一種工業(yè)達(dá)標(biāo)外排廢水的深度處理與回用系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種工業(yè)達(dá)標(biāo)外排廢水的深度處理與回用系統(tǒng)及方法，屬于水處理【技術(shù)領(lǐng)域】。該系統(tǒng)包括超濾、納濾、電吸附以及混凝或電絮凝或酶電聚合-電絮凝裝置，其中超濾淡水出口依次連通所述的納濾、電吸附裝置，超濾、納濾裝置濃水分別連通混凝或電絮凝或酶電聚合-電絮凝裝置。本發(fā)明系統(tǒng)還可進(jìn)一步包括反滲透裝置；所述反滲透裝置進(jìn)水口與電吸附脫鹽裝置出水口相連通，反滲透裝置濃水出口與所述混凝或電絮凝或酶電聚合-電絮凝裝置入口相連通。工業(yè)達(dá)標(biāo)外排廢水經(jīng)過(guò)該系統(tǒng)處理后可用于工業(yè)循環(huán)水和循環(huán)冷卻水補(bǔ)水；也可進(jìn)一步經(jīng)過(guò)反滲透處理用于鍋爐給水。本發(fā)明的系統(tǒng)最大限度脫除廢水中的各種污染物，降低處理成本。
【專利說(shuō)明】-種工業(yè)達(dá)標(biāo)外排廢水的深度處理與回用系統(tǒng)及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于水處理【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種采用超濾-納濾-電吸附-反滲透禪 合強(qiáng)化處理工業(yè)達(dá)標(biāo)排放廢水及廢水回用的系統(tǒng)及方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著工業(yè)化進(jìn)程加速，我國(guó)已經(jīng)成為工業(yè)大國(guó)，工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的大量廢水 對(duì)環(huán)境和人類健康構(gòu)成潛在威脅。經(jīng)生化二級(jí)處理后達(dá)標(biāo)排放的廢水，尤其是焦化、化纖、 造紙和印染等行業(yè)廢水，仍含有部分息浮物、有機(jī)物和無(wú)機(jī)鹽，需要進(jìn)一步脫鹽和去除有機(jī) 物才能實(shí)現(xiàn)廢水回用。因此，開發(fā)工業(yè)達(dá)標(biāo)外排水的深度處理和廢水回用技術(shù)對(duì)節(jié)水減排 和環(huán)境保護(hù)意義重大。
[0003] 工業(yè)廢水深度處理和回用的主要目標(biāo)是去除水中的息浮物、微生物、有機(jī)物和無(wú) 機(jī)鹽。到目前為止，人們已經(jīng)開發(fā)了多種技術(shù)，包括混凝、高級(jí)氧化、吸附、離子交換、電去離 子、膜過(guò)濾等技術(shù)。但單一技術(shù)很難低成本、高效地脫除水中的有機(jī)物和無(wú)機(jī)鹽，實(shí)現(xiàn)廢水 回用。為了實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢水回用，研究人員發(fā)明了多種方法。如CN101659486A提出一種利 用RO反滲透膜深度處理工業(yè)廢水的工藝，該工藝將達(dá)標(biāo)排放廢水經(jīng)過(guò)初步過(guò)濾、脫C〇2、脫 硬度和調(diào)抑等預(yù)處理工藝，進(jìn)入RO反滲透裝置。該工藝可W提高產(chǎn)水率和延長(zhǎng)清洗周期。 CN1803675A提出一種工業(yè)廢水二級(jí)生化出水的好氧循環(huán)生物膨脹床-壓力濾池-膜過(guò)濾處 理工藝，該工藝的循環(huán)生物膨脹床能夠去除廢水中部分未降解的有機(jī)物和氨氮，經(jīng)過(guò)壓力 濾池前加入絮凝劑去除大部分膠體和息浮物，再經(jīng)過(guò)一系列的微濾、超濾、納濾和反滲透等 膜技術(shù)達(dá)到不同回用目的水質(zhì)要求。CN1524809A提出一種工業(yè)廢水深度處理工藝，廢水先 經(jīng)過(guò)一系列過(guò)濾裝置，再經(jīng)過(guò)二級(jí)反滲透處理，出水可W用于循環(huán)冷卻水；此外出水還可W 經(jīng)過(guò)電脫離子裝置，出水電導(dǎo)率低于0. 1 U S/cm，達(dá)到電子工業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn)。但上述所涉及專 利均沒有考慮到有機(jī)污染物在脫鹽過(guò)程中膜過(guò)濾產(chǎn)生的濃水處理問(wèn)題。
