一種城市污水回用過程中反滲透濃水的處理方法

一種城市污水回用過程中反滲透濃水的處理方法
【專利摘要】本發明公開了一種城市污水回用過程中反滲透濃水的處理方法，包括以下步驟：(1)調節反滲透濃水pH并加熱到一定溫度；(2)輸送至疏水性膜組件中進行濃縮處理；(3)經“調堿-重力沉降分離-微濾膜過濾”除硬后繼續進行濃縮；(4)重力沉降后進行固液分離，分離后的母液進行干化處理，即可將城市污水經雙膜處理后的反滲透濃水實現“零排放”。本發明解決了城市污水經雙膜處理回用過程中產生的反滲透濃水無法達標排放的問題，同時通過膜蒸餾過程產生的蒸汽潛熱與工業低品位熱源，有效的利用和節約了能源及運行成本，本發明工藝具有技術先進、出水水質好、處理效率高、水資源回收率高、廢水熱量利用率高等優點。
【專利說明】一種城市污水回用過程中反滲透濃水的處理方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種反滲透濃水的處理方法，特別是將城市污水作為第二水源采用膜技術進行深度處理工程中產生的少量濃水的處理方法，即采用膜蒸餾技術進行城市污水深度回用工藝中反滲透濃水的方法，更具體地說，涉及一種利用真空膜蒸餾技術處理城市污水的反滲透濃水的方法。屬于城市污水的深度處理【技術領域】。

【背景技術】
[0002]水資源短缺是21世紀人類面臨的最為嚴峻的資源問題之一。全世界只有1/4人口飲用到符合標準的清水，1/3人口得不到安全用水，缺水的形勢日趨嚴重。面對日益嚴峻的水資源短缺問題，全世界都在積極地探索新途徑以獲取足夠的淡水資源。跨流域調水、海水淡化、污水回用和雨水蓄用是目前普遍受到重視的開源措施，它們在一定程度上都能緩解水資源供需矛盾，然而中水回用經常被作為首選方案，很重要的原因在于中水水源就近可得，水量穩定，不會發生與鄰相爭，不受氣候的影響。
[0003]隨著我國社會經濟的發展，水資源短缺問題日益突出。發展“污水處理回用”以實現“水資源的可持續利用”已被明確寫入“國民經濟和社會發展第十個五年計劃綱要”中。城市中水回用既是節水治污的一項有效的舉措，同時又是水資源可持續性發展的功能性朝陽產業。
[0004]近年來，水資源的緊缺已經成為困擾我國經濟社會發展的突出問題。特別在人口眾多的城市，一方面是水資源的高度緊張，另一方面是生產生活產生了大量的污水給生態環境造成嚴重威脅。將廢水經達標處理和回用處理后回用于生產系統或生活雜用被稱為污水回用。污水回用的范圍很廣，從工業上的重復利用水體的補給水和生活用水。污水回用既可以有效地節約和利用有限的和寶貴的淡水資源，又可以減少污水或廢水的排放量，減輕水環境的污染，還可以緩解城市排水管道的超負荷現象，具有明顯的社會效益、環境效益和經濟效益。
[0005]市政污水是城市和建制鎮排入城市排水系統的水的統稱，包括生活污水、生產廢水和在合流制排水系統中截流的雨水。市政污水的量一般較大，可達每日萬噸級以上。經處理后一般達到國家一級或二級排放標準，排入河道或海洋。城市污水對于緩解缺水城市水資源短缺，降低城市水源污染具有重要意義。
[0006]2010年全國城市排水量將達到600X 108m3，全國設市城市的污水平均處理率不低于50%,重點城市污水回用處理率70%。這就給污水回用創造了基本條件。全國污水回用率如果平均達到20%，年回用量可達40X 108m3，是正常年份年缺水60 X 108m3的67%，即通過污水回用，可解決全國城市缺水量的一多半，回用規模及回用潛力之大，足可以緩解一大批缺水城市的供水緊張狀況。
[0007]目前市政污水回用，大部分是作為中水回用于景觀水，或工業冷卻循環水。在很多地區，由于污水中含鹽量高或有機物、懸浮含量高，達標污水經過簡單回用處理仍然無法滿足回用水質要求，如循環水補水、鍋爐補水的水質要求。此時需要對達標污水進行進一步深度處理。在污水的深度處理技術中，超濾反滲透雙膜技術是目前最為經濟可行的方法。
[0008]雙膜技術是將超濾/微濾(UF/MF)技術和反滲透(RO)技術相結合在一起的工藝。其中，反滲透技術是當今最先進和最節能有效的膜分離技術。其原理是在高于溶液滲透壓的作用下，依據其他物質不能透過半透膜而將這些物質和水分離開來。由于反滲透膜的膜孔徑非常小，僅為Inm左右，因此能夠有效地去除水中的溶解鹽類、膠體、微生物、有機物等，去除率高達97?99%。反滲透膜系統具有水質好、耗能低、無污染、工藝簡單、操作簡便等優點，但由于雙膜系統屬于物理過濾過程，在污水回用過程中由于回收率的限制，通常情況下回收率為60?80%，總會有20?40%的反滲透濃水因濃縮含有較原水高的含鹽量和污染物而不能得到有效處置。
[0009]中國專利CN102408165A公開了一種達標市政污水的深度處理方法。該專利所述的達標市政污水深度處理工藝包括絮凝沉淀、殺菌、碟片過濾、浸沒式超濾、反滲透幾個步驟。反滲透產水水質達到回用要求。反滲透濃水與其他大量達標污水勾兌后排放或進一步處理達到排放標準。該專利技術雖然提到了反滲透濃水的排放方式，因勾兌排放僅屬于較為簡單的處理方式，實際過程中未能對濃水中的主要污染物如總溶解固體、有機物含量等的消減。
