平板膜生物反應器和反滲透的綜合膜集成系統的廢水處理工藝的製作方法

2023-05-04 14:54:26 3

專利名稱：平板膜生物反應器和反滲透的綜合膜集成系統的廢水處理工藝的製作方法
技術領域：
本發明屬於廢水回收再利用系統的領域，具體涉及一種採用浸沒式PVDF平板式 膜生物膜反應器(MBR)和反滲透(RO)的綜合膜集成系統的廢水處理工藝。
背景技術：
紡織工業是我國發展最快的產業之一，然而，紡織行業也是我國工業系統中主要 的汙染源之一。僅在2004年，紡織行業的廢水排放總量就達14億立方米。在我國的廣東，江蘇和浙江等紡織工業比較集中的省分，環境問題和水資源的不 足越來越嚴峻。我國正逐步強化排水標準的管理，紡織行業面臨著廢水排放量和達到廢水 排放指標的問題。同時，工業用水的使用成本和廢水排放的成本也在逐步增加。綜合以上 的因素，工業廢水的回收利用是解決上述問題的一種明智的方案。紡織廢水來自紡織工廠的洗滌工藝，含有較高的BOD，C0D，總溶解固體，色度以及 部分難生物降解的有機物，例如部分柔軟劑，表面活性劑的洗滌用藥劑等。針對紡織廢水， 傳統的處理技術包括傳統的物理化學處理，傳統的生物處理，氯氧化脫色以及上述各傳統 方法的結合。然而，傳統的處理技術存在如下幾個問題1)傳統的生物處理很難去除難生物降解的物質，例如部分柔軟劑，表面活性劑 的洗滌用藥劑等。這導致最終的處理水很難達到排放標準。2)較高的溶解性固體濃度限制了微生物的生長，導致微生物的沉降性下降，使處 理水中帶有浮泥，給後段處理帶來了困難。3)傳統的生物處理池中，汙泥的濃度(MLSS)低於4000mg/L，所以生物處理的能力 較低，需要較大容積的反應池。4)紡織廢水的有機物濃度和化學成分波動較大。所以，傳統的生物處理時對汙泥 負荷和化學成分的衝擊較大。5)傳統的生物處理剩餘汙泥的產量較大，而剩餘汙泥也需進行填埋處理。6)當使用氯氧化反應脫色時，溶解性有效氯與水中的有機物反應，這有可能導致 有機氯化合物的產生。所以現有技術中採用了中空纖維的膜生物反應器工藝，但是由於中空纖維的斷絲 問題，造成處理水質不穩定。而且，中空纖維膜需要離線清洗，其操作繁複，使用不便。

發明內容
本發明的目的是為了解決現有技術存在的如上所述缺陷，提供一種紡織廢水的回 收再利用系統，主要包括平板式聚偏氟乙烯膜生物反應系統和反滲透系統的綜合膜集成系 統。本發明的目的可以通過以下措施達到
一種平板膜生物反應器和反滲透的綜合膜集成系統的廢水處理工藝，預處理後的 紡織廢水先進行好氧生化處理或缺氧與好氧相結合的生化處理，然後通入採用平板式聚偏 氟乙烯膜組件的膜生物反應器進行處理，膜生物反應器的產水再經過苦鹹水反滲透膜進行 反滲透處理。預處理為先採用間距< 1. Omm的細格柵去除懸浮物，然後進行流量均衡調節，具 體方法為紡織廢水通過間距< 1.0mm的細格柵，去除懸浮物後，送入原水箱，進行流量均 衡後得到原水；該原水主要成分是(含矽或不含矽的)有機柔軟劑，表面活性劑，高分子有 機汙染物和無機鹽等。C0D110 3000mg/L, B0D5330 810mg/L,色度8 64倍和pH7 12。預處理得到的原水，經由生物處理系統(生化處理系統)處理，得到產水A ；其中， 所述生物處理系統為缺氧，好氧，和膜生物反應器綜合處理；或好氧和膜生物反應器綜合處 理；或好氧與膜生物反應器一體化處理。所述的缺氧(厭氧)生化處理及好氧生化處理均 採用常規的缺氧和好氧生化處理方法。膜生物反應器採用平板式聚偏氟乙烯膜組件，由含 有平板式聚偏氟乙烯膜組件的膜元件箱和對膜進行曝氣的曝氣箱組成。平板式聚偏氟乙烯膜組件包含由聚偏氟乙烯功能層和聚對苯二甲酸乙二醇酯無 紡布層組成的複合膜。這樣的複合膜結構可以同時保證膜的物理強度和化學穩定性。為了 保證高質量的產水，且為了防止膜孔的汙堵，上述複合膜的表面上均勻分布有小孔，小孔的 平均直徑為0. 01 0. 4um。為了便於膜系統的維護操作，上述膜生物反應器進行清洗時採用在線清洗方 法，該方法使用NaClO溶液進行鹼洗，或檸檬酸溶液進行酸洗，該在線清洗在室溫下進行 30min 2小時。這樣可以避免將膜組件吊出膜生物反應器才能進行清洗。考慮到清洗的 效果，NaClO溶液的濃度優選為2000 6000mg/L，檸檬酸溶液的濃度優選為10 30g/L。