[0004] 總之，到目前為止還缺乏一種能夠?qū)⒐I(yè)達(dá)標(biāo)外排廢水中的有機(jī)物和無(wú)機(jī)鹽同時(shí) 低成本、高效脫除實(shí)現(xiàn)廢水分質(zhì)回用的技術(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有工業(yè)達(dá)標(biāo)排放廢水深度處理和回用技術(shù)存在成本高、 產(chǎn)水率低、污染物脫除效果差的問(wèn)題，提供一種工業(yè)達(dá)標(biāo)外排廢水的深度處理和回用系統(tǒng) 及方法，通過(guò)超濾-納濾-電吸附-反滲透-混凝/電絮凝/酶電聚合-電絮凝的多過(guò)程 禪合，脫除廢水中的各種污染物并實(shí)現(xiàn)廢水回用。
[0006] 本發(fā)明系統(tǒng)及方法不僅最大限度脫除了水中的有機(jī)物和無(wú)機(jī)鹽，而且運(yùn)行成本 低、能耗和設(shè)備投資也低，處理后的廢水可用于工業(yè)循環(huán)水、循環(huán)冷卻水和鍋爐補(bǔ)水。
[0007] 為達(dá)此目的，本發(fā)明采用W下技術(shù)方案：
[0008] -種工業(yè)達(dá)標(biāo)外排廢水的深度處理與回用系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括超濾裝置、混凝裝 置、納濾裝置、電吸附脫鹽裝置和混凝/電絮凝/酶電聚合-電絮凝裝置；
[0009] 所述超濾裝置的超濾淡水出口依次與納濾裝置和電吸附脫鹽裝置的入口相連通； 所述納濾裝置的納濾濃水出口和電吸附脫鹽裝置的電吸附濃水出口分別與所述的混凝/ 電絮凝/酶電聚合-電絮凝裝置的入口相連通；所述超濾裝置的超濾濃水出口與混凝裝置 的入口相連通；所述混凝裝置的出水口與所述超濾裝置的廢水入口相連通。
[0010] W下作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，但不作為本發(fā)明提供的技術(shù)方案的限制，通過(guò) W下技術(shù)方案，可W更好的達(dá)到和實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)目的和有益效果。
[0011] 本發(fā)明所述系統(tǒng)還包括反滲透裝置；所述電吸附脫鹽裝置的電吸附淡水出口經(jīng)反 滲透裝置之后再與所述混凝/電絮凝裝置的入口相連通。
[0012] 所述超濾裝置由加壓粟、儲(chǔ)水箱、反沖洗粟、反沖洗箱和超濾膜組件構(gòu)成；所述超 濾膜組件優(yōu)選為板式超濾膜組件或卷式超濾膜組件。
[0013] 所述納濾裝置由加壓粟、儲(chǔ)水箱、反沖洗粟、反沖洗箱和納濾膜組件構(gòu)成；所述納 濾膜組件優(yōu)選為板式納濾膜組件或卷式納濾膜組件。
[0014] 所述電吸附脫鹽裝置由進(jìn)水粟、儲(chǔ)水箱、反沖洗粟、反沖洗箱和吸附電極構(gòu)成；所 述吸附電極的活性組分優(yōu)選為石墨租、活性炭纖維、碳納米管、粉末活性炭、石墨或石墨帰 中的一種或至少兩種的組合。
[0015] 所述反滲透裝置由高壓粟、產(chǎn)水箱、反沖洗粟、濃水箱和反滲透膜組件構(gòu)成；所述 反滲透膜組件優(yōu)選為板式反滲透膜組件或卷式反滲透膜組件。
[0016] 所述混凝/電絮凝/酶電聚合-電絮凝裝置為混凝裝置或電絮凝裝置或酶電聚 合-電絮凝裝置；
[0017] 所述的混凝裝置由加藥單元、混合單元和絮凝沉淀單元組成；
[001引所述的電絮凝裝置由電源、電極板、水粟和沉淀單元組成；所述電極板優(yōu)選為鉛電 極板、鐵電極或鉛鐵復(fù)合電極板；