[0010]中國專利ZL201010517699.0公開了一種城市中水的處理方法，特別涉及一種城市中水用于電廠冷卻用水的深度處理方法。該發明的電廠用城市中水深度處理方法，采用以下步驟:曝氣處理，過濾；加入消石灰、混凝劑聚合硫酸鐵和高效助凝劑；加入殺菌劑進行殺菌；加入復合阻垢緩蝕劑，混合均勻后，加入至電廠循環用水。該發明專利僅對城市中水采用較為簡單的處理工藝進行適度處理，并未涉及相關膜工藝技術。
[0011]中國專利CN102180552A公開了一種城市污水回用于循環冷卻水和電廠鍋爐給水的方法，包括如下步驟:城市污水處理廠經二級生化處理后符合排放標準的外排污水進入移動床生物膜反應器，在移動床生物膜反應器中對BOD和氨氮進行降解，經移動床生物膜反應器處理后的水引入快速混合池，在快速混合池中與混凝劑快速混合，與混凝劑快速混合的水進入絮凝池，絮凝處理后的水進入氣浮濾池，進行溶氣氣浮和多介質過濾處理，經過溶氣氣浮和多介質過濾處理后的水進入到超濾膜，并進行膜的粗分離，將經過膜的粗分離的水引入一級反滲透設備中進行一次膜分離，將經過一次膜分離處理后的水引入二級反滲透設備中進行二次膜分離處理并將處理后的水為鍋爐給水提供。該發明專利針對二級生化處理后達標外排城市污水再次采用生化的方法進行超濾和反滲透膜工藝技術的預處理，一來經二級生化處理后的污水本身已基本不具有可生化性，再次進行生化預處理不僅提高了投資運行成本，且為后續膜工藝的運行帶來不良結果，二來該專利并未對反滲透工藝濃水的處理進行界定。
[0012]中國專利CN101209886公開了一種采用膜生物反應器與反滲透聯用的城市污水深度處理回用工藝。是以城市污水經過污水廠處理后的二級出水為原水，或將城市污水經過處理達到二級出水后的水為原水，進入膜生物反應器MBR系統進行生化預處理，去除水中的B0D、C0D、SS、氨氮，使處理后的水達到反滲透進水水質要求，再經過反滲透系統進一步深度脫鹽處理，即可得到所需的回用水。該專利僅從污水深度回用角度進行了限定，并未對回用工藝過程中產生的反滲透濃水的處理方式進行限定。
[0013]中國專利CN1796314公開了一種城市污水深度處理的方法，該方法包括采用混凝過濾、臭氧氧化、生物氧化，來對城市污水進行深度處理，以去除城市污水二級出水中殘余的難降解微量有機物、細菌、病毒等，脫色除嗅，達到安全回用之目的。該專利并未涉及相關膜工藝技術以城市污水為水源進行深度回用。
[0014]現有針對城市達標外排污水深度處理回用的相關專利大部分采用生化、預處理及雙膜工藝相結合的方式進行處理后回用技術。上述發明專利采用不同工藝對達標城市污水進行了適度回用和深度回用的限定，如循環冷卻水和鍋爐補水，但對該工藝反滲透濃水的處理技術并未進行界定。CN102408165A中雖然涉及到了反滲透濃水的達標排放方式，即反滲透濃水與其他大量達標污水勾兌后排放或進一步處理達到排放標準，但其只提到了將反滲透濃水與其他大量達標污水勾兌后排放或進一步處理達到排放標準，僅僅對反滲透濃水的達標排放給出了建議，而針對上述反滲透濃水如何作深度處理的技術方法則并未進行限定和詳細報道。


【發明內容】

[0015]本發明公開了一種城市污水回用過程中反滲透濃水的處理方法，旨在針對現有技術的不足，提供一種達標城市污水采用雙膜技術處理后剩余的反滲透濃水深度處理方法。該處理方法主要目的是進一步處理反滲透單元產生的少量反滲透濃水，進一步去除反滲透濃水中的有機物、無機鹽等，提高城市污水的利用率，最大限度降低廢水排放量，充分利用廢水余熱，最大限度的回收水資源和熱能。
[0016]本發明是采用如下的技術方案實現的:
[0017]本發明所述的城市污水經雙膜處理后的反滲透濃水水質主要特征為:pH為7.0?
8.5，色度 30 ?60 倍，濃水電導 5000 ?7000 μ s/cm, C0D200 ?400mg/L，T0C50 ?10mg/L,以碳酸鈣計硬度1000?1500mg/L，以碳酸鈣計甲基橙堿度1200?1600mg/L，CF600?1000mg/L, NH/-N60 ?150mg/L, SO廣600 ?1200mg/L,總鐵 0.2 ?0.5mg/L。
[0018]一種城市污水回用過程中反滲透濃水的處理方法，包括以下步驟:
[0019](I)城市污水經雙膜處理后的反滲透濃水，進入RO濃水pH調節池，調節pH并采用加熱或換熱的方式加熱到一定溫度；
[0020](2)將步驟(I)中加熱后的反滲透濃水，經原水泵，輸送至疏水性膜組件中，疏水性膜組件具有特定放置形式，該過程中，可通過泵后旁路閥和濃水閥門，調節疏水性膜組件料液側給水壓力及料液側膜面流速；
[0021](3)在步驟(2)中疏水性膜組件滲透側，采用抽真空的方式將滲透后的蒸汽經冷凝形成膜蒸餾產水，該產水可直接回用或與反滲透產水混合后回用；
[0022](4)采用部分濃水循環的方式使得步驟(3)中的產生的濃水濃縮，達到一定的濃縮倍數，將接近飽和或過飽和的濃水送入加堿pH調節單元，調節至合適pH后，進入重力沉降分離器進行分離；
[0023](5)將步驟(4)中經重力沉降分離后的上層清液，經進料泵，送入微濾膜單元，以去除微量的懸浮物，微濾膜單元的產水并入RO濃水pH調節池，進行深度處理；
[0024](6)將步驟(4)中的重力沉降后的富含大量懸浮物的廢水，送入離心分離器進行固液分離，將分離后的母液送至噴霧干燥單元進行干化處理。
[0025]這樣即可實現城市污水經雙膜處理后的反滲透濃水的“零排放”。
[0026]本發明的主要技術特征包括以下內容:
