專利名稱：一種反滲透濃水的處理方法及其處理系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及冶金行業廢水處理技術領域，特別涉及一種反滲透濃水的處理方法及其處理系統。
背景技術：
近年來國家不斷出臺加強環境保護政策，提高鋼鐵企業用水標準，我國重點鋼鐵企業的廢水回收率也在不斷提高，反滲透作為一項新興的膜技術，在鋼鐵行業廢水回用中也逐漸得到了更多的應用。隨之而來的一些問題也逐漸凸顯，其中反滲透濃水的處理就是一個棘手的問題。反滲透濃水量占處理水量的20-40%，其中含有各種有機和無機污染物，直接排放可能會對土壤、地表水、海洋等產生污染；若排入市政污水處理系統，過高的總溶解性固體對活性污泥的生長有一定抑制作用，并且濃水中含有的清洗劑和阻垢劑等化學物質對環境也有一定影響。目前，國內反滲透濃水的處理方法主要有回流法、回用作生產用水、資源化利用和蒸餾濃縮，國外濃水處理方法主要有回流法、直接或間接排放、綜合利用、增發濃縮以及污染物去除等方法，其中污染物去除的方法包括，吸附、生物法、焚燒和高級氧化。吸附法主要采用活性炭吸附水中的溶解性有機物，存在活性炭吸附飽和后填料頻繁更換的問題；生物法，主要受制于濃水中含有的高鹽分和難降解有機物，僅適用于部分電導率較低、有機物生化性好的濃水，對來水水質要求較高；焚燒能夠將廢水的難降解有機物徹底去除，然而，由于濃水有機物含量不足以提供燃燒需要的能量，需要添加重油等燃料，處理成本非常高。采用高級氧化法處理反滲透濃水近年來屢有報道，如采用Fenton法處理造紙廢水反滲透濃水、利用臭氧催化氧化處理煉油廢水反滲透濃水等，然而Fenton法存在填料板結堵塞的問題，臭氧的氧化能力有限。采用光催化氧化技術處理反滲透濃水的報道較少，僅見到北京化工大學用催化氧化技術嘗試處理煉油`廠反滲透濃水，其得到的結果不夠理想，并未繼續深入研究。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中存在的不足提供一種反滲透濃水的處理方法及其處理系統，該處理方法能夠無選擇性的降解水中的有機物，同時不受水中TDS含量的影響，氧化反應條件溫和，在紫外光照射的條件下發生氧化反應，使出水COD到達100mg/L以下，該處理系統具有結構簡單，廢水回收率高的特點。本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案為:
一種反滲透濃水的處理方法，其特征在于:它包括如下步驟:
I)反滲透濃水先進入PH調節池，根據反滲透濃水中污染物的不同，針對帶負電荷的有機污染物基團，將PH值調至酸性2-5 ；
2)經PH調節池處理后的反滲透濃水進入光催化氧化單元進行光催化氧化反應；3)經光催化氧化單元處理后的出水進入中和反應池，將PH值調整至6-8；
4)經中和反應池處理后的出水進入混凝池，在混凝池中投加混凝劑，使反滲透濃水中膠體顆粒相互凝結；
5)經混凝池的出水進入沉淀池進行固液分離，以去除反滲透濃水中經光催化氧化反應后殘留的有機物膠體顆粒；