本發明中，為了使膜表面的衝洗效果更為有效，本發明的膜生物反應器採用自動 控制的間歇式抽水過濾方式；在過濾停止的期間，連續地進行曝氣，間歇過濾為9 12min 運轉，1 3min停止；其中運行壓力為-30 OKPa，膜過濾的水通量為15 30L/m2 · h。上述膜生物反應器由膜元件箱和曝氣箱組成，在過濾時，從曝氣箱底部提供向上 流的衝洗空氣，將積累在膜表面的汙泥衝刷，使汙泥不容易粘付在膜的表面。該工藝的氣水 比是20 1 60 1。裝有粗氣泡布氣管提供從底部提供向上流空氣，將衝刷膜表面的汙 泥。採用抽水式離心泵，從膜組件的產水端將處理後的廢水送入RO的供水箱。為了減少曝氣箱的容積，並且不使用傳統工藝中的汙泥沉降槽，從而減少佔 地面積，上述膜生物反應器中，將汙泥濃度控制為3，000 18，000mg/L,汙泥負荷為 0. 05-1. 0kg-C0D/kg-MLSS。如此得到的處理水中SS < 1. 0mg/L，平均SDI值低於4。該處 理水可以直接供應給RO系統。產水A送至反滲透系統(R0系統)中，進行反滲透處理，得到產水B ；其中，反滲透 系統採用苦鹹水反滲透膜，操作壓力為5 lOkg/cm2，水通量為15 25L/m2 *h。產水B即 可直接排放，其質量達到工業用水使用標準。反滲透處理過程中產生的濃縮水經由臭氧氧化或/和生化處理後，達到排放標準 後排放。紡織廢水經本發明處理後，得到的處理水中，總硬度低於0.2ppm as CaC03，而且電導率在10 200uS/cm。該產水符合工廠水回收的要求，可以作為工業用水使用。該方法 克服了紡織廢水中特殊物質、較高溶解性固體濃度、有機物濃度和化學成分波動大等問題， 處理水質穩定可靠且膜清洗等操作簡單易得。


圖1是紡織廢水的回收再利用系統的一種流程示意圖。(缺氧+好氧+MBR)圖2是紡織廢水的回收再利用系統的一種流程示意圖。(好氧+MBR)圖3是紡織廢水的回收再利用系統的一種流程示意圖。(好氧MBR —體化設備)以上各圖中的P代表水泵，B代表風機。圖中的ο表示表示好氧的氣泡。圖4是實施例中膜生物反應器(MBR)運行時膜過濾的水通量。圖5是實施例中膜生物反應器(MBR)的處理水中CODcr濃度。圖6是實施例中膜生物反應器(MBR)的處理水中的濁度。圖7是實施例中膜生物反應器(MBR)的處理水中SDI值。圖8是實施例中反滲透(RO)的處理水中電導率。圖9是實施例中反滲透(RO)的處理水中總硬度。
具體實施例方式以下為具體實施例，採用本發明的膜生物膜反應器(MBR)和反滲透(RO)的綜合膜 集成系統，對紡織工廠產生的成衣洗衣廢水進行回收再利用。實施例本成衣洗衣廢水中，主要含有含矽有機柔軟劑，無矽有機柔軟劑，表面活性劑，酶， 氧化劑，還原劑，高分子有機物和無機鹽等。廢水的主要成分如下表1 紡織工廠成衣洗衣廢水中的主要成分
pHColorTurbidityCODcrBOD5TNTP(NTU)(mg/L)(mg/L)(mg/L)(mg/L)7 128 6418 1778112 2890335 8103 246 21 工廠產生的成衣洗衣廢水，首先通過間距為< 1.0mm的細格柵(①)，去除大顆粒 懸浮物，進入原水箱(②)。然後，使用供水泵將廢水送入生物處理系統。生物處理系統可 以採用以下組合A)缺氧(③)+好氧(④)+MBR(⑤)；或者B)好氧(④)+MBR(⑤)；或 者c)好氧MBR —體化設備(⑧)。本實施例採用好氧和MBR綜合處理的方式(圖2)。在 膜生物反應器(MBR)中，設置浸沒式的MBR膜組件，膜組件是由膜元件箱和曝氣箱組成。膜 元件箱裝有9m2的PVDF平板膜元件(該平板式膜元件是由日本東麗公司生產的，型號為 TSP-50100)。平板式聚偏氟乙烯膜包含由聚偏氟乙烯功能層和聚對苯二甲酸乙二醇酯無紡 布層組成的複合膜，複合膜的表面上均勻分布有小孔，小孔的平均直徑為0. 01 0. 4um。而 在曝氣箱中，裝有粗氣泡布氣管提供衝洗用空氣。在過濾時，從曝氣箱底部提供向上流的衝 洗空氣。膜生物反應器(MBR)中保持3，000 18，000mg/L的高汙泥濃度，而汙泥負荷控制在0. 05-1. 0kg-C0D/kg-MLSS。過濾採用抽水泵工作，運行壓力在_30 OKPa。