[0027]步驟(I)中的反滲透濃水pH調節為pH6?8，優選pH為6.5?7.5。
[0028]步驟(I)中加酸用于調節反滲透濃水pH，可采用硫酸、鹽酸、草酸等強酸和中強酸，其中各類酸的濃度不受限制。
[0029]步驟(I)中對反滲透濃水的加熱方式為直接加熱或換熱，可以采用廢蒸汽熱、電加熱、工業廢熱或太陽能等為熱源，或這些熱源的組合；加熱溫度為40?90°C，優選為60 ?85。。。
[0030]步驟(2)中的疏水性膜組件可采用中空纖維式組件、板框式組件或卷式組件。
[0031]步驟(2)中的疏水性膜材料為聚偏氟乙烯、聚砜、聚丙烯、聚四氟乙烯的有機高分子材料；疏水性膜的孔徑范圍為0.1?0.5 μ m，最優為0.15?0.2 μ m。
[0032]步驟(2)中疏水性膜組件的特定放置形式，可采用直立方式或具有一定傾斜角度的平放方式；平放方式情況下的傾斜角度為5?60°，優選的傾斜角度為15?30°。
[0033]步驟⑵中疏水性膜組件的料液側給水壓力為0.005?0.03MPa,優選的給水壓力為 0.015 ?0.025MPa ;膜面流速 0.6 ?1.0m/s，優選為 0.7 ?0.9m/s。
[0034]步驟(2)中的反滲透濃水進入疏水性中空纖維膜組件的形式可采用內壓或外壓的方式。
[0035]步驟⑵中單個中空纖維膜組件的長度為50?150cm，優選為80?10cm ;單個中空纖維膜組件的裝填系數為30?70%，優選為40?60%。
[0036]步驟(3)中疏水性膜組件滲透側的真空度為0.06?0.1MPa,優選為0.08?0.098MPa。
[0037]步驟(3)中疏水性膜組件膜的通量為10?40L/m2.h，優選為15?35L/m2.h。
[0038]步驟(3)中滲透液的冷凝方式可采用間接的水冷、風冷或可循環的冷凍介質形式。
[0039]步驟(3)中的滲透后的蒸汽，可用于與反滲透濃水換熱的方式進行熱量交換，實現汽化潛熱的有效利用。
[0040]步驟⑷中反滲透濃水的濃縮倍數為10?40倍，優選15?35倍。
[0041]步驟⑷中膜蒸餾濃水的pH調節為8?9.5，優選pH為8.5?9.0。
[0042]步驟⑷中在重力沉降分離器的停留時間為15?120min，優選為30?90min。
[0043]步驟(5)中的微濾膜單元，包括壓力式或浸沒式微濾膜過濾，膜組件的形式可采用下列中的一種或多種:中空纖維膜組件、管式膜組件或簾式膜組件，最優為中空纖維膜組件或管式膜組件；
[0044]步驟(5)中的微濾膜單元膜組件的有機膜材料采用聚砜類、聚烯烴類或聚偏氟乙烯類中的一種或多種；優選聚偏氟乙烯、聚醚砜或聚丙烯；膜孔徑為0.1?0.3μπι，最優為
0.15 ?0.25 μ m ;
[0045]步驟(5)中的微濾膜單元膜組件的運行方式為錯流過濾或死端過濾工藝，其中死端過濾工藝能實現兩端間隔進水，最優為錯流工藝；
[0046]步驟(5)中的微濾膜單元膜組件的自動運行過程中可實現分散洗、加強洗和浸泡洗的周期性操作，其中分散洗可實現兩端交替進水，進水周期分別為15?30分鐘，最優為20?25分鐘；反沖洗時間為60?120秒；微濾膜單元運行過程中的運行通量為85?180L/m2h,最優為 120 ?150L/m2h ；
[0047]步驟(5)中的微濾膜單元，微濾膜清洗方式可選擇下述方式的一種或幾種:在線洗、離線洗或汽水混合洗，最優為汽水混合洗；過濾系統膜的加強洗和浸泡洗過程中的酸洗可選用下述酸中的一種或幾種，所述的酸包括HC1、草酸、檸檬酸、硝酸、硫酸及其與EDTA的復配清洗劑的酸清洗；
[0048]步驟(6)中的噴霧干燥單元操作,干燥室入口溫度為200?250°C,干燥室出口溫度為90?100°C。
[0049]本發明與現有技術的實質性區別在于，本發明涉及一種城市污水經雙膜處理后的反滲透濃水的深度處理方法。本發明旨在針對達標外排城市污水經雙膜處理后的反滲透濃水進行進一步深度處理和回用，以最大限度的回收水資源，降低廢水排放量，提高廢熱利用效率。雖然在【背景技術】中公開專利CN102408165A中提到了將反滲透濃水與其他大量達標污水勾兌后排放或進一步處理達到排放標準，但其僅對反滲透濃水的達標排放給出了建議，針對上述反滲透濃水的深度處理技術卻并未進行限定和詳細報道。與本發明中涉及的城市污水經雙膜技術處理后的反滲透濃水處理工藝技術具有實質性區別。
[0050]本發明可以產生如下的有益效果:
[0051]1、由于城市達標外排污水經雙膜工藝處理后的反滲透濃水含鹽量很高，電導相對較高一般5000?7000 μ s/cm,并且還含有少量的小分子有機物，COD為200?400mg/L，因此，可充分利用膜蒸餾系統的高脫鹽率、高有機物去除率優勢，對廢水進行高度濃縮處理；
[0052]2、采用本發明的方法，可基本上解決城市達標外排污水經雙膜工藝處理后的反滲透濃水排放困難或稀釋達標排放的實際問題，并實現了達標城市污水的高度回收利用，最大限度回收了水資源，組合預處理和雙膜技術可實現城市達標污水的“零排放”。
[0053]3、采用本發明所述工藝處理城市達標外排污水經雙膜工藝處理后的反滲透濃水，膜蒸餾產水電導< 30μ S/cm，產水TOC ( 10mg/L，水回收率高于90%，膜蒸餾產水可回用于生產工藝用水，高度實現了廢水的資源化利用。