6)經沉淀池處理后的出水經過過濾器后排放。按上述技術方案，光催化氧化單元內裝有光催化劑TiO2、紫外光燈和曝氣裝置。按上述技術方案，所述光催化氧化單元分為一段或一段以上，每段的停留時間為30 min _120mino按上述技術方案，在光催化氧化單元內進行光催化氧化反應時，同時進行曝氣，氣水的體積比例為:5:1-15:1。按上述技術方案，在光催化氧化單元內設置循環泵。按上述技術方案，所述反滲透濃水是指冷軋廢水經過中和反應、混凝、氣浮、冷卻、生化降解、沉淀、過濾，以及后續的超濾、反滲透深度處理后產生的反滲透濃水，或指焦化廢水經過生化降解、沉淀、過濾，以及后續的超濾、反滲透深度處理后產生的反滲透濃水。一種反滲透濃水的處理系統，其特征在于:它包括PH調節池、光催化氧化單元、中和反應池、混凝池、沉淀池、過濾器、廢水排放管道，所述反滲透濃水輸入PH調節池，PH調節池的輸出口與光催化氧化單元的輸入口連通，光催化氧化單元的輸出口與中和反應池的輸入口連通，中和反應池的輸出口與混凝池的輸入口連通，混凝池的輸出口與沉淀池輸入口連通，沉淀池的輸出口過濾器的輸入口相連通，過濾器的輸出口與廢水排放管道連通。按上述技術方案，所述光催化氧化單元內設有光催化劑、紫外光等和曝氣裝置。按上述技術方案，所述光催化氧化單元為一段或一段以上。按上述技術方案，在光催化氧化單元內設置有循環泵，光催化氧化單元設有循環水輸出口與循環泵的輸入口連通，所述循環泵的輸出口與光催化氧化單元設置的循環水輸入口連通。本發明所取得的有益效果為:本發明的處理方法能夠無選擇性地降解濃水中的有機物，同時不受水中TDS含量的影響，氧化反應條件溫和，在紫外光照射的條件下發生氧化反應，使出水COD到達100mg/L以下，滿足排放標準，擺脫了現有的反滲透濃水總體回收率低的困境，該處理方法具有明顯的經濟和社會效益；本發明的處理系統結構簡單，運行可
圖1為本發明的工藝流程圖。圖中:1、PH調節池，2、輸送泵，3、光催化氧化單元，4、曝氣裝置，5、紫外光，6、中和池，7、混凝池，8、沉淀池，9、過濾器，IO、廢水排放管道。
具體實施例方式一種反滲透濃水的處理方法，它包括如下步驟:
(I)反滲透濃水先進入PH調節池，根據反滲透濃水中有機物的性質，調整pH值。pH值的變化會影響TiO2的能帶位置和電荷性質。根據反滲透濃水中污染物的不同，針對帶負電荷的有機污染物基團，將PH值調至酸性2-5 ；
(2)經PH調節池處理后的反滲透濃水進入光催化氧化單元進行光催化氧化反應；光催化氧化單元內裝有光催化劑TiO2、紫外光燈和曝氣裝置。在紫外光的照射下，入射光的能量大于TiO2禁帶寬度，其價帶上的電子就會被激發，越過禁帶進入導帶，這樣就會在導帶上產生高活性電子e_，同時在價帶上產生相應的空穴h+。光生電子具有很強的還原能力，而光生空穴具有很強的氧化能力。同時用曝氣裝置4進行曝氣，氣水的體積比例為:5:1-15:1，電子-空穴可遷移到半導體表面與水分子和溶解氧反應，使水分子失去電子產生具有強氧化性的氫氧自由基(？ H0)、超氧化氫自由基(？ H02 )等，這些高活性的基團可以參與和加速氧化還原反應的進行,從而氧化廢水中的有機物，并最終使之分解為水、C02或其它小分子化合物，從而完成污染物的降解。(3)經光催化氧化單元處理后的出水進入中和反應池，將其PH值調整至6-8 ；
(4)經中和反應池處理后的出水進入混凝池，在混凝池中投加混凝劑，使反滲透濃水中膠體顆粒相互凝結；
(5)經混凝池的出水進入沉淀池進行固液分離，以去除經光催化氧化反應后殘留的有機物膠體顆粒；
