城市汙水深度處理回用工藝的製作方法
2023-09-23 05:27:45
專利名稱：：城市汙水深度處理回用工藝的製作方法城市汙水深度處理回用工藝
技術領域：
5本發明涉及水處理
技術領域：
，涉及一種採用膜生物反應器與反滲透聯用的城市汙水深度處理回用工藝。
背景技術：
：將城市汙水作為第二水源，可以緩解水資源的緊張問題，城市汙水經適當0處理後重複利用，可促進水在自然界中的良性循環。由於城市汙水量大，就近可取，易於收集，水質水量比較穩定可靠，作為第二水源比利用雨水和海水可靠得多；其次，汙水再生利用可減輕江河、湖泊汙染，保護水資源不受破壞，減少用水費用和汙水淨化處理費用。再生利用工程的水量越大，其噸水投資越小，成本越低，經濟效益越明顯。15國外城市汙水二級出水回用的實例很多，國內近幾年進行了較多的嘗試，因此對於嚴重缺水的首都北京和其他缺水城市來說，儘快解決城市汙水深度處理回用，大大緩解這些缺水城市缺水的嚴峻形勢是迫在眉睫的事情。把城市汙水深度處理後回用到工業、景觀、綠化、洗車、衝廁中，是開源節流、減輕水體汙染、改善生態環境，解決未來缺水的有效途徑之一，同時會帶來可觀經濟20效益、社會效益和長遠的生態環境效應，也是有效節約水資源的重要舉措。目前我國對城市汙水處理主要還停留在對城市汙水處理達到所排放的水不再汙染環境和不汙染下遊水資源的水平，對所處理的水如何達到回用的水平，還沒有有效的方法，如目前許多城市汙水處理廠採用的傳統活性汙泥法處理的城市汙水的出水可以達到國家二級處理排放要求，但還達不到回用水的要求，25這對於缺水嚴峻的城市來說，汙水處理後的回用仍然是急需解決的一個重要難題。汙水處理方法中的膜生物反應器技術是膜技術和汙水生物處理技術有機結合產生的廢水處理技術。採用該方法處理後的水，儘管去除了水中的BOD、COD、SS、氨氮等，但出水鹽濃度較高，仍舊達不到各種情況下對水回用的要求
發明內容本發明所要解決的技術問題是要提供一種城市汙水深度處理回用工藝，把城市汙水深度處理後回用到工業生產中，為城市用水幵源、減輕水體汙染、改善生態環境，同時會帶來可觀經濟效益、社會效益和長遠的生態環境效應。5解決本發明技術問題所採用的技術方案是該城市汙水深度處理回用工藝以城市汙水經過汙水廠處理後的二級出水為原水，或將城市汙水經過處理達到二級出水後的水為原水，進入膜生物反應器(MembraneBioreactor，簡稱MBR)系統進行生化預處理，去除水中的BOD、COD、SS、氨氮等，其去除率為BOD、C0D去除率95。"以上，SS去除率99X以上，氨氮去除率90%以上，使處理後的10水達到反滲透進水水質，再經過反滲透(簡稱RO)系統進一步深度脫鹽處理，即可得到工業生產所需的回用水。優選的是原水由MBR供水泵輸送到集傳統活性汙泥法和現代膜分離工藝於一體的MBR生化反應池，進行生化反應和膜過濾分離，通過池內曝氣充氧進一步去除水中有機物，之後採用自吸泵負壓抽吸提供動力，使水透過膜組件，汙15染物被截留在MBR生化反應池內的膜過濾處理過程，過濾後的清水匯入MBR產水箱，MBR產水箱出水，經過反滲透供水泵、保安過濾器、高壓泵將水送到反滲透膜組脫鹽，最後得到反滲透脫鹽水。進一步優選的是，生化後M服反應池中的水通過自吸泵吸入到MBR產水箱的輸送過程中在進入自吸泵之前加入定量的消毒殺菌劑如次氯酸鈉，進行消毒、20殺菌，水通過自吸泵吸入到MBR產水箱的同時，繼續加入一定量的消毒殺菌劑如次氯酸鈉，對MBR產水箱的水源再次消毒、殺菌處理。