[0054]本發明方法解決了城市污水經雙膜處理回用過程中產生的反滲透濃水無法達標排放的問題，可將城市污水經雙膜處理后的反滲透濃水處理后實現“零排放”。采用本發明所述的工藝可以對城市污水經雙膜工藝處理后的反滲透濃水深度處理后直接回用，同時通過膜蒸餾過程產生的蒸汽潛熱與工業低品位熱源，有效的利用和節約了能源及運行成本，本發明工藝具有技術先進、出水水質好、處理效率高、水資源回收率高、廢水熱量利用率高等優點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0055]圖1是本發明工藝流程簡圖；
[0056]圖2是本發明各單元工藝操作流程示意圖，
[0057]圖中標記分別表示:
[0058]1-RO濃水pH調節池，2—換熱器，3—原水泵，4一疏水性膜蒸餾組件，
[0059]5—冷凝器，6—產水箱，7—真空泵，8—外供水泵，9一加堿pH調節池，
[0060]10—重力沉降分離器，11 一進料泵，12—微濾膜單元，13—離心分離器，
[0061]14 一噴霧干燥器。

【具體實施方式】
[0062]下面，結合附圖和具體實施例，對發明【具體實施方式】作進一步的說明。
[0063]如附圖1和2所示，本發明的處理方法包括以下步驟:(I)調節反滲透濃水pH并采用加熱或換熱的方式將反滲透濃水加熱到一定溫度；(2)將加熱后的反滲透濃水輸送至具有特定放置形式的疏水性膜組件中，采用部分濃水循環的方式進行濃縮處理；(3)膜蒸餾濃水經“調堿-重力沉降分離-微濾膜過濾”除硬后繼續進行濃縮；(4)重力沉降后的富含大量懸浮物的廢水經離心分離器進行固液分離，分離后的母液送至噴霧干燥單元進行干化處理，即可將城市污水經雙膜處理后的反滲透濃水實現“零排放”。
[0064]實施例1
[0065]城市污水經雙膜處理后反滲透濃水的深度處理工藝流程如圖1和圖2所示，經雙膜處理后的反滲透濃水在余壓的作用下送入RO濃水pH調節池I加酸，其中反滲透濃水水質主要參數包括:ρΗ8.5，色度30倍，濃水電導5000μ s/cm，C0D200mg/L, T0C50mg/L，硬度(以碳酸鈣計)1000mg/L，甲基橙堿度(以碳酸鈣計)1200mg/L，Cr600mg/L, NH4+-N60mg/L,SO廣600mg/L，總鐵 0.2mg/L。
[0066]進入RO濃水pH調節池的反滲透濃水采用一定濃度的硫酸調節給水pH至8.0，經PH調節后的廢水首先采用膜蒸餾產生的蒸汽潛熱進行換熱后，利用廢熱對預熱后的反滲透濃水加熱至40°C，在原料泵3的提升下進入豎直放置、孔徑大小為0.2 μ m的PVDF中空纖維疏水性膜組件中，該疏水膜組件的有效長度為50cm，且單個膜組件內中空纖維膜的填充量為70% ;通過原水泵3的旁路閥調節疏水膜組件的給水壓力為0.03MPa，并調節廢水在中空纖維膜內腔的膜面流速為0.6m/s ;經PVDF疏水中空纖維膜組件產生的水蒸汽及少量的易揮發有機物在真空泵7的抽吸作用下經換熱器2進行適當降溫后再進入以水為冷卻介質的冷凝器5，進而轉化為液態水后進入產水箱6，其中疏水性膜組件滲透側真空度為
0.1MPa，膜蒸餾通量為10L/m2.h，膜蒸餾產水pH為7.5，電導彡20 μ S/cm, TOC ( 10mg/L,Cl_ ^ 50mg/L, NH4+-N ^ 5mg/L，通過液位控制膜蒸餾產水經外供水泵8輸送至中低壓鍋爐補水系統。
[0067]采用部分濃水回流的方式調節疏水性膜蒸餾單元的濃縮倍數為40，外排濃水則進入加堿PH調節池9，通過加入一定濃度的NaOH調節膜蒸餾濃水pH為9.0,經pH調節后的膜蒸餾濃水進入重力沉降分離器10，將pH調節后的含較多碳酸鈣等結垢物質的懸浮液在重力沉降分離器10中停留10min后，上清液由溢流口經進料泵11輸送至微濾膜過濾單元12以去除上清液中微量的結垢性懸浮物，
[0068]該條件下的微濾膜選用0.1 μ mPVDF中空纖維，膜過濾通量為90L/m2 -h,調整微濾膜過濾系統回收率為80%，微濾膜過濾的產水送至加酸pH調節池I與原水混合后繼續進行深度處理、濃水循環至重力沉淀分離器10 ;微濾膜過濾系統采用錯流過濾、兩端交替進水的方式，交替進水時間間隔為一個過濾周期，微濾膜過濾系統的過濾周期為25min，即微濾膜進行25min的產水后立即通過PLC的運行程序開閉相應閥門進入反洗程序，該過程的反洗時間為60秒；當過濾周期達到2個過濾周期后，程序啟動加鹽酸的分散洗和浸泡洗過程，調節在線加藥時間及加藥量控制化學清洗PH為3，浸泡時間為5min，之后進行5秒的沖洗操作后繼續進行正常運行；上述水洗、化學分散洗和化學浸泡洗后的反洗過程中的流量為微濾膜產水量的2倍。
[0069]經重力沉降分離器10沉降后的含水懸浮液經泵送入離心分離器13進行固液分離后，少量液體送入噴霧干燥單元14,控制噴霧干燥單元的入口溫度為250°C、干燥室出口溫度為100°C的條件下獲得固體，將其與離心分離器13所得固體混合進行處置。
[0070]實施例2
[0071]城市污水經雙膜處理后反滲透濃水的深度處理工藝流程如圖1和圖2所示，經雙膜處理后的反滲透濃水在余壓的作用下送入RO濃水pH調節池I加酸，其中反滲透濃水水質主要參數包括:pH7.5，色度40倍，濃水電導6000μ s/cm，C0D300mg/L, T0C75mg/L，硬度(以碳酸鈣計)1200mg/L，甲基橙堿度(以碳酸鈣計)1400mg/L，Cr800mg/L, NH4+-N100mg/L, SO42 800mg/L,總鐵 0.4mg/L。
