物的脫附，同時超聲過程中的空化作用會在局部產(chǎn)生高溫、高壓及生成大量的氧化性自由基，可以促使有機物分解或降解，大大提高難降解有機物質(zhì)的可生化性；超聲再生液通過好氧膜生物反應器實現(xiàn)進一步降解。本發(fā)明解決上述技術問題是通過以下技術方案予以實現(xiàn):一種以吸附和超聲再生為主體工藝的膜濃水處理方法，其特征在于，包括:I)吸附過程:將含有有機物質(zhì)和大量鹽份的膜濃水自下而上通過單級或多級串聯(lián)的吸附柱，控制水力停留時間為10-60 min，確保所述膜濃水與所述吸附柱內(nèi)吸附劑充分接觸，以充分吸附膜濃水中的有機物，吸附后出水COD ( 60 mg/L ；2)超聲再生過程:所述吸附柱內(nèi)還設置有攪拌器和超聲發(fā)射器，其中超聲發(fā)射器在吸附柱內(nèi)均勻布置；當吸附飽和時，停止吸附，啟動攪拌器和超聲發(fā)射器，控制超聲功率為20-750 KHz，聲強為1-100 W/cm2，室溫下超聲作用5_60 min，實現(xiàn)柱體內(nèi)水和吸附劑在混勻的狀態(tài)下進行超聲再生；
3)生物處理過程:將超聲再生過程得到的超聲再生液排放至好氧膜生物反應器中進行生物降解24-48h，其中膜生物反應器中污泥濃度控制在10-20 g/L ；其中，所述吸附劑為活性炭、樹脂的一種或兩種。在上述技術方案中，所述膜濃水處理方法優(yōu)選用于處理電導率為4-30 ms/cm、氯離子濃度為1000-8000 mg/L、含有難降解有機物污染物及COD為150-500 mg/L的膜濃水。在上述技術方案中，所述超聲再生過程后的吸附劑可以重復用于吸附處理，實現(xiàn)吸附-超聲再生循環(huán)操作，提高吸附劑使用壽命，降低膜濃水處理成本。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下突出優(yōu)點及有益效果:I)本發(fā)明采用先吸附再脫附最后生化的方法，巧妙地避開了膜濃水高鹽度對生化處理過程的影響，且吸附后出水COD ( 60 mg/L ；2)本發(fā)明采用的再生方法為超聲再生，超聲過程中的空化作用可以加速附著態(tài)有機物質(zhì)的脫附，同時利用超聲過程中產(chǎn)生的瞬時高溫高壓和大量的氧化性自由基可以使難降解有機物質(zhì)發(fā)生分解或降解，既達到了有機物質(zhì)脫附再生的效果又提高了再生液中有機物質(zhì)后續(xù)的可生化性，有利于后續(xù)用生物方法對其進行進一步降解；

3)超聲再生裝置置于吸附柱內(nèi)，二者為一體裝置，裝置內(nèi)設吸附劑裝填槽、超聲發(fā)射器和攪拌器，當吸附飽和時，停止吸附，啟動攪拌器和超聲發(fā)射器，實現(xiàn)柱體內(nèi)水和吸附劑在混勻的狀態(tài)下進行再生，一體化裝置大大地節(jié)約了場地，簡化了操作流程，實現(xiàn)高效運行。4)本發(fā)明方法處理膜濃水，設備簡單，處理成本低，且出水可以達到國家《污染物綜合排放標準》一級排放標準。


圖1是本發(fā)明方法采用的吸附柱的結構示意圖；圖2是圖1的A-A剖視圖。圖中:1吸附出水口，2超聲發(fā)射器，3攪拌器，4吸附進水口，5吸附劑。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發(fā)明方法做進一步說明:實施例1:取某石化廢水膜工藝處理后濃水為實驗用膜濃水，其水質(zhì)指標為:COD 150 mg/L,電導 4 ms/cm, CF 1000mg/L。使用本發(fā)明的處理方法對上述實驗用膜濃水處理具體步驟如下:首先將膜濃水通入單級裝有顆粒活性炭的吸附柱(結構如圖1-2所示)，進出水方式為下進上出，即從下方吸附進水口 4進入與吸附劑充分接觸后從上方吸附出水口 I出水，調(diào)整水力停留時間為10min,出水每隔一個柱體測COD ;該吸附柱內(nèi)還設置有攪拌器3和超聲發(fā)射器2，其中超聲發(fā)射器2在吸附柱內(nèi)均勻布置，當吸附飽和時，停止吸附，啟動攪拌器3和超聲發(fā)射器2，實現(xiàn)柱體內(nèi)水和吸附劑5在混勻的狀態(tài)下進行再生，超聲頻率控制在20 KHz,超聲時間控制在60min，超聲聲強控制為I W/cm2 ;超聲再生后的活性炭可以重新進行吸附處理，超聲脫附后再生液生進入膜生物反應器，膜生物反應器污泥濃度為10 g/L，停留時間24 h。