(6)為進一步降低出水的SS，經沉淀池處理的出水進入過濾器，過濾器出水經過消毒處理后即可達標排放。根據工程實際情況本，所述光催化氧化單元分為一段或一段以上，每段的停留時間為30 min _120min。為了使污染物充分降解，可以設置循環泵，在光催化氧化單元內部循環。光催化劑的形式有多種，可以是粉末狀TiO2、固載化的TiO2或與其他光催化劑混配的復合材料，如Ti02-Zn0折流板等。所述混凝劑為PAM (中文名-聚丙烯酰胺)，投加量為0.5-10mg/L。所述反滲透濃水是指冷軋廢水經過中和反應、混凝、氣浮、冷卻、生化降解、沉淀、過濾，以及后續的超濾、反滲透深度處理后產生的反滲透濃水，或指焦化廢水經過生化降解、沉淀、過濾，以及后續的超濾、反滲透深度處理后產生的反滲透濃水。如圖1所示，實現上述方法的反滲透濃水的處理系統，它包括PH調節池1、輸送泵
2、光催化氧化單元3、中和反應池6、混凝池7、沉淀池8、過濾器9、廢水排放管道10，將反滲透濃水輸入PH調節池I，PH調節池I的輸出口通過輸送泵2與光催化氧化單元3的輸入口連通，光催化氧化單元3的輸出口與中和反應池6的輸入口連通，中和反應池6的輸出口與混凝池7的輸入口連通，混凝池7的輸出口與沉淀池8輸入口連通，沉淀池8的輸出口與過濾器9的輸入口連通，過濾器9的輸出口與廢水排放管道10連通。所述光催化氧化單元內設有光催化劑、紫外光5等和曝氣裝置4，光催化劑為TiO2, TiO2的形式有多種，可以為粉末狀TiO2、固載化的TiO2或與其他光催化劑混配的復合材料，如TiO2-ZnO折流板等。根據工程實際情況，所述光催化氧化單元3為一段或一段以上。本實施例中選用兩段，每段的停留時間約30-120min。為了使污染物充分降解，在光催化氧化單元3內設置有循環泵，光催化氧化單元3設有循環水輸出口與循環泵的輸入口連通，所述循環泵的輸出口與光催化氧化單元設置的循環水輸入口連通。
具體實例:
實施例1:
取IOOOmlCOD濃度為310mg/L的焦化廢水反滲透濃水，該廢水略帶焦糊味，將該反滲透濃水進入PH調節池I，投加濃度為20wt%的硫酸，將其pH值調節到3，然后將該廢水通過輸送泵2送入光催化氧化單元3進行光催化氧化反應，光催化氧化單元中光催化劑TiO2的含量約為4.5g，紫外光光源為波長254nm、功率16W的紫外燈，同時通過曝氣裝置4進行曝氣，氣水的體積比為10:1,經過1.7h光催化氧化反應后的出水進入中和反應池6,調整出水的pH值至8，從中和反應池6的出水進入混凝池7，在混凝池7中投加絮凝劑PAM，投加量為5mg/L,靜置沉淀后，取上清液，該上清液經過濾器9過濾后從廢水排放管道10中排放，測得COD濃度約為55mg/L，COD去除率約為83%，出水清澈透明，無氣味，可滿足《鋼鐵工業水污染物排放標準》(GB13456 - 2012)，達標排放。實施例2:
取IOOOmlCOD濃度為201mg/L的冷軋廢水反滲透濃水，將該反滲透濃水進入PH調節池1，投加濃度為15wt%的硫酸，將其pH值調節到3.5之間，然后將該廢水通過輸送泵2送入光催化氧化單元3進行光催化氧化反應，光催化氧化單元中光催化劑TiO2的含量約為4g，紫外光光源為波長254nm、功率16W的紫外燈，同時通過曝氣裝置4進行曝氣，氣水的體積比為10:1，經過1.5h光催化氧化反應后的出水進入中和反應池6，調整出水的pH值至7，從中和反應池6的出水進入混凝池7,在混凝池7中投加絮凝劑PAM,投加量為5mg/L,靜置沉淀后，取上清液，該上清液經過濾器9過濾后從廢水排放管道10中排放,測得COD濃度為51mg/L, COD去除率約為75%，出水清澈透明，無氣味，可滿足《鋼鐵工業水污染物排放標準》(GB13456 — 2012)，達標排放。