[0072]進入RO濃水pH調節池的反滲透濃水采用一定濃度的鹽酸調節給水pH至6.5，經PH調節后的廢水首先采用膜蒸餾產生的蒸汽潛熱進行換熱后，采用電加熱對預熱后的反滲透濃水加熱至60°C，在原料泵3的提升下進入疏水膜組件與水平面夾角為15°放置、孔徑大小為0.1 μ m的PSF中空纖維疏水性膜組件中，該疏水膜組件的有效長度為80cm，且單個膜組件內中空纖維膜的填充量為60% ;通過原料泵3的旁路閥調節疏水膜組件的給水壓力為0.025MPa,并調節廢水在中空纖維膜殼程的膜面流速為0.7m/s ;經PSF疏水中空纖維膜組件產生的水蒸汽及少量的易揮發有機物在真空泵7的抽吸作用下經換熱器2進行適當降溫后再進入以風為冷卻介質的冷凝器5，進而轉化為液態水后進入產水箱6，其中疏水性膜組件滲透側真空度為0.098MPa，膜蒸餾通量為15L/m2.h，膜蒸餾產水pH為7.4，電導
20 μ S/cm, TOC ( 10mg/L, CF ( 50mg/L, NH4+-N ( 5mg/L,通過液位控制膜蒸懼產水經外供水泵輸送至中低壓鍋爐補水系統。
[0073]采用部分濃水回流的方式調節疏水性膜蒸餾單元的濃縮倍數為15，外排濃水則進入加堿PH調節池9，通過加入一定濃度的NaCO3調節膜蒸餾濃水pH為8.0，經pH調節后的膜蒸餾濃水進入重力沉降分離器10，將pH調節后的含較多碳酸鈣等結垢物質的懸浮液在重力沉降分離器10中停留120min后，上清液由溢流口經進料泵11輸送至微濾膜過濾單元12以去除上清液中微量的結垢性懸浮物，
[0074]該條件下的微濾膜選用0.3 μ mPES中空纖維膜，膜過濾通量為180L/m2 -h,調整微濾膜過濾系統回收率為90%，微濾膜過濾的產水送至加酸pH調節池I與原水混合后繼續進行深度處理、濃水循環至重力沉淀分離器10 ;微濾膜過濾系統采用錯流過濾、兩端交替進水的方式，交替進水時間間隔為一個過濾周期，微濾膜過濾系統的過濾周期為15min，即微濾膜進行15min的產水后立即通過PLC的運行程序開閉相應閥門進入反洗程序，該過程的反洗時間為120秒；當過濾周期達到3個過濾周期后，程序啟動加硫酸的分散洗和浸泡洗過程，調節在線加藥時間及加藥量控制化學清洗PH為3，浸泡時間為5min，之后進行5秒的沖洗操作后繼續進行正常運行；上述水洗、化學分散洗和化學浸泡洗后的反洗過程中的流量為微濾膜產水量的2倍。
[0075]經重力沉降分離器10沉降后的含水懸浮液經泵送入離心分離器13進行固液分離后，少量液體送入噴霧干燥單元14,控制噴霧干燥單元的入口溫度為230°C、干燥室出口溫度為95°C的條件下獲得固體，將其與離心分離器13所得固體混合進行處置。
[0076]實施例3
[0077]城市污水經雙膜處理后反滲透濃水的深度處理工藝流程如圖1和圖2所示，經雙膜處理后的反滲透濃水在余壓的作用下送入RO濃水pH調節池I加酸，其中反滲透濃水水質主要參數包括:ρΗ8.0，色度50倍，濃水電導5500μ s/cm，C0D250mg/L, T0C63mg/L，硬度(以碳酸鈣計)1100mg/L，甲基橙堿度(以碳酸鈣計)1300mg/L，Cr700mg/L, NH4+-N80mg/L,SO廣700mg/L，總鐵 0.3mg/L。
[0078]進入RO濃水pH調節池的反滲透濃水采用一定濃度的鹽酸調節給水pH至7.5，經PH調節后的廢水首先采用膜蒸餾產生的蒸汽潛熱進行換熱后，采用工業廢熱對預熱后的反滲透濃水加熱至80°C，在原料泵3的提升下進入疏水膜組件與水平面夾角為30°放置、孔徑大小為0.15 μ m的PP中空纖維疏水性膜組件中，該疏水膜組件的有效長度為100cm，且單個膜組件內中空纖維膜的填充量為40% ;通過原料泵3的旁路閥調節疏水膜組件的給水壓力為0.015MPa,并調節廢水在中空纖維膜管程的膜面流速為0.8m/s 疏水中空纖維膜組件產生的水蒸汽及少量的易揮發有機物在真空泵7的抽吸作用下經換熱器2進行適當降溫后再進入以冷凍介質為冷卻條件的冷凝器5，進而轉化為液態水后進入產水箱6，其中疏水性膜組件滲透側真空度為0.08MPa，膜蒸餾通量為35L/m2 *h，膜蒸餾產水pH為7.6，電導
20 μ S/cm, TOC ( 10mg/L, CF ( 50mg/L, NH4+-N ( 5mg/L,通過液位控制膜蒸懼產水經外供水泵輸送至中低壓鍋爐補水系統。
[0079]采用部分濃水回流的方式調節疏水性膜蒸餾單元的濃縮倍數為35，外排濃水則進入加堿PH調節池9，通過加入一定濃度的NaOH調節膜蒸餾濃水pH為8.5，經pH調節后的膜蒸餾濃水進入重力沉降分離器10，將pH調節后的含較多碳酸鈣等結垢物質的懸浮液在重力沉降分離器10中停留60min后，上清液由溢流口經進料泵11輸送至微濾膜過濾單元12以去除上清液中微量的結垢性懸浮物，
