專利名稱：污水再生并零排放的方法
技術領域：
本發明屬于環境保護技術領域，特別是水處理技術領域，涉及利用多種膜分離方法將污水中污染物分別去除的方法。
背景技術：
隨著經濟發展，人類對水的污染越來越嚴重，對水凈化、污水處理和污水再生的要求越來越高。在此前提下，新型污水處理技術和方法也越來越顯得至關重，尤其是污水零排放的技術和方法。在水處理和水再生的眾多方法中過濾膜技術是較為關鍵的技術。一般把過濾精度為0.005-0.1微米的膜稱為超濾膜，將0.1-2微米的膜稱為微濾膜，將能夠讓大部分一價鹽透過，截留大部分二價鹽類的半透膜稱為納濾膜，將能夠截留絕大部分一價鹽類的半透膜成為反滲透膜。其中反滲透膜和納濾膜也可以將水中絕大部分有機污染物截留。雖然膜法水處理是水再 生與零排放的必要手段，但是簡單地使用膜技術，不能解決水再生與零排放的眾多的技術挑戰。中國專利200510060895.9揭示了包括預處理、膜分離、濃縮處理回流和污泥處理的造紙、印染工業污水零排放循環利用的方法。其中膜分離主要是用納濾膜將經過預處理的污水分離成可再利用產水和納濾濃水，納濾濃水回到前級實現零排放。然而納濾濃水經預處理再回到膜過濾，勢必使得被膜過濾截留的污染物(特別是二價鹽類)不斷富集，形成“死循環”，系統難以長期穩定運行。中國專利200910077025.0揭示了以雙膜法為核心的鋼鐵綜合污水回用工藝，使用超濾為反滲透預處理，使反滲透系統運行更穩定。其中并未揭示對超濾和反滲透濃水的處理方法，也未揭示該技術方案與常見超濾系統和反滲透系統結合技術方案的區別。中國專利201010609350.X將經過處理的生活污水用反滲透分離成透析液和濃縮液，將濃縮液經過催化氧化處理用于綠化。這一方法雖然可以將生化處理后污水部分再生，但是事實上并沒有實現零排放，因為生化處理后的生活污水也通常被直接用于綠化。中國專利申請200810052861.9揭示了采用兩級膜蒸餾與化學強化超濾耦合的方法，將高濃度工業污水濃縮的方法。其中膜蒸餾方法技術復雜，工業化較困難。現有技術中一般通過反滲透膜分離將污水分為回用水和濃水，再將濃水蒸發結晶實現零排放。其中由于反滲透入水污染程度過高，利用率要求過高，使之穩定運行較為困難。蒸發后濃水污染物包括有機物、難溶鹽類和可溶鹽類。難溶鹽使得蒸發結晶設備結垢問題嚴重；有機物本身沒有結晶性，難以以固體方式排出系統；有機物干擾溶解性鹽類的結晶。這些因素使得結晶器無法長期穩定運行。由此可見，雖然污水零排放已經具有廣泛的市場需求，但是已知技術中缺乏實用可行的技術方案。本發明發揮各種膜分離技術的優勢，將污水中的雜質分離，再根據這些雜質的特點分別處理，以達到零排放的目的。
本發明所述污水一般是指經過生化處理的生活污水或工業廢水或二者混合污水。預處理方法可以采用已知技術中物化、厭氧生化處理、缺氧生化、好氧生化處理、氣浮或機械過濾或這些方法的組合，預處理的目的是使污水或廢水達到常見的污水或廢水處理排放標準。為了敘述方便，這里將經過預處理的達到或接近排放標準的廢水或污水統稱為中水。
發明內容
本發明提供一種中水再生并零排放的方法，其特征在于包括:1、通過膜強化化學軟化，將中水堿性沉淀物以沉淀物(I)的方式去除。2、用納濾膜過濾，得到有機污染物濃縮液(2)和納濾產水(3)。3、將至少一部分納濾產水(3)經反滲透濃縮，得到反滲透產水(4)和溶解鹽濃縮液(5)。4、將有機污染物濃縮液(2)蒸發濃縮，并將蒸餾水(6)回用，將有機物濃液(7)燃