實施例3: 取IOOOmlCOD濃度為310mg/L的焦化廢水反滲透濃水，該廢水略帶焦糊味，將該反滲透濃水進入PH調節池I，投加濃度為20wt%的硫酸，將其pH值調節到3，然后將該廢水通過輸送泵2送入光催化氧化單元3進行光催化氧化反應，光催化氧化單元中光催化劑TiO2的含量約為3.5g，紫外光光源為波長254nm、功率16W的紫外燈，同時通過曝氣裝置4進行曝氣，氣水的體積比為5:1,經過0.5h光催化氧化反應后的出水進入中和反應池6,調整出水的pH值至6，從中和反應池6的出水進入混凝池7，在混凝池7中投加絮凝劑PAM，投加量為5mg/L，靜置沉淀后，取上清液，該上清液經過濾器9過濾后從廢水排放管道10中排放，測得COD濃度約為53mg/L，COD去除率約為82%，出水清澈透明，無氣味，可滿足《鋼鐵工業水污染物排放標準》(GB13456 - 2012)，達標排放。實施例4:
取IOOOmlCOD濃度為201mg/L的冷軋廢水反滲透濃水，將該反滲透濃水進入PH調節池1，投加濃度為20wt%的硫酸，將其pH值調節到3，然后將該廢水通過輸送泵2送入光催化氧化單元3進行光催化氧化反應，光催化氧化單元中光催化劑TiO2的含量約為4.5g，紫外光光源為波長254nm、功率16W的紫外燈，，同時通過曝氣裝置4進行曝氣，氣水的體積比為5:1，經過0.5h光催化氧化反應后的出水進入中和反應池6，調整出水的pH值至6，從中和反應池6的出水進入混凝池7,在混凝池7中投加絮凝劑PAM,投加量為5mg/L,靜置沉淀后，取上清液，該上清液經過濾器9過濾后從廢水排放管道10中排放,測得COD濃度為51mg/L, COD去除率約為75%，出水清澈透明，無氣味，可滿足《鋼鐵工業水污染物排放標準》(GB13456 — 2012)，達標排放。實施例5:
取IOOOmlCOD濃度為310mg/L的焦化廢水反滲透濃水，該廢水略帶焦糊味，將該反滲透濃水進入PH調節池1，投加濃度為5wt%的硫酸，將其pH值調節到5，然后將該廢水通過輸送泵2送入光催化氧化單元3進行光催化氧化反應，光催化氧化單元中光催化劑TiO2的含量約為3.5g，紫外光光源為波長254nm、功率16W的紫外燈，同時通過曝氣裝置4進行曝氣，氣水的體積比為15:1,經過2h光催化氧化反應后的出水進入中和反應池6,調整出水的pH值至8，從中和反應池6的出水進入混凝池7，在混凝池7中投加絮凝劑PAM，投加量為5mg/L，靜置沉淀后，取上清液，該上清液經過濾器9過濾后從廢水排放管道10中排放，測得COD濃度約為42mg/L，COD去除率約為86%，出水清澈透明，無氣味，可滿足《鋼鐵工業水污染物排放標準》(GB13456 - 2012)，達標排放。實施例6:
取IOOOmlCOD濃度為201mg/L的冷軋廢水反滲透濃水，將該反滲透濃水進入PH調節池1，投加濃度為5wt%的硫酸，將其pH值調節到5，然后將該廢水通過輸送泵2送入光催化氧化單元3進行光催化氧化反應，光催化氧化單元中光催化劑TiO2的含量約為4.5g，紫外光光源為波長254nm、功率16W的紫外燈，同時通過曝氣裝置4進行曝氣，氣水的體積比為15:1，經過2h光催化氧化反應后的出水進入中和反應池6，調整出水的pH值至8，從中和反應池6的出水進入混凝池7,在混凝池7中投加絮凝劑PAM,投加量為5mg/L,靜置沉淀后，取上清液，該上清液經過濾器9過濾后從廢水排放管道10中排放,測得COD濃度為39mg/L, COD去除率約為81%，出水清澈透明，無氣味，可滿足《鋼鐵工業水污染物排放標準》(GB13456 — 2012)， 達標排放。
權利要求