[0080]該條件下的微濾膜選用0.2 μ mPVDF中空纖維簾式膜，膜過濾通量為130L/m2.h，微濾膜過濾的產水送至加酸pH調節池I與原水混合后繼續進行深度處理、濃水部分循環至重力沉淀分離器10 ;微濾膜過濾系統采用死端過濾的方式，微濾膜過濾系統的過濾周期為20min,即微濾膜進行20min的產水后立即通過PLC的運行程序開閉相應閥門進入反洗程序，該過程的反洗時間為110秒；當過濾周期達到2個過濾周期后，程序啟動加草酸的分散洗和浸泡洗過程，調節在線加藥時間及加藥量控制化學清洗PH為3，浸泡時間為5min，之后進行5秒的沖洗操作后繼續進行正常運行；上述水洗、化學分散洗和化學浸泡洗后的反洗過程中的流量為微濾膜產水量的2倍。
[0081]經重力沉降分離器10沉降后的含水懸浮液經泵送入離心分離器13進行固液分離后，少量液體送入噴霧干燥單元14,控制噴霧干燥單元的入口溫度為220°C、干燥室出口溫度為94°C的條件下獲得固體，將其與離心分離器13所得固體混合進行處置。
[0082]實施例4
[0083]城市污水經雙膜處理后反滲透濃水的深度處理工藝流程如圖1和圖2所示，經雙膜處理后的反滲透濃水在余壓的作用下送入RO濃水pH調節池I加酸，其中反滲透濃水水質主要參數包括:pH7.0，色度60倍，濃水電導6500μ s/cm，C0D350mg/L, T0C80mg/L，硬度(以碳酸鈣計)1400mg/L，甲基橙堿度(以碳酸鈣計)1500mg/L，Cr900mg/L, NH4+-N120mg/L, SO廣 1000mg/L，總鐵 0.4mg/L。
[0084]進入RO濃水pH調節池的反滲透濃水采用一定濃度的草酸調節給水pH至6.0，經pH調節后的廢水首先采用膜蒸餾產生的蒸汽潛熱進行換熱后，采用太陽能加熱的方式對預熱后的反滲透濃水加熱至85 °C，在原料泵3的提升下進入疏水膜組件與水平面夾角為60 °放置、孔徑大小為0.3 μ m的PVDF中空纖維疏水性膜組件中，該疏水膜組件的有效長度為150cm，且單個膜組件內中空纖維膜的填充量為30% ;通過原料泵3的旁路閥調節疏水膜組件的給水壓力為0.005MPa，并調節廢水在中空纖維膜殼程的膜面流速為0.9m/s j^PVDF疏水中空纖維膜組件產生的水蒸汽及少量的易揮發有機物在真空泵7的抽吸作用下經換熱器2進行適當降溫后再進入以冷凍介質為冷卻條件的冷凝器5，進而轉化為液態水后進入產水箱6，其中疏水性膜組件滲透側真空度為0.06MPa，膜蒸餾通量為30L/m2.h，膜蒸餾產水 pH 為 7.6，電導彡 20 μ S/cm, TOC ( 10mg/L, CF ( 50mg/L, ΝΗ:_Ν ( 5mg/L，通過液位控制膜蒸餾產水經外供水泵輸送至中低壓鍋爐補水系統。
[0085]采用部分濃水回流的方式調節疏水性膜蒸餾單元的濃縮倍數為30，外排濃水則進入加堿PH調節池9，通過加入一定濃度的NaCO3調節膜蒸餾濃水pH為8.0，經pH調節后的膜蒸餾濃水進入重力沉降分離器10，將pH調節后的含較多碳酸鈣等結垢物質的懸浮液在重力沉降分離器10中停留90min后，上清液由溢流口經進料泵11輸送至微濾膜過濾單元12以去除上清液中微量的結垢性懸浮物，
[0086]該條件下的微濾膜選用0.15 μ mPP中空纖維膜，膜過濾通量為120L/m2 -h,調整微濾膜過濾系統回收率為95%，微濾膜過濾的產水送至加酸pH調節池I與原水混合后繼續進行深度處理、濃水循環至重力沉淀分離器10 ;微濾膜過濾系統采用錯流過濾、兩端交替進水的方式，交替進水時間間隔為一個過濾周期，微濾膜過濾系統的過濾周期為23min，即微濾膜進行23min的產水后立即通過PLC的運行程序開閉相應閥門進入反洗程序，該過程的反洗時間為90秒；當過濾周期達到5個過濾周期后，程序啟動加檸檬酸的分散洗和浸泡洗過程，調節在線加藥時間及加藥量控制化學清洗PH為3，浸泡時間為5min，之后進行5秒的沖洗操作后繼續進行正常運行；上述水洗、化學分散洗和化學浸泡洗后的反洗過程中的流量為微濾膜產水量的2倍。
[0087]經重力沉降分離器10沉降后的含水懸浮液經泵送入離心分離器13進行固液分離后，少量液體送入噴霧干燥單元14,控制噴霧干燥單元的入口溫度為210°C、干燥室出口溫度為92°C的條件下獲得固體，將其與離心分離器13所得固體混合進行處置。
[0088]實施例5
[0089]城市污水經雙膜處理后反滲透濃水的深度處理工藝流程如圖1和圖2所示，經雙膜處理后的反滲透濃水在余壓的作用下送入RO濃水pH調節池I加酸，其中反滲透濃水水質主要參數包括:ρΗ8.5，色度40倍，濃水電導7000μ s/cm，C0D400mg/L, T0C100mg/L，硬度(以碳酸鈣計)1500mg/L，甲基橙堿度(以碳酸鈣計)1600mg/L，CFlOOOmg/L, NH4+-N150mg/L, SO廣 1200mg/L，總鐵 0.5mg/L。
[0090]進入RO濃水pH調節池的反滲透濃水采用一定濃度的鹽酸調節給水pH至8.0，經PH調節后的廢水首先采用膜蒸餾產生的蒸汽潛熱進行換熱后，采用電加熱對預熱后的反滲透濃水加熱至90°C，在原料泵3的提升下進入疏水膜組件與水平面夾角為5°放置、孔徑大小為0.1 μ m的PTFE板框式疏水性膜組件中；通過原料泵3的旁路閥調節疏水膜組件的給水壓力為0.0lMPa,并調節廢水在PTFE板框式膜組件內的膜面流速為1.0m/s ;經PTFE板框式疏水膜組件產生的水蒸汽及少量的易揮發有機物在真空泵7的抽吸作用下經換熱器2進行適當降溫后再進入以冷卻介質為冷卻條件的冷凝器5，進而轉化為液態水后進入產水箱6，其中疏水性膜組件滲透側真空度為0.09MPa，膜蒸餾通量為40L/m2.h，膜蒸餾產水pH為
