一種膜電耦合的廢水深度處理方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于廢水處理技術領域，具體涉及一種節能、高效、環保的膜電耦合的廢水 深度處理方法。
【背景技術】
[0002] 隨著社會的發展，資源的短缺越來越嚴重，尤其是水資源。各類生產活動產生大 量的外排廢水，如制藥、印染、電鍍、造紙以及工業園區等廢水。盡管這些廢水經二級生化 處理后對外排放，尾水水質pH6~9、C0D & (化學需氧量）60~150mg/L、TDS (溶解性總固體） 2000~6000 mg/L，外排的廢水量和污染物數量仍相當巨大。因此，減少這些廢水及污染物的 外排量已經迫在眉睫，廢水深度處理及資源化為其提供了解決的方向。
[0003] 近年來，我國在廢水深度處理及資源化方面做了大量的研宄和應用。如混凝沉淀、 生物濾池、膜過濾、高級氧化等，主要針對外排廢水中SS (懸浮固體)、COD、TDS、色度等指 標的處理，使處理后水質進一步改善，甚至達到"雜用水"、工藝用水要求。中國專利申請號 CN200610106598. 8公開了一種再生水連續微濾處理工藝，采用多介質過濾和膜分離系統， 這種工藝處理后的水質能夠滿足工藝用水要求。中國專利申請號CN201420510600. 8公開 了一種內循環式電絮凝膜廢水處理裝置，廢水經電絮凝后，再通過膜過濾組件，實現對廢水 的深度處理。中國專利申請號CN200910105965公開了一種印染廢水零排放處理EBM方法， 印染廢水經一級電絮凝氧化、生化處理、二級電絮凝氧化、電除鹽膜系統處理后，淡水回收 利用，高鹽濃水用于噴淋除塵脫硫，鹽隨灰渣處理排放。
[0004] 的確，膜過濾是廢水深度處理及資源化的一項有效技術，該工藝可以有效去除 TDS和一些殘留的有機物(包括活性生物體)，其淡水水質可以達到雜用水、甚至工藝用水 要求，成為大眾首選。雜用水水質指標為pH6~9、B0D 5 (五日生化需氧量）彡10~20mg/L、 TDS 彡 1000~1500mg/L，工藝用水水質指標為 pH6~9、C0D& <60mg/L、TDS 彡 1000mg/L。但 是，膜過濾工藝會產生相當比例的濃水(一般地，為處理廢水量的30~40%左右)，其污染物濃 度高。針對二次生化處理后外排尾水水質，膜過濾產生的濃水污染物指標C0D &> 300 mg/ L、TDS > 4000 mg/L，需要進一步處理達標后才能排入環境水體。
[0005] 本質上，膜過濾沒有減少污染物數量，而是完成了污染物的一個濃縮過程。濃水中 這些污染物包括來自二級生化處理后殘留的難生化物質和被膜組件截留的TDS，成為高鹽 難生化處理廢水，無法返回前面的生化單元處理，需要采用高級氧化技術如臭氧、雙氧水、 電分解、光解等，分解處理這部分污染物。實際使用中，這些方法的關鍵點是能效比(噸廢水 的能量消耗，或能量利用效率）和TDS脫除。盡管國家廢水排放標準沒有對TDS指標作限 制，但大量高TDS廢水排放，無疑會導致納污水體(這里指淡水體）鹽度增加，危及水生生態 環境。
【發明內容】
[0006] 本發明目的是針對廢水膜過濾深度處理及資源化工藝產生的含有機污染物的高 TDS濃水處理瓶頸問題，提出一種節能、高效、環保的膜電耦合的廢水深度處理方法。
[0007] 所述的一種膜電耦合的廢水深度處理方法，所述廢水深度處理采用膜電耦合系統 進行處理，所述膜電耦合系統包括膜過濾裝置、電催化氧化裝置和雙極電滲析裝置，其特征 在于該處理方法包括如下步驟： 1) 廢水經過膜過濾裝置過濾處理得到淡水和濃水，淡水回用，濃水進入下一步處理； 2) 將步驟1)的濃水送入電催化氧化裝置處理，濃水中有機污染物、生物體被電催化氧 化處理分解，得到中水； 3) 步驟2)得到的中水進入雙極膜電滲析裝置，中水內的無機鹽轉化為酸和堿，實現資 源化利用，經雙極膜電滲析裝置分離了無機鹽后的廢水作為景觀環境用水。
[0008] 所述的膜電耦合的廢水深度處理方法，其特征在于所述廢水為外排尾水，其水質 參數為卩^16~9、〇)0&60~15011^/1、丁03 1000~6000 11^/1。