優選的是加入一定量的消毒殺菌劑對MBR產水箱的水源消毒、殺菌處理是向MBR產水箱連續投入殺菌劑次氯酸鈉，濃度按有效氯計，餘氯濃度控制在0.25mg/l以下，殺菌劑水力停留時間20—50min,優選30min，防止細菌滋生。25本工藝原水處理過程採用MBR+RO聯用系統，由於MBR系統自動化程度高，MBR控制點少，控制簡單，成本較低。當用M服工藝在進水COD提高情況下，採用外加汙水廠排放生物汙泥的方法，可滿足M服運行要求，COD去除率可達90%以上，產水C0D小於20mg/L。色度去除率50—80%，產水色度小於30。濁度大部分可去除，產水濁度小於0.2-0.3NTU之間，即便進水濁度達到400NTU以上，也能保證產水濁度小於0.3NTU，產水SDI小於4,並且系統水回收率高，可達到100%，滿足反滲透系統的運行條件。M服系統的產水進入反滲透系統，去除水中的可溶性鹽分、膠體、有機物及微生物，脫鹽率大於97%。反滲透膜分離處理具有操作簡單，不發生相變，能耗低，分離過程在常溫下進行，特別5適用於對熱敏感的物質，如對果汁、酶、藥品的分離、分級、濃縮與富集過程。系統工作中脫鹽不消耗酸鹼，除濃水外不生成其它汙染物質，裝置可大可小，便於自控和維修等先進、高效和節能性等特點。用本發明對城市汙水處理後的回用水可用於鋼鐵廠中冷軋鋼板冷卻用水，例如北京某鋼鐵公司生產用水量大，同時產生的廢水排放多，面臨越來越大的10環境汙染問題需要急需解決。為適應首都社會經濟發展，加大汙染治理力度，採用城市廢水深度處理回用於其冷軋鋼板冷卻水是變廢為寶、利國利民，有效節約水資源的一個新工藝。將MBR+RO兩個系統聯用在城市汙水處理上，可解決冷軋鋼板的冷卻用水，同時減少了城市汙水排放，變廢為寶。這樣即節約了水資源，又減少了環境汙染，還解決了生產中用水問題，緩解了城市缺水的矛15盾。圖l是本發明的工藝流程圖圖2是本發明的膜生物反應器裝置圖20圖3是本發明的反滲透裝置流程中l一原水2—MBR供水泵3—MBR生化池4一自吸泵5—-高壓泵6—保安過濾器7—R0供水泵8—MBR產水箱9一R0膜組10—R0產水箱ll一膜生物反應器12—MBR膜箱13—流量計]4一真空泵15—曝氣裝置16—鼓風機17—反洗清洗泵18_抽吸泵19一轉子流量計20—清洗水箱2521—消毒殺菌劑添加裝置22—阻垢劑添加裝置23—還原劑添加裝置具體實施方式以下是本發明的一個非限定實施例，以對本發明作進一步的詳細描述。本實施例以城市廢水深度處理回用於冷扎鋼冷卻水工藝，是由膜生物反應器M服與反滲透RO聯用組成。經過處理的城市二級出水經檢測各項指標滿足不了冷軋鋼回用水工藝要求，見表1,必須經過處理，方可使其用作冷扎鋼冷卻水。採用膜生物反應器與反滲透聯用對城市廢水深度處理回用於冷軋鋼冷卻水工藝就能解決此問題。1、膜生物反應器(MembraneBioreactor，簡稱MBR)系統本實施例中，膜生物反應器系統採用SUR—334微濾中空纖維膜，膜的材料是PE(聚乙烯)，微濾可截留0.1lpm之間的顆粒，允許大分子和溶解性固體(無機鹽)通過，截留水中存在的懸浮物、大分子膠體、細菌等物質。微濾10膜的運行壓力一般為0.010.07MPa。本工藝使用的原水1是城市汙水經汙水廠處理後二級出水，通過MBR供水泵2把分離後的水輸送到膜生物反應器11內的MBR生化反應池3，該系統集傳統活性汙泥法和現代膜分離工藝於一體，通過MBR生化反應池3內曝氣裝置15曝氣充氧進一步去除有機物，有膜組件的MBR膜箱12設置在生化反應池3中，15代替了傳統二沉池，而且能夠截留細菌、病毒、懸浮物。工藝中選用的MBR膜組件，可截留0.1lum之間的顆粒。