環境溫度保持 在10 35°C，膜過濾的水通量在15 30L/m2 *h。膜生物反應器(MBR)的處理水中，CODcr 濃度低於60mg/L，濁度小於2NTU。因此，該處理水符合國家廢水排放標準(GB8978-1996) 的一級排水標準。而且，MBR產水的SS < 1. Omg/L，平均SDI值低於4，可以直接供應給RO 系統進行回收處理。MBR產水進入反滲透供水箱(⑥)，然後，通過供水泵供入反滲透系統(⑦)。反 滲透系統採用苦鹹水反滲透膜(日本東麗公司生產，型號為TM710)，反滲透的操作壓力為 5 lOkg/cm2，系統的回收率為80%。水通量為15 25L/m2 · h，反滲透產水中，總硬度低 於0. 2ppmas CaCO3,而且電導率在10 200uS/cm。所以，該產水符合工廠水回收的要求，可 以作為工業用水使用。通過對反滲透產水採樣做水質分析，參見表2中測量1 測量5所 示，反滲透產水均符合工廠用水標準，可以作為工業用水使用。表2 反滲透(RO)產水水質分析結果
權利要求
1.一種平板膜生物反應器和反滲透的綜合膜集成系統的廢水處理工藝，其特徵在於預 處理後的紡織廢水先進行好氧生化處理或缺氧與好氧相結合的生化處理，然後通入採用平 板式聚偏氟乙烯膜組件的膜生物反應器進行處理，膜生物反應器的產水再經過苦鹹水反滲 透膜進行反滲透處理。
2.根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於所述的預處理為先採用間距<1. Omm的細 格柵去除懸浮物，然後進行流量均衡調節。
3.根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於所述的膜生物反應器由含有平板式聚偏氟 乙烯膜組件的膜元件箱和對膜進行曝氣的曝氣箱組成。
4.根據權利要求1或3所述的工藝，其特徵在於所述的平板式聚偏氟乙烯膜組件包含 由聚偏氟乙烯功能層和聚對苯二甲酸乙二醇酯無紡布層組成的複合膜。
5.根據權利要求4所述的工藝，其特徵在於所述的複合膜的表面上均勻分布有小孔， 小孔的平均直徑為0. 01 0. 4um。
6.根據權利要求1或3所述的工藝，其特徵在於所述膜生物反應器採用間歇式抽水過 濾方式運行；在過濾停止期間，連續地進行曝氣，間歇過濾為9 12min運轉，1 3min停 止；其中運行壓力為-30 OKPa，膜過濾的水通量為15 30L/m2 · h。
7.根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於所述膜生物反應器進行清洗時採用在線清 洗的方法，該在線清洗方法使用NaClO溶液或檸檬酸溶液在室溫下進行30min 2小時的 清洗。
8.根據權利要求1或3所述的工藝，其特徵在於所述的膜生物反應器中汙泥濃度為 3，000 18，000mg/L,汙泥負荷為 0. 05-1. 0kg-C0D/kg-MLSS。
9.根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於所述的反滲透處理時的操作壓力為5 10kg/cm2，水通量為 15 25L/m2 · h。
10.根據權利要求1所述的工藝，其特徵在於反滲透處理過程中產生的濃縮水經由臭 氧氧化或/和生化處理後排放。
全文摘要
本發明公開了一種平板膜生物反應器和反滲透的綜合膜集成系統的廢水處理工藝，預處理後的紡織廢水先進行好氧生化處理或缺氧與好氧相結合的生化處理，然後通入採用平板式聚偏氟乙烯膜組件的膜生物反應器進行處理，膜生物反應器的產水再經過苦鹹水反滲透膜進行反滲透處理。紡織廢水經本發明處理後，得到的處理水中，總硬度低於0.2ppmas CaCO3，而且電導率在10～200uS/cm。該產水符合工廠水回收的要求，可以作為工業用水使用。該方法克服了紡織廢水中特殊物質、較高溶解性固體濃度、有機物濃度和化學成分波動大等問題，處理水質穩定可靠且膜清洗等操作簡單易得。
文檔編號C02F9/14GK102101738SQ20101015563
公開日2011年6月22日 申請日期2010年3月30日 優先權日2009年12月21日
發明者張玉高, 朱益民, 楊瑜芳, 熊華軍, 邱孝群 申請人:東麗纖維研究所(中國)有限公司, 廣東溢達紡織有限公司