[0019] 本發(fā)明所述的酶電聚合-電絮凝裝置可采用本 申請(qǐng)人:的在先申請(qǐng)CN102701337A 中提到的酶電極禪合電絮凝去除有機(jī)物的反應(yīng)器。例如，其可由電源、酶陰極或固載酶填 料、犧牲陽(yáng)極、水粟和沉淀單元組成；所述犧牲陽(yáng)極優(yōu)選為鉛電極、鐵電極或鉛鐵復(fù)合電極； 所述的酶陰極優(yōu)選為固載酶的H維碳材料電極；所述的固載酶填料優(yōu)選為H維碳材料。
[0020] 一種利用如上所述的系統(tǒng)進(jìn)行工業(yè)廢水深度處理與回用的方法，所述方法將達(dá)到 排放標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)廢水經(jīng)超濾裝置去除微生物和剩余息浮物后，超濾濃水經(jīng)混凝裝置處理后 返回超濾裝置；超濾淡水經(jīng)納濾裝置去除>200化的大分子有機(jī)物和高價(jià)離子，納濾淡水經(jīng) 電吸附脫鹽裝置去除部分無(wú)機(jī)鹽和有機(jī)物后，用于工業(yè)循環(huán)水和循環(huán)冷卻水補(bǔ)水；電吸附 濃水和納濾濃水經(jīng)混凝/電絮凝/酶電聚合-電絮凝裝置處理后，出水達(dá)到工業(yè)廢水排放 標(biāo)準(zhǔn)后外排。
[0021] 電吸附脫鹽裝置得到的電吸附淡水進(jìn)一步經(jīng)過(guò)反滲透裝置后用于鍋爐用水；反滲 透濃水與吸附濃水和納濾濃水一起進(jìn)入混凝/電絮凝/酶電聚合-電絮凝裝置進(jìn)行處理。
[0022] 所述超濾處理的壓力為0. 2?lOMPa，例如可選擇0. 21?9. 96MPa，0. 28? 9. 3MPa，0. 8 ?8. 5MPa，2. 2 ?7. 8MPa，4 ?7MPa，4. 6 ?5. 5MPa，5. 2MPa 等，進(jìn)一步優(yōu)選為 SMPa O
[0023] 所述納濾處理的壓力為1?lOMPa，例如可選擇1. 02?9. 9MPa，1. 8?9. IMPa, 2. 3 ?8. 6MPa，2. 8 ?8MPa，3. 3 ?7. 2MPa，4 ?6. 7MPa，4. 6 ?6. 2MPa，5. 5MPa 等，進(jìn)一步優(yōu) 選為6MPa〇
[0024] 所述反滲透處理的壓力為10?lOOMPa，例如可選擇10. 02?99. 4MPa，16? 86MPa，23. 5 ?80. 2MPa，32 ?73MPa，40 ?70MPa，46. 8 ?64. 5MPa，52MPa 等，進(jìn)一步優(yōu)選為 60M 化。
[0025] 與已有技術(shù)方案相比，本發(fā)明具有W下有益效果：
[0026] 本發(fā)明提供的工業(yè)達(dá)標(biāo)外排廢水深度處理與回用系統(tǒng)，可對(duì)多種污染物進(jìn)行處 理，且去除效果好、運(yùn)行成本低、易操作、適用范圍廣。
[0027] 首先，本發(fā)明通過(guò)超濾裝置，將水中的息浮物、細(xì)菌、顆粒W及膠體轉(zhuǎn)移到濃水中 提高污染物的濃度，從而有利于混凝方法將其去除，混凝后清水再返回到超濾系統(tǒng)；其次， 本發(fā)明通過(guò)混凝或電絮凝或酶電聚合-電絮凝將納濾、電吸附和反滲透濃水中的有機(jī)物去 除，實(shí)現(xiàn)了濃水的達(dá)標(biāo)排放。尤其是通過(guò)酶電聚合-電絮凝裝置的酶聚合作用可W提高水 中溶解性有機(jī)物的分子量和疏水性，更有利于電絮凝對(duì)污染物的去除，實(shí)現(xiàn)濃水達(dá)標(biāo)排放。 本發(fā)明通過(guò)組合工藝可W實(shí)現(xiàn)廢水分質(zhì)回用，可分別用于循環(huán)冷卻水、工藝循環(huán)補(bǔ)水和鍋 爐給水，且實(shí)現(xiàn)濃水達(dá)標(biāo)排放。另外，本發(fā)明通過(guò)多過(guò)程禪合，不僅最大限度脫除了水中的 多種污染物，而且運(yùn)行成本低、產(chǎn)水率高。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0028] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1?3的工業(yè)廢水深度處理與回用系統(tǒng)的工藝流程圖；
[0029] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例4?6的工業(yè)廢水深度處理與回用系統(tǒng)的工藝流程圖。