MBR膜組件的微濾膜允許大分子和溶解性固體(無機鹽)等通過，但會截留水中存在的懸浮物、大分子膠體、細菌等物質。微濾膜的運行壓力一般為0.010.07MPa。生化反應後MBR反應池中的水在輸送過程中加入定量的次氯酸鈉殺菌劑，進行消毒、殺菌的同時通過自吸20泵4吸入到M服產水箱8，繼續加入一定量的次氯酸鈉消毒殺菌劑，對水源再次消毒、殺菌處理，達到反滲透進水指標，見表l。自吸泵4為真空泵。應用MBR系統應注意以下事項1.使用膜分離活性汙泥法時，要進行長期的穩定運轉，化學清洗不可缺少。本系統採用管道並列清洗。在MBR膜組件浸漬在活性汙泥槽中的狀態下，25從處理水管把規定的藥液反向流到膜的原水側，分解附著在膜表面上的有機物等，恢復膜間壓差。反洗之前需要停止過濾以及曝氣。2.日常運行中，為了防止細菌滋生，採用計量泵連續在MBR產水箱8投入殺菌劑，濃度按有效氯計，餘氯濃度控制在0.25mg/l以下，殺菌劑水力停留時間20—50min，優選30min。3.按照MBR膜的技術性能參數指標和以往的工程實踐經驗，初始階段制水周期30min，停機曝氣時間2min;膜通量初始定為IOLMH，產水流量20LPM;M服不設反衝洗，因此系統回收率和產水率均為100%。4.系統運轉一定時間後，需要對MBR系統進行清洗，有對膜生物反應器系5統進行清洗的工藝，清洗用的藥液為次氯酸鈉，有效氯濃度100mg/L，藥液量平均膜表面積2L/m2+配管內部容量。5.清洗方法停止自吸泵4、停止膜過濾，關閉輸水管，放置1一5分鐘，優選2分鐘後，停止曝氣，排除管內多餘的氣體，打開清洗藥液輸入管，在20—50分鐘，優選30分鐘內注入全部清洗藥液如次氯酸鈉，靜置1060—120分鐘,優選90分鐘，藥液和膜的接觸時間為80—170分鐘，優選120分鐘，要得到更好的清洗效果，藥液浸泡完畢後，再次打開曝氣，持續20—50分鐘，優選30分鐘左右，此時不要進行過濾。膜的化學清洗周期控制在20--40天。化學清洗藥液若採用次氯酸鈉，清洗後的水中含有大量的游離氯，為了不影響後續R0膜的運行效果，要添加還原劑如亞15硫酸氫鈉NaHSO:,來中和，添加量為餘氯含量的8—12倍，消除水中剩餘的游離氯等氧化性物質，減少對R0膜組器的損害，保護R0膜組器，還原劑藥液從R0供水泵7與保安過濾器6之間的注入管注入。還原劑添加量和添加方法詳見下面反滲透(R0)系統的加藥系統的介紹。6.MBR系統處理城市汙水運行時，跨膜壓差較低，能截留懸浮物、細菌，20進一步降解有機物，部分去除色度。表ltableseeoriginaldocumentpage102.反滲透(RO)系統:該系統是由還原劑添加裝置23、阻垢劑添加裝置22，保安過濾器6(又稱精密過濾器)，高壓泵5，反滲透膜組9，反滲透清洗系統和反滲透衝洗系統組5成。MBR產水箱8出來的水，經過R0供水泵7，保安過濾器6，高壓泵5將水送到反滲透系統的RO膜組9脫鹽後，得到RO產水。其中a.系統高壓泵作為反滲透脫鹽的一個部分，是給反滲透膜組件提供足夠的進水水量和壓力(1-L5MPa),以使反滲透過程發生，維持反滲透正常10運行的配套設備。B.反滲透膜組件是反滲透系統的"心臟"，其作用是去除待處理水中的可溶性鹽分、膠體、有機物及微生物，脫鹽率大於97%。本工藝中所用的反滲透膜是採用美國DOW巻式複合膜，反滲透膜元件裝填在膜壓力容器內。該膜具有脫鹽率高、可靠性好，可通過添加阻垢劑防止膜表面的結垢以及清洗系統對反滲透膜進行化學清洗。系統高壓泵可以給反滲透膜組件提供足夠的進水水量和壓力，以使反滲透膜能夠實現脫鹽工作。