1.一種反滲透濃水的處理方法，其特征在于:它包括如下步驟: 1)反滲透濃水先進入PH調節池，根據反滲透濃水中污染物的不同，針對帶負電荷的有機污染物基團，將PH值調至酸性2-5 ； 2)經PH調節池處理后的反滲透濃水進入光催化氧化單元進行光催化氧化反應； 3)經光催化氧化單元處理后的出水進入中和反應池，將PH值調整至6-8； 4)經中和反應池處理后的出水進入混凝池，在混凝池中投加混凝劑，使反滲透濃水中膠體顆粒相互凝結； 5)經混凝池的出水進入沉淀池進行固液分離，以去除反滲透濃水中經光催化氧化反應后殘留的有機物膠體顆粒； 6)經沉淀池處理后的出水經過過濾器后排放。
2.根據權利要求1所述的一種反滲透濃水的處理方法，其特征在于:光催化氧化單元內裝有光催化劑TiO2、紫外光燈和曝氣裝置。
3.根據權利要求2所述的一種反滲透濃水的處理方法，其特征在于:所述光催化氧化單元分為一段或一段以上，每段的停留時間為30 min -120min。
4.根據權利要求3所述的一種反滲透濃水的處理方法，其特征在于:在光催化氧化單元內進行光催化氧化反應時，同時進行曝氣， 氣水的體積比例為:5:1-15:1。
5.根據權利要求1或4所述的一種反滲透濃水的處理方法，其特征在于:在光催化氧化單元內設置循環泵。
6.根據權利要求1所述的一種反滲透濃水的處理方法，其特征在于:所述反滲透濃水是指冷軋廢水經過中和反應、混凝、氣浮、冷卻、生化降解、沉淀、過濾，以及后續的超濾、反滲透深度處理后產生的反滲透濃水，或指焦化廢水經過生化降解、沉淀、過濾，以及后續的超濾、反滲透深度處理后產生的反滲透濃水。
7.一種反滲透濃水的處理系統，其特征在于:它包括PH調節池、光催化氧化單元、中和反應池、混凝池、沉淀池、過濾器、廢水排放管道，所述反滲透濃水輸入PH調節池，PH調節池的輸出口與光催化氧化單元的輸入口連通，光催化氧化單元的輸出口與中和反應池的輸入口連通，中和反應池的輸出口與混凝池的輸入口連通，混凝池的輸出口與沉淀池輸入口連通，沉淀池的輸出口過濾器的輸入口相連通，過濾器的輸出口與廢水排放管道連通。
8.根據權利要求7所述的一種反滲透濃水的處理系統，其特征在于:所述光催化氧化單元內設有光催化劑、紫外光等和曝氣裝置。
9.根據權利要求7或8所述的一種反滲透濃水的處理系統，其特征在于:所述光催化氧化單元為一段或一段以上。
10.根據權利要求7或8所述的一種反滲透濃水的處理系統，其特征在于:在光催化氧化單元內設置有循環泵，光催化氧化單元設有循環水輸出口與循環泵的輸入口連通，所述循環泵的輸出口與光催化氧化單元設置的循環水輸入口連通。
全文摘要
本發明公開了一種反滲透濃水的處理方法及其處理系統，其特征在于它包括如下步驟(1)反滲透濃水先進入pH調節池；(2)經pH調節池處理后的反滲透濃水進入光催化氧化單元進行光催化氧化反應；(3)經光催化氧化單元處理后的出水進入中和反應池，將pH值調整至；(4)經中和反應池處理后的出水進入混凝池，在混凝池中投加混凝劑，使反滲透濃水中膠體顆粒相互凝結；(5)經混凝池的出水進入沉淀池進行固液分離，以去除反滲透濃水中經光催化氧化反應后殘留的有機物膠體顆粒；(6)經沉淀池處理后的出水經過過濾器后排放。本發明能夠無選擇性的降解水中的有機物，同時不受水中TDS含量的影響，使出水COD到達100mg/L以下。
文檔編號C02F9/14GK103145296SQ20131008752
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月19日 優先權日2013年3月19日
發明者馮振鵬, 王凱, 李明將 申請人:中冶南方工程技術有限公司