通過上述方法對實驗用膜濃水進行首次吸附后出水量為40個柱體時COD值為42mg/L。對其進行四次再生后出水量為30個柱體時其COD值為47 mg/L，再生液經(jīng)膜生物反應器后出水COD為15 mg/L。而對照組直接將上述膜濃水通過上述膜生物反應器后出水COD為 92 mg/Lο實施例2:取某醫(yī)藥廢水膜工藝處理后濃水為實驗用膜濃水，其水質(zhì)指標為:COD 338 mg/L,電導 30 ms/cm, Cl 8000 mg/L。使用本發(fā)明的處理方法對上述實驗用膜濃水處理具體步驟如下:首先將膜濃水通入單級裝有NDA-800樹脂的吸附柱，進出水方式為下進上出，調(diào)整水力停留時間為30 min,出水每隔一個柱體測COD ;吸附飽和時，停止吸附，啟動攪拌器3和超聲發(fā)射器2，實現(xiàn)柱體內(nèi)水和吸附劑5在混勻的狀態(tài)下進行再生，超聲頻率控制在350 KHz，超聲時間控制在30min，超聲聲強控制為 50 W/cm2 ;超聲再生后的樹脂可以重新進行吸附實驗，超聲脫附后再生液生進入膜生物反應器，膜生物反應器污泥濃度為15 g/L，停留時間48 h。通過上述方法對實驗用膜濃水進行首次吸附后出水量為40個柱體時COD值為51mg/L。對其進行四次再生后出水量為30個柱體時其COD值為59 mg/L，再生液經(jīng)膜生物反應器后出水COD為34 mg/L。而對照組直接將上述膜濃水通過上述膜生物反應器后出水COD為 168 mg/Lο實施例3取某化工廢水膜處理后濃水為實驗廢水，其水質(zhì)指標為:C0D 500 mg/L,電導16.5ms/cm, Cl 4040 mg/L。使用本發(fā)明的處理方法對上述廢水處理具體步驟如下:首先將膜濃水通入單級裝有顆粒活性炭吸附柱，進出水方式為下進上出，調(diào)整水力停留時間為60 min，出水每隔一個柱體測COD ;吸附飽和時，停止吸附，啟動攪拌器3和超聲發(fā)射器2，實現(xiàn)柱體內(nèi)水和吸附劑5在混勻的狀態(tài)下進行再生，超聲頻率控制在750 KHz，超聲時間控制在5 min，超聲聲強控制為100 W/cm2 ;超聲再生后的活性炭可以重新進行吸附實驗，超聲脫附后再生液生進入膜生物反應器，膜生物反應器污泥濃度為20 g/L，停留時間24 h。通過上述方法對實驗用膜濃水進行首次吸附后出水量為40個柱體時COD值為59mg/L，對其進行四次再生后出水量為30個柱體時其COD值為60 mg/L，再生液經(jīng)膜生物反應器后出水COD為44 mg/L。而對照組直接將上述膜濃水通過上述膜生物反應器后出水COD為 209 mg/Lο
權利要求
1.一種以吸附和超聲再生為主體工藝的膜濃水處理方法，其特征在于，包括: 1)吸附過程:將含有有機物質(zhì)和鹽份的膜濃水自下而上通過單級或多級串聯(lián)的吸附柱，控制水力停留時間為10-60 min，確保所述膜濃水與所述吸附柱內(nèi)吸附劑充分接觸，以充分吸附膜濃水中的有機物； 2)超聲再生過程:所述吸附柱內(nèi)還設置有攪拌器和超聲發(fā)射器，其中超聲發(fā)射器在吸附柱內(nèi)均勻布置；當吸附飽和時，停止吸附，啟動攪拌器和超聲發(fā)射器，控制超聲功率為20-750 KHz，聲強為1-100 W/cm2，室溫下超聲作用5_60 min，實現(xiàn)柱體內(nèi)水和吸附劑在混勻的狀態(tài)下進行超聲再生； 3)生物處理過程:將超聲再生過程得到的超聲再生液排放至好氧膜生物反應器中進行生物降解24-48h，其中膜生物反應器中活性污泥濃度控制在10-20 g/L ； 其中，所述吸附劑為活性炭、樹脂的一種或兩種。
2.根據(jù)權利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述處理方法用于處理電導率為4-30 ms/cm、氯離子濃度為1000-8000 mg/L、含有難降解有機物污染物及COD為150-500mg/L的膜濃水。
3.根據(jù)權利要求1所述的處理方法，其特征在于，所述超聲再生過程后的吸附劑重復用于吸附處理，實現(xiàn)吸附-超聲再生循環(huán)操作。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種以吸附和超聲再生為主體工藝的膜濃水處理方法，該方法采用吸附、超聲再生和膜生物反應器組合處理工藝，其中解決了膜濃水含有高鹽度和難降解有機物的難題。通過本發(fā)明方法處理含有高鹽度和難降解有機物的膜濃水，吸附出水COD≤60 mg/L，再生液生物反應后出水可達到國家《污染物綜合排放標準》一級標準。而且該處理方法中吸附和超聲再生為一體化裝置，可大大簡化操作流程，實現(xiàn)高效運行。
文檔編號C02F1/28GK103241905SQ20131019895
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月24日 優(yōu)先權日2013年5月24日
發(fā)明者雷太平, 顧錫慧, 官赟赟, 滕厚開, 陳軍, 張艷芳, 李立峰, 王昊 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油天津化工研究設計院