5經過反滲透脫鹽後的水進入反滲透產水箱10，此時處理的水(水質見表2)送到冷扎鋼廠，根據工藝參數要求，按一定比例勾兌後回用到冷軋鋼廠冷卻水上。表2tableseeoriginaldocumentpage11上面己敘及從MBR系統出來的水還有剩餘的游離氯等氧化性物質，需加入還原劑，進行氧化還原，還原劑的加入量是個關鍵問題，因為反滲透膜材料為高分子的有機聚合物，強氧化性使其膜自身材料遭到破壞會造成反滲透系統脫鹽率下降，甚至系統癱瘓。添加量大不僅會造成浪費而且殘餘的還原劑會造成15細菌的滋生蔓延，添加量小會使部分氧化劑得不到還原使膜損壞。為保護反滲透膜，該工藝中添加還原劑的添加量為餘氯含量的8-—12倍，優選10倍，為2.5卯m，消除水剩餘的游離氯等氧化性物質，避免水中餘氯氧化反滲透膜組件，保護膜組器。還原劑亞硫酸氫鈉藥液從RO供水泵7與保安過濾器6之間的注入管注入。反滲透R0系統中在反滲透供水泵與保安過濾器之間有還原劑添加裝置2023、阻垢劑添加裝置22。還原劑添加裝置23由計量泵、藥箱組成，計量泵自動將藥箱內的還原劑送入R0供水泵7與保安過濾器6之間的管道中。以上操作結束後，打開自吸泵4，開始正常運轉。膜清洗周期控制在20—40天，一般30天左右；反滲透過程是一個脫鹽、濃縮的過程。系統長時間運行，濃水由於各種原因易產生結垢現象。為了在較高的水利用率情況下防止反滲透濃水側特別是反滲透壓力容器中的最後一、二根膜元件的濃水側出現CaC03、MgC03、MgS04、CaS04、BaS04、SrS04、Si02等無機鹽類結晶析出、結垢，從而影響反滲透膜的性能，故在MBR處理的產水在進反滲透系統前加入藥量為28(優選34)rag/L膜阻垢5劑如MC-BP，以減輕反滲透膜濃水側的結垢趨勢，延緩出現CaC03、MgC03、MgS04、CaS04、BaS04、SrS(X、Si02等無機鹽類結晶析出、結垢、鹽晶體成長來推遲沉澱的過程，促使晶體不會形成一定大小和足夠的濃度而沉澱下來，隨濃水排到反滲透系統外。大多數阻垢劑還具有一些分散劑的作用，防止顆粒聚集成足以沉積下來的大顆粒。即反滲透濃水中難溶鹽來不及沉積在膜表面上，已隨濃水排10到反滲透系統外，本工藝中阻垢劑加藥量為34mg/L。阻坭劑由阻街劑添加裝置22注入。阻垢劑添加裝置22由計量泵、藥箱、控制櫃組成，由控制櫃控制計量泵，將藥箱內的阻垢劑藥液加入RO供水泵7與保安過濾器6之間的連接管中。②反滲透清洗系統15原水雖然經過了預處理，達到了反滲透膜的進水條件，但在運行過程中，可能存在的一些不可預測因素，如不正常工況、濃差極化及可能的誤操作等原因，反滲透膜運行一段時間後(連續運行1000小時或45天以上)，可能受到汙染，此時應停機對反滲透膜進行清洗，以恢復反滲透膜的性能。整套制水系統附加有清洗裝置，由清洗水箱20，清洗泵、電控櫃等組成，通過管路及閥門20與反滲透系統進水管連接。每次清洗過程時間約需12小時。對於水中總含鹽量低於1000mg/L的待處理水，反滲透系統的正常壓力一般在1.31.9MPa，設備運行一段時間後，會在反滲透膜表面產生各類汙垢，致使反滲透膜性能下降，因此RO系統運行中發生下述情況，採用C2、A10等專用清洗劑，在清洗水箱20中配製3%濃度，通過清洗泵進行化學清洗，以去除25膜表面的無機和有機汙染物，保證反滲透膜的透水量a、當標準化後的產水流量比上次清洗後減少1015%;b、當標準化後的產水水質比上次清洗後降低1015%;c、當標準化後的壓降比上次清洗後增加1015%;d、在長期停用前；e、作為日常的維護。