Jyti ο5、將溶解鹽濃縮液(5)蒸發結晶，并將蒸餾水⑶回用，同時得到固體鹽類。本發明污水再生并零排放的方法以膜分離為核心，將水中雜質分成堿性沉淀物、有機污染物和溶解性鹽類分別去除，使得納濾和反滲透在高利用率下運行穩定，顯著減少蒸發結晶器處理水量，因而降低運行成本；避免了結晶設備結垢問題，解決了無機鹽和有機污染混合物結晶困難問題，使得結晶器可以長期穩定運行。
具體實施例方式本發明提供一種 中水再生并零排放的方法，其特征在于包括:1、通過膜強化化學軟化，將中水中堿性沉淀物以沉淀物(I)的方式去除。水中最常見的堿性沉淀物是以鈣鹽和鎂鹽為代表的硬度。水硬度通常可以離子交換器或化學方法去除。本發明中使用的“膜強化化學軟化”就是通過向水中添加化學品將水中二價陽離子沉淀為氫氧化物或碳酸鹽，經過沉淀和膜過濾，使原水得到較徹底的軟化。其中所述膜過濾是超濾膜過濾或微濾膜過濾，其排放水回到預處理再利用。添加的化學品一般是氫氧化鈉和碳酸鈉。為了利用水中的碳酸氫跟，一般先加入氫氧化鈉或氫氧化鈣，將鎂離子沉淀為氫氧化鎂，將部分鈣沉淀為碳酸鈣；然后再加入純堿(Na2CO3)將剩余的鈣沉淀。必要時加入適量絮凝劑或助凝劑以協助沉淀。如果最終保持水中有I毫摩爾(60mg/L)過量的碳酸根離子，將PH值控制到11，根據碳酸鈣和氫氧化鎂的濃度積計算，水中剩余鈣鎂離子濃度分別為0.134mg/L和0.432mg/L,總硬度為2.14mg/L (CaCO3計)。由此可見只要將形成的硬度懸浮物過濾干凈，水中絕大部分硬度均可以用這一方法去除。然而，常見的化學軟化法產水硬度通常明顯高于這一計算值，原因是化學反應產水的細小顆粒通常不能用沉淀的方法去除，這些細小顆粒將影響納濾或反滲透膜的運行，因為這些膜通常不能實現反沖。超濾膜或微濾膜過濾法是保證將沉淀物，包括細小沉淀物，去除干凈的有效手段。膜強化化學軟化同時也可以明顯降低水中膠體雜質如膠體硅的含量。超濾或微濾濃水或反洗水中僅僅富集了固體懸浮物，因此可以將這部分水回流到預處理工藝，將其中懸浮物以固體雜質的方式去除，不會形成污染物的死循環。沉淀物可以通過壓濾等已知技術濃縮。2、用納濾膜過濾，得到有機污染物濃縮液⑵和納濾產水(3)。
納濾膜夠使大部分一價鹽透過，截留二價鹽類。納濾膜可以將水中絕大部分有機污染物截留。一般認為納濾膜可以截留90%以上的COD貢獻物。由于進入納濾的水已經經過膜強化化學軟化，因此此處納濾膜的回收率較高，可以達到80-95%。由于一價鹽類大部分可以透過納濾膜，因此納濾膜的運行壓力不必克服一價鹽形成的滲透壓，運行壓力較低。為了進一步降低納濾膜被污染的可能性，也可以在納濾給水中加入少量酸，以降低納濾膜結垢的傾向。納濾產水已經可以達到很多工業用水標準，可以回用。然而對于一些封閉的工業體系，如果將納濾水全部回用，原水中的一價鹽類將不斷富集，使系統難以長期運行。因此必須將部分納濾產水中的溶解鹽類通過反滲透濃縮，最終結晶成固體鹽類。當然，納濾產水在一些要求較高的情況下還不能到達回用標準，需要經過反滲透處理。3、將至少一部分納濾產水(3)經反滲透濃縮，得到反滲透產水⑷和溶解鹽濃縮液(5)。反滲透膜可 以將幾乎全部鹽類和常見有機污染物截留。由于進入反滲透的水是經過納濾處理的水，有機污染和硬度均非常低，因此反滲透利用率可以達到85-97%。4、將有機污染物濃縮液(2)蒸發濃縮，并將蒸餾水(6)回用，將有機物濃液(7)燃