7.5,電導< 20 μ S/cm, TOC ( 10mg/L, CF ( 50mg/L, NH4+-N ( 5mg/L,通過液位控制膜蒸懼產水經外供水泵輸送至中低壓鍋爐補水系統。
[0091]采用部分濃水回流的方式調節疏水性膜蒸餾單元的濃縮倍數為10，外排濃水則進入加堿PH調節池9，通過加入一定濃度的NaOH調節膜蒸餾濃水pH為9.5，經pH調節后的膜蒸餾濃水進入重力沉降分離器10，將pH調節后的含較多碳酸鈣等結垢物質的懸浮液在重力沉降分離器10中停留15min后，上清液由溢流口經進料泵11輸送至微濾膜過濾單元12以去除上清液中微量的結垢性懸浮物，
[0092]該條件下的微濾膜選用0.25 μ mPVDF中空纖維膜，膜過濾通量為150L/m2 -h,調整微濾膜過濾系統回收率為95%，微濾膜過濾的產水送至加酸pH調節池I與原水混合后繼續進行深度處理、濃水循環至重力沉淀分離器10 ;微濾膜過濾系統采用錯流過濾、兩端交替進水的方式，交替進水時間間隔為一個過濾周期，微濾膜過濾系統的過濾周期為20min，即微濾膜進行20min的產水后立即通過PLC的運行程序開閉相應閥門進入反洗程序，該過程的反洗時間為100秒；當過濾周期達到4個過濾周期后，程序啟動加鹽酸的分散洗和浸泡洗過程，調節在線加藥時間及加藥量控制化學清洗PH為3，浸泡時間為5min，之后進行5秒的沖洗操作后繼續進行正常運行；上述水洗、化學分散洗和化學浸泡洗后的反洗過程中的流量為微濾膜產水量的2倍。
[0093]經重力沉降分離器10沉降后的含水懸浮液經泵送入離心分離器13進行固液分離后，少量液體送入噴霧干燥單元14,控制噴霧干燥單元的入口溫度為200°C、干燥室出口溫度為90°C的條件下獲得固體，將其與離心分離器13所得固體混合進行處置。
[0094]實施例6
[0095]城市污水經雙膜處理后反滲透濃水的深度處理工藝流程如圖1和圖2所示，經雙膜處理后的反滲透濃水在余壓的作用下送入RO濃水pH調節池I加酸，其中反滲透濃水水質主要參數包括:pH7.5，色度50倍，濃水電導6000μ s/cm，C0D300mg/L, T0C75mg/L，硬度(以碳酸鈣計)1200mg/L，甲基橙堿度(以碳酸鈣計)1400mg/L，Cr800mg/L, NH4+-N100mg/L, SO廣900mg/L，總鐵 0.3mg/L。
[0096]進入RO濃水pH調節池的反滲透濃水采用一定濃度的鹽酸調節給水pH至6.5，經PH調節后的廢水首先采用膜蒸餾產生的蒸汽潛熱進行換熱后，采用廢蒸汽對預熱后的反滲透濃水加熱至60°C，在原料泵3的提升下進入直立放置、孔徑大小為0.4μ m的PTFE卷式疏水性膜組件中；通過原料泵3的旁路閥調節疏水膜組件的給水壓力為0.02MPa,并調節廢水PTFE卷式疏水性膜組件中的膜面流速為0.9m/s ;經PTFE疏水卷式膜組件產生的水蒸汽及少量的易揮發有機物在真空泵7的抽吸作用下經換熱器2進行適當降溫后再進入以冷凍介質為冷卻條件的冷凝器5，進而轉化為液態水后進入產水箱6，其中疏水性膜組件滲透側真空度為0.095MPa,膜蒸餾通量為20L/m2.h，膜蒸餾產水pH為7.5，電導彡20 μ S/cm,TOC ( 10mg/L,Cr ( 50mg/L, NH4+-N ( 5mg/L，通過液位控制膜蒸餾產水經外供水泵輸送至中低壓鍋爐補水系統。
[0097]采用部分濃水回流的方式調節疏水性膜蒸餾單元的濃縮倍數為20，外排濃水則進入加堿PH調節池9，通過加入一定濃度的NaOH調節膜蒸餾濃水pH為9.3，經pH調節后的膜蒸餾濃水進入重力沉降分離器10，將pH調節后的含較多碳酸鈣等結垢物質的懸浮液在重力沉降分離器10中停留30min后，上清液由溢流口經進料泵11輸送至微濾膜過濾單元12以去除上清液中微量的結垢性懸浮物，
[0098]該條件下的微濾膜選用0.2 μ mPP中空纖維簾式膜，膜過濾通量為85L/m2.h，微濾膜過濾的產水送至加酸pH調節池I與原水混合后繼續進行深度處理、濃水部分循環至重力沉淀分離器10 ;微濾膜過濾系統采用死端過濾的方式，微濾膜過濾系統的過濾周期為30min,即微濾膜進行30min的產水后立即通過PLC的運行程序開閉相應閥門進入反洗程序，該過程的反洗時間為80秒；當過濾周期達到2個過濾周期后，程序啟動加鹽酸的分散洗和浸泡洗過程，調節在線加藥時間及加藥量控制化學清洗PH為3，浸泡時間為5min，之后進行5秒的沖洗操作后繼續進行正常運行；上述水洗、化學分散洗和化學浸泡洗后的反洗過程中的流量為微濾膜產水量的2倍。
[0099]經重力沉降分離器10沉降后的含水懸浮液經泵送入離心分離器13進行固液分離后，少量液體送入噴霧干燥單元14,控制噴霧干燥單元的入口溫度為240°C、干燥室出口溫度為96°C的條件下獲得固體，將其與離心分離器13所得固體混合進行處置。