[0030] 圖中；A-超濾裝置；B-混凝裝置；C-納濾裝置；D-電吸附脫鹽裝置；E-反滲透裝 置；F-混凝/電絮凝/酶電聚合-電絮凝裝置。
[0031] 下面對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。但下述的實(shí)例僅僅是本發(fā)明的簡(jiǎn)易例子，并不代 表或限制本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，本發(fā)明的保護(hù)范圍W權(quán)利要求書為準(zhǔn)。

【具體實(shí)施方式】
[0032] 為更好地說(shuō)明本發(fā)明，便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明的典型但非限制性的 實(shí)施例如下：
[0033] 實(shí)施例1
[0034] 如圖1所示，本實(shí)施例的工業(yè)達(dá)標(biāo)外排廢水的深度處理和回用系統(tǒng)，其包括；超濾 裝置A、混凝裝置B、納濾裝置C、電吸附脫鹽裝置D和混凝/電絮凝/酶電聚合-電絮凝裝 置F;
[00巧]所述超濾裝置A的超濾淡水出口依次通過(guò)管道與納濾裝置C和電吸附脫鹽裝置D 的入口相連通；所述納濾裝置C的納濾濃水出口和電吸附脫鹽裝置D的電吸附濃水出口分 別與所述的混凝/電絮凝/酶電聚合-電絮凝裝置F入口相連通；所述超濾裝置A的超濾 濃水出口與混凝裝置B入口相連通；所述混凝裝置B的出水口與所述超濾裝置A的廢水入 口相連通。本實(shí)施例的混凝/電絮凝/酶電聚合-電絮凝裝置F為混凝裝置。
[003引 實(shí)施例2
[0037] 與實(shí)施例1相比，混凝/電絮凝/酶電聚合-電絮凝裝置F為電絮凝裝置，其余同 實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)。
[003引 實(shí)施例3
[0039] 與實(shí)施例1相比，混凝/電絮凝/酶電聚合-電絮凝裝置F為酶電聚合-電絮凝 裝置，其余同實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)。
[0040] 實(shí)施例4
[0041] 如圖2所示，本實(shí)施例的工業(yè)達(dá)標(biāo)外排廢水的深度處理和回用系統(tǒng)，其包括超濾 裝置A、混凝裝置B、納濾裝置C、電吸附脫鹽裝置D、反滲透裝置E和混凝/電絮凝/酶電聚 合-電絮凝裝置F ;
[0042] 所述超濾裝置A的超濾淡水出口依次通過(guò)管道與納濾裝置C、電吸附脫鹽裝置D和 反滲透裝置E的入口相連通；所述納濾裝置C的納濾濃水出口、電吸附脫鹽裝置D的電吸附 濃水出口和反滲透裝置E濃水出口分別與混凝/電絮凝/酶電聚合-電絮凝裝置F入口相 連通；所述超濾裝置A的超濾濃水出口與所述混凝裝置B的入口相連通，所述混凝裝置B的 出水口與所述超濾裝置A的廢水入口相連通。本實(shí)施例的混凝/電絮凝/酶電聚合-電絮 凝裝置F為混凝裝置。
[004引 實(shí)施例5
[0044] 與實(shí)施例4相比，混凝/電絮凝/酶電聚合-電絮凝裝置F為電絮凝裝置，其余同 實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)。
[0045] 實(shí)施例6
[0046] 與實(shí)施例4相比，混凝/電絮凝/酶電聚合-電絮凝裝置F為酶電聚合-電絮凝 裝置，其余同實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)。
[0047] 實(shí)施例7 :
[0048] 在實(shí)施例1和實(shí)施例4的系統(tǒng)中進(jìn)行廢水處理，其中廢水取自某鋼鐵公司焦化廠 通過(guò)生化處理后的出水，原水和各階段處理后出水的水質(zhì)指標(biāo)如表1所示：
[0049] 表1各階段污染物去除效果
[0050]

【權(quán)利要求】