應停機對反滲透膜進行清洗，以恢復反滲透膜的性能，整套制水系統附加有清洗裝置，利用所配的軟管和快速接頭與反滲透膜進水管路和濃水管連接，可方便地對系統各段反滲透膜進行清洗，每次清洗過程時間需12小時。當反滲透系統停機時，膜元件內部的水處於4倍的濃縮狀態，在水流靜止的情況下，容易造成膜組件的汙染。本套反滲透系統中有自動衝洗裝置，該自動衝洗裝置包括電動閥門、清洗水箱20與供水泵7之間的連接管道，當反滲透系統停機時，通過程序控制，自動切換清洗水箱20與供水泵7間的閥門，利用10供水泵7對膜元件表面進行自動衝洗，將膜表面的汙染水置換成淨化水，防止表面沉積物的汙染，從而保證膜元件的正常壽命，本工藝要求反滲透系統的清洗周期一般在4045天。由於RO系統採用MBR預處理，而城市生活汙水TDS《1000mg/L，反滲透系15統結垢傾向不明顯，所以用MBR、反滲透聯用深度處理城市汙水其優勢是非常明顯的，是中水處理領域的發展方向。工程實例-某冷軋鋼廠冷卻水回用工藝，採用本發明以上所述的MBR+RO的系統處理城20市二級排放水，RO處理後的水勾兌用於冷扎鋼回用冷卻水。本工程預處理水量l扁Om:VD，其中(MBR)產水量為450m'Vh，反滲透產水量300m7h。工藝參數-MBR膜組件採用三菱麗陽SUR—-334有效膜面積3m2X40片二120nf25組件規格663.5咖X1538咖X1441.5咖設計通量通量15LMH=8.8GFD;單膜產水量1.8m:7h;MBR系統運行時間23小時，停機曝氣l小時；MBR系統單位時間設計規模626mVh30MBR系統膜組件數量350組MBR膜面積43000m2反滲透(RO)系統採用BW30-365FR(芳香聚醯胺)有效膜面積365ft2設計通量20.4L細；單膜產水量0.69m7h;5單臺設備產水量(選擇3臺設備)100mVh;單臺反滲透膜支數144支；單臺反滲透膜殼數24支；回收率75%;單臺設備進水量133mVh;10採用上述設計參數及膜組器處理城市汙水中試，經過400小時運行，單套反滲透產水量控制在100m7h，保安過濾器前壓力0.28Mpa，保安過濾器後壓力0.24Mpa，反滲透進水壓力1.3Mpa，段間壓力1.27Mpa，濃水壓力1.23Mpa，進水流量40L/min，產水流量28L/min，濃水流量i2L/tnin。系統回收率保持在70%左右，脫鹽率97%以上，RO產水各項指標均超過冷卻水工藝要求(見表152)，經過勾兌用在冷扎鋼冷卻工藝上。權利要求1.一種城市汙水深度處理回用工藝，其特徵在於以城市汙水經過汙水廠處理後的二級出水為原水，或將城市汙水經過處理達到二級出水後的水為原水，進入膜生物反應器MBR系統進行生化預處理，去除水中的BOD、COD、SS、氨氮，使處理後的水達到反滲透進水水質要求，再經過反滲透RO系統進一步深度脫鹽處理，即可得到所需的回用水。2.根據權利要求1所述的城市汙水深度處理回用工藝，其特徵在於原水由10MBR供水泵輸送到集傳統活性汙泥法和現代膜分離工藝於一體的MBR生化反應池，進行生化反應和膜過濾分離，通過池內曝氣充氧進一步去除有機物，生化後M服反應池中的水通過自吸泵吸入到M服產水箱，MBR產水箱出來的水，經過反滲透供水泵、保安過濾器、高壓泵將水送到反滲透膜組脫鹽，最後得到反滲透脫鹽水。3.根據權利要求2所述的城市汙水深度處理回用工藝，其特徵在於生化後MBR反應池中的水通過自吸泵吸入到MBR產水箱的輸送過程中在進入自吸泵之前加入定量的消毒殺菌劑，進行消毒、殺菌，水通過自吸泵吸入到MBR產水箱的同時，加入一定量的消毒殺菌劑對MBR產水箱的水源再次消毒、殺菌處理。4.