[0009] 所述的膜電耦合的廢水深度處理方法，其特征在于所述膜過濾裝置中的膜組件為 納濾膜組件或反滲透膜組件，納濾膜組件時的截留分子量150~300,反滲透膜組件時的截留 分子量大于100。
[0010] 所述的膜電耦合的廢水深度處理方法，其特征在于步驟1)中的納濾膜過濾的操作 壓力為〇? 50~1. OMPa、反滲透膜過濾的操作壓力為I. 0~1. 5MPa、操作溫度10-30°c。
[0011] 所述的膜電耦合的廢水深度處理方法，其特征在于所述電催化氧化裝置采用網板 柱塞流電解裝置，其工作電極為網板鈦基二氧化鉛電極，對電極為網板鈦電極，網孔尺寸為 5. OX 12. 5mm，工作電極與對電極交替均勾分布，相鄰的工作電極與對電極間距為3~6cm。
[0012] 所述的膜電耦合的廢水深度處理方法，其特征在于步驟2)中的電催化氧化條件 為：電壓為3~6V、電流密度為5~15mA/cm 2、水力停留時間為30~90min。
[0013] 所述的膜電耦合的廢水深度處理方法，其特征在于所述雙極膜電滲析裝置采用由 1張雙極膜和2張離子交換膜組成膜組件的三隔式雙極膜電滲析裝置，雙極模的陽極為網 板鈦基二氧化鉛電極，陰極為網板鈦電極。
[0014] 所述的膜電耦合的廢水深度處理方法，其特征在于所述步驟3)中雙極膜電滲析條 件：電流密度為15~20 mA/cm2,電壓為30~50 V，工作溫度為10~40°C。
[0015] 與現有技術比較，本發明有益效果主要體現在： 1) 本發明通過采用膜電耦合系統對廢水進行深度處理，通過膜過濾裝置的納濾膜組件 或反滲透膜組件進行膜過濾得到淡水和濃水，淡水水質達到生產工藝用水標準后回用，濃 水為含有機污染物的高TDS濃水，不能直接生物處理，本發明通過電催化氧化處理，將濃水 中的有機物和生物體進行有效深度分解和殺滅，且濃水中含鹽高，其電導率高，有助于降低 槽電壓，節約了能耗；電催化氧化后的中水進入雙極電滲析裝置中，中水內的無機鹽被轉化 為酸和堿，減少了鹽對環境的排放，并實現了資源化利用； 2) 本發明通過采用膜過濾和電分解耦合，實現了廢水深度處理、物質資源化和污染物 減排，經本發明處理后的淡水水質指標達到GB/T 19923-2005《城市污水再生利用工業用水 水質》中的冷卻用水、洗滌用水、工藝與產品用水要求，作生產工藝用水回用；處理后的濃水 水質指標達到GB/T 18921-2002《城市污水再生利用景觀環境用水水質》標準，作景觀用 水使用。
【附圖說明】
[0016] 圖1是本發明的膜電耦合的廢水深度處理工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0017] 下面結合具體實施例及說明書附圖對本發明進行進一步描述，但本發明的保護范 圍并不僅限于此： 如圖1所示，本發明的膜電耦合的廢水深度處理方法，本發明的廢水一般為二級生化 處理出水，也稱外排尾水，其水質參數為pH 6~9、C0D& 60~150mg/L、TDS 1000~6000 mg/L; 該處理方法具體包括如下步驟： 1) 采用增壓泵將外排尾水送入膜過濾裝置，在操作壓力為0. 50~1. OMPa (納濾)、 1.0~1.5MPa (反滲透)、操作溫度10-30°C條件下進行膜過濾，膜過濾裝置中的膜過濾組件 為多功能膜組件，可以根據出水水質要求選用納濾膜組件或反滲透膜組件，納濾膜組件時 的截留分子量150~300,反滲透膜組件時的截留分子量大于100。膜過濾產生淡水和濃水， 淡水水質達到GB/T 19923-2005《城市污水再生利用工業用水水質》中的冷卻用水、洗滌用 水、工藝與產品用水要求，經收集池收集后，回用于生產活動，作生產用水，濃水進入下一步 處理； 2) 膜過濾后的截留液（即濃水）進入濃水收集池，經泵提升送入電催化氧化裝置，通過 控制直流穩流電源，電催化氧化裝置中的電解水產生*〇H等活性物質，*0H基團氧化電極電 位高達2. 80V，比O3 (2. 07V)高35%，它具有強氧化性，能氧化分解污染物，殺滅生物體；電 催化氧化條件如下：電壓為3~5V、電流密度5~15為mA/cm 2、水力停留時間30~90為min，處 理出水水質C0D&< 50mg/L ; 本發明的電催化氧