Jyti o納濾濃水中主要污染物是有機污染物，不能通過蒸發結晶的方式去除，只能將這部分濃水蒸發濃縮后燃燒。5、將溶解鹽濃縮液(5)蒸發結晶，并將蒸餾水⑶回用，同時得到固體鹽類。為了更有效地保護膜過濾裝置，本發明污水再生并零排放的方法還包括臭氧氧化步驟。中水中有機物會對過濾膜分離污染。經過臭氧氧化，這些有機物轉化成較小分子的有機物，而小分子有機物對膜的污染也較輕微。可以在以上工藝流程中一處或多處添加臭氧。添加點包括超濾或微濾過濾前、納濾前和/或反滲透前。為了避免參與臭氧對膜的氧化作用，在臭氧氧化之后需要添加還原劑破壞殘余臭氧。為了更有效地保護膜過濾裝置，本發明污水再生并零排放的方法還包括臭氧-生物炭步驟。經過預處理的水中有機物的可生化性一般較差。經過臭氧氧化，這些有機物轉化成可生化性更好的有機物，再經過生物炭濾池去除。其中臭氧生物炭步驟可以設置在以上所述任何膜處理工藝之前。
權利要求
1.一種污水再生并零排放的方法，其特征在于包括:通過膜強化化學軟化，將中水中堿性沉淀物以沉淀物(I)的方式去除；用納濾膜過濾，得到有機污染物濃縮液(2)和納濾產水(3)，其中納濾膜的回收率為80-95%;將至少一部分納濾產水(3)經反滲透濃縮，得到反滲透產水(4)和溶解鹽濃縮液(5)，其中反滲透利用率可以達到80-97% ;將有機污染物濃縮液(2)蒸發濃縮，并將蒸餾水￠)回用，將有機物濃液(7)燃燒；將溶解鹽濃縮液(5)蒸發結晶，并將蒸餾水(8)回用，同時得到固體鹽類。
2.根據權利要求1所述的污水再生并零排放的方法，其特征在于還包括臭氧氧化步驟。
3.根據權利要求1所述的污 水再生并零排放的方法，其特征在于還包括臭氧生物炭步驟。
全文摘要
本發明屬于環境保護技術領域，特別是水處理技術領域，涉及利用多種膜分離方法將污水中污染物分別去除的方法。該方法通過1、膜強化化學軟化，將中水中堿性沉淀物以沉淀物(1)的方式去除；2、用納濾膜過濾，得到有機污染物濃縮液(2)和納濾產水(3)，其中納濾膜的回收率為80-95％；3、將至少一部分納濾產水(3)經反滲透濃縮，得到反滲透產水(4)和溶解鹽濃縮液(5)，其中反滲透利用率可以達到80-97％；4、將有機污染物濃縮液(2)蒸發濃縮，并將蒸餾水(6)回用，將有機物濃液(7)燃燒；5、將溶解鹽濃縮液(5)蒸發結晶，并將蒸餾水(8)回用，同時得到固體鹽類。該方法中納濾和反滲透可以在高利用率下運行穩定，顯著減少蒸發結晶器處理水量，因而降低運行成本；同時避免了結晶設備結垢問題，解決了無機鹽和有機污染混合物結晶困難問題，使得結晶器可以長期穩定運行。
文檔編號C02F1/04GK103193351SQ20131010295
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月28日 優先權日2013年3月28日
發明者孟廣禎 申請人:北京格蘭特膜分離設備有限公司