根據權利要求3所述的城市汙水深度處理回用工藝，其特徵在於加入一定量的消毒殺菌劑對MBR產水箱的水源消毒、殺菌處理是向MBR產水箱連續投入殺菌劑次氯酸鈉，濃度按有效氯計，餘氯濃度控制在0.25mg/l以下，殺菌劑水力停留時間20—50rain,防止細菌滋生。5.根據權利要求1所述的城市汙水深度處理回用工藝，其特徵在於有對膜生物反應器系統進行清洗的工藝，清洗方法停止自吸泵、停止膜過濾，關閉輸水管，靜置1一5分鐘後，停止曝氣，排除管內多餘的氣體，打開清洗藥液輸入管，在20—50分鐘內注入全部清洗藥液，靜置60—120分鐘，藥液和膜的接觸時間為80—170分鐘，要得到更好的清洗效果，藥液浸泡完畢後，再次打開曝氣，持續20—50分鐘,膜清洗周期控制在20--40天。6.根據權利要求5所述的城市汙水深度處理回用工藝，其特徵在於清洗藥5液為次氯酸鈉，清洗後的水中含有大量的氯，從M服系統出來的水還有剩餘的自由氯/臭氧這類氧化性物質，為了不影響後續RO膜的運行效果，要添加還原劑亞硫酸氫鈉NaHSCV來中和，添加量為餘氯含量的8—12倍，消除水剩餘的自由氯/臭氧氧化性物質，減少對膜組器的腐蝕，保護膜組器，還原劑藥液從RO供水泵7與保安過濾器6之間的注入管注入。107.根據權利要求2所述的城市汙水深度處理回用工藝，其特徵在於反滲透R0系統中在反滲透供水泵與保安過濾器之間有還原劑添加裝置、阻坭劑添加裝置。158.根據權利要求7所述的城市汙水深度處理回用工藝，其特徵在於MBR處理的產水在進反滲透系統前加入藥量為28mg/L膜阻跪劑MC-BP,以減輕反滲透膜濃水側的結垢趨勢，延緩出現CaCO:i、MgC03、MgS04、CaS04、BaS04、SrSO.,、Si02無機鹽類結晶析出、結垢、鹽晶體成長來推遲沉澱的過程，促使晶體不會形成一定大小和足夠的濃度而沉澱下來，隨濃水排到反滲透系統外。209.根據權利要求7所述的城市汙水深度處理回用工藝，其特徵在於RO系統運行中發生下述情況，進行化學清洗來保證反滲透膜的透水量a、當標準化後的產水流量比上次清洗後減少1015%;b、當標準化後的產水水質比上次清洗後降低1015%;25C、當標準化後的壓降比上次清洗後增加1015%;應停機對反滲透膜進行清洗，以恢復反滲透膜的性能，整套制水系統附加有清洗裝置，利用所配的軟管和快速接頭，可方便地對系統各段反滲透膜進行清洗，每次清洗過程時間需12小時。10.根據權利要求7所述的城市汙水深度處理回用工藝，其特徵在於反滲透系統中有自動衝洗裝置，在系統停機時，自動衝洗膜元件表面，將膜表面的汙染水置換成淨化水，防止表面沉積物的汙染，反滲透系統的清洗周期一般在4045天。全文摘要本發明涉及水處理
技術領域：
，涉及一種採用膜生物反應器與反滲透聯用的城市汙水深度處理回用工藝。是以城市汙水經過汙水廠處理後的二級出水為原水，或將城市汙水經過處理達到二級出水後的水為原水，進入膜生物反應器MBR系統進行生化預處理，去除水中的BOD、COD、SS、氨氮，使處理後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。應用MBR技術，其主要汙染物COD去除率可達到95％以上，產水懸浮物和濁度近於零，水質良好穩定。從MBR系統出來的再經過入反滲透系統處理後的水，根據工藝要求，可按一定比例勾兌後回用於冷軋鋼冷卻水，實現了汙水的資源化。文檔編號C02F9/14GK101209886SQ200610169649公開日2008年7月2日申請日期2006年12月26日優先權日2006年12月26日發明者王宇彤,蘇立國,陳恩惠申請人:藍星環境工程有限公司