1. 一種工業(yè)達(dá)標(biāo)外排廢水的深度處理與回用系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括超濾裝 置（A)、混凝裝置（B)、納濾裝置（C)、電吸附脫鹽裝置（D)和混凝/電絮凝/酶電聚合-電絮 凝裝置（F); 所述超濾裝置（A)的超濾淡水出口依次與納濾裝置（C)和電吸附脫鹽裝置（D)的入口 相連通；所述納濾裝置（C)的納濾濃水出口和電吸附脫鹽裝置（D)的電吸附濃水出口分別 與所述的混凝/電絮凝/酶電聚合-電絮凝裝置（F)的入口相連通；所述超濾裝置（A)的 超濾濃水出口與混凝裝置（B)的入口相連通；所述混凝裝置（B)的出水口與所述超濾裝置 (A)的廢水入口相連通。
2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括反滲透裝置（E);所述電吸 附脫鹽裝置（D)的電吸附淡水出口經(jīng)反滲透裝置（E)之后再與所述混凝/電絮凝/酶電聚 合-電絮凝裝置（F)的入口相連通。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述超濾裝置（A)的超濾膜組件為板式 超濾膜組件或卷式超濾膜組件。
4. 如權(quán)利要求1-3之一所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述納濾裝置（C)的納濾膜組件為板 式納濾膜組件或卷式納濾膜組件。
5. 如權(quán)利要求1-4之一所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電吸附脫鹽裝置（D)的吸附電極 的活性組分為石墨氈、活性炭纖維、碳納米管、粉末活性炭、石墨或石墨烯中的一種或至少 兩種的組合。
6. 如權(quán)利要求1-5之一所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述反滲透裝置（E)的反滲透膜組件 為板式反滲透膜組件或卷式反滲透膜組件。
7. 如權(quán)利要求1-6之一所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述混凝/電絮凝/酶電聚合-電絮 凝裝置（F)為混凝裝置或電絮凝裝置或酶電聚合-電絮凝裝置。
8. 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述的電絮凝裝置的電極板為鋁電極板、鐵 電極或鋁鐵復(fù)合電極板。
9. 一種利用如權(quán)利要求1-8之一所述的系統(tǒng)進(jìn)行工業(yè)廢水深度處理與回用的方法，其 特征在于，所述方法將達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)廢水經(jīng)超濾裝置（A)去除微生物和剩余懸浮物 后，超濾濃水經(jīng)混凝裝置（B)處理后返回超濾裝置（A);超濾淡水經(jīng)納濾裝置（C)去除大分 子有機(jī)物和高價(jià)離子；納濾淡水經(jīng)電吸附脫鹽裝置（D)去除部分無(wú)機(jī)鹽和有機(jī)物后，用于 工業(yè)循環(huán)水和循環(huán)冷卻水補(bǔ)水；電吸附濃水和納濾濃水經(jīng)混凝/電絮凝/酶電聚合-電絮 凝裝置（F)處理后，出水達(dá)到工業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)后外排。
10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，電吸附淡水進(jìn)一步經(jīng)過(guò)反滲透裝置（E) 后用于鍋爐用水；反滲透濃水與電吸附濃水和納濾濃水一起進(jìn)入混凝/電絮凝/酶電聚 合-電絮凝裝置（F)進(jìn)行處理； 優(yōu)選地，所述超濾處理的壓力為〇. 2?lOMPa，進(jìn)一步優(yōu)選為8MPa ; 優(yōu)選地，所述納濾處理的壓力為1?lOMPa，進(jìn)一步優(yōu)選為6MPa ; 優(yōu)選地，所述反滲透處理的壓力為10?lOOMPa，進(jìn)一步優(yōu)選為60MPa。
【文檔編號(hào)】C02F9/06GK104341066SQ201310339962
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月6日
【發(fā)明者】曹宏斌, 李海濤, 趙赫, 李玉平, 張懿 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所