[0100]以上所述僅為本發明的較佳可行實施例，并非因此局限本發明的專利范圍，故凡是運用本發明說明書及附圖內容所作的等效變化，均包含于本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種城市污水回用過程中反滲透濃水的處理方法，包括以下步驟: (1)城市污水經雙膜處理后的反滲透濃水，進入RO濃水pH調節池，調節pH為6?8并加熱到40?90°C ; (2)將步驟(I)中加熱后的反滲透濃水，輸送至疏水性膜組件中，該過程中，調節疏水性膜組件料液側給水壓力為0.005?0.03MPa、料液側膜面流速0.6?1.0m/s ； (3)在步驟(2)中疏水性膜組件滲透側，采用抽真空的方式將滲透后的蒸汽經冷凝形成產水，該產水直接回用或與反滲透產水混合后回用； (4)采用部分濃水循環的方式使得步驟(3)中產生的濃水濃縮，濃縮倍數為10?40倍，將接近飽和或過飽和的濃水送入加堿pH調節單元，pH調節為8?9.5，進入重力沉降分離器進行分離； (5)將步驟(4)中經重力沉降分離后的上層清液，送入微濾膜單元，以去除微量的懸浮物，微濾膜單元的產水并入RO濃水pH調節池，進行深度處理； (6)將步驟(4)中的重力沉降后的富含大量懸浮物的廢水，送入離心分離器進行固液分離，將分離后的母液送至噴霧干燥單元進行干化處理。
2.根據權利要求1所述的城市污水回用過程中反滲透濃水的處理方法，其特征在于，所述經雙膜處理后的反滲透濃水的水質特征為:pH為7.0?8.5，色度30?60倍，濃水電導5000 ?7000 μ s/cm, C0D200 ?400mg/L，T0C50 ?100mg/L，以碳酸鈣計硬度 1000 ?1500mg/L,以碳酸鈣計甲基橙堿度 1200 ?1600mg/L, CF600 ?1000mg/L, ΝΗ:_Ν60 ?150mg/L,SO廣600 ?1200mg/L,總鐵 0.2 ?0.5mg/L。
3.根據權利要求1所述的城市污水回用過程中反滲透濃水的處理方法，其特征在于，步驟(I)中的反滲透濃水PH調節為6.5?7.5。
4.根據權利要求1所述的城市污水回用過程中反滲透濃水的處理方法，其特征在于，步驟(I)中所述加熱溫度為60?85°C。
5.根據權利要求1所述的城市污水回用過程中反滲透濃水的處理方法，其特征在于，步驟(2)中的疏水性膜組件采用中空纖維式組件、板框式組件或卷式組件。
6.根據權利要求1所述的城市污水回用過程中反滲透濃水的處理方法，其特征在于，步驟(2)中的疏水性膜材料為聚偏氟乙烯、聚砜、聚丙烯或聚四氟乙烯；疏水性膜的孔徑范圍為0.1?0.5 μ m。
7.根據權利要求6所述的城市污水回用過程中反滲透濃水的處理方法，其特征在于，疏水性膜的孔徑范圍為0.15?0.2 μ m。
8.根據權利要求1所述的城市污水回用過程中反滲透濃水的處理方法，其特征在于，步驟(2)中疏水性膜組件的放置形式采用直立方式或傾斜角度為5?60°的平放方式。
9.根據權利要求8所述的城市污水回用過程中反滲透濃水的處理方法，其特征在于，所述平放方式的傾斜角度為15?30°。
10.根據權利要求1所述的城市污水回用過程中反滲透濃水的處理方法，其特征在于，步驟(2)中所述給水壓力為0.015?0.025MPa，所述膜面流速為0.7?0.9m/s。
11.根據權利要求5所述的城市污水回用過程中反滲透濃水的處理方法，其特征在于，單個中空纖維式組件的長度為50?150cm，單個中空纖維式組件的裝填系數為30?70%。
12.根據權利要求11所述的城市污水回用過程中反滲透濃水的處理方法，其特征在于，單個中空纖維式組件的長度為80?100cm，單個中空纖維式組件的裝填系數為40?60%。
13.根據權利要求1所述的城市污水回用過程中反滲透濃水的處理方法，其特征在于，步驟(3)中疏水性膜組件滲透側的真空度為0.06?0.1MPa0
14.根據權利要求1所述的城市污水回用過程中反滲透濃水的處理方法，其特征在于，步驟(3)中疏水性膜組件膜的通量為10?40L/m2.h。
15.根據權利要求1所述的城市污水回用過程中反滲透濃水的處理方法，其特征在于，步驟⑷中所述濃縮倍數為15?35倍。
16.根據權利要求1所述的城市污水回用過程中反滲透濃水的處理方法，其特征在于，步驟⑷中所述膜蒸餾濃水的PH調節為8.5?9.0。
17.根據權利要求1所述的城市污水回用過程中反滲透濃水的處理方法，其特征在于，步驟(4)中重力沉降分離器的停留時間為15?120min。
18.根據權利要求1所述的城市污水回用過程中反滲透濃水的處理方法，其特征在于，步驟(5)中的微濾膜單元膜組件的有機膜材料采用聚砜類、聚烯烴類或聚偏氟乙烯類中的一種或多種，膜孔徑為0.1?0.3 μ m。
19.根據權利要求1所述的城市污水回用過程中反滲透濃水的處理方法，其特征在于，步驟(5)中的微濾膜單元膜組件的自動運行過程中可實現分散洗、加強洗和浸泡洗的周期性操作，其中分散洗可實現兩端交替進水，進水周期分別為15?30分鐘；反沖洗時間為60?120秒；微濾膜單元的運行通量為85?180L/m2h。
20.根據權利要求1所述的城市污水回用過程中反滲透濃水的處理方法，其特征在于，步驟(6)中的噴霧干燥單元，干燥室入口溫度為200?250°C，干燥室出口溫度為90?100。。。
【文檔編號】C02F9/10GK104230076SQ201310232670
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月13日 優先權日:2013年6月13日
【發明者】楊永強, 李正琪, 張新妙, 謝梓峰, 彭海珠, 侯秀華 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司北京化工研究院