一种工业达标外排废水的深度处理与回用系统及方法
【专利摘要】本发明涉及一种工业达标外排废水的深度处理与回用系统及方法，属于水处理【技术领域】。该系统包括超滤、纳滤、电吸附以及混凝或电絮凝或酶电聚合-电絮凝装置，其中超滤淡水出口依次连通所述的纳滤、电吸附装置，超滤、纳滤装置浓水分别连通混凝或电絮凝或酶电聚合-电絮凝装置。本发明系统还可进一步包括反渗透装置；所述反渗透装置进水口与电吸附脱盐装置出水口相连通，反渗透装置浓水出口与所述混凝或电絮凝或酶电聚合-电絮凝装置入口相连通。工业达标外排废水经过该系统处理后可用于工业循环水和循环冷却水补水；也可进一步经过反渗透处理用于锅炉给水。本发明的系统最大限度脱除废水中的各种污染物，降低处理成本。
【专利说明】-种工业达标外排废水的深度处理与回用系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于水处理【技术领域】，特别涉及一种采用超滤-纳滤-电吸附-反渗透禪 合强化处理工业达标排放废水及废水回用的系统及方法。
【背景技术】
[0002] 随着工业化进程加速，我国已经成为工业大国，工业生产过程中产生的大量废水 对环境和人类健康构成潜在威胁。经生化二级处理后达标排放的废水，尤其是焦化、化纤、 造纸和印染等行业废水，仍含有部分息浮物、有机物和无机盐，需要进一步脱盐和去除有机 物才能实现废水回用。因此，开发工业达标外排水的深度处理和废水回用技术对节水减排 和环境保护意义重大。
[0003] 工业废水深度处理和回用的主要目标是去除水中的息浮物、微生物、有机物和无 机盐。到目前为止，人们已经开发了多种技术，包括混凝、高级氧化、吸附、离子交换、电去离 子、膜过滤等技术。但单一技术很难低成本、高效地脱除水中的有机物和无机盐，实现废水 回用。为了实现工业废水回用，研究人员发明了多种方法。如CN101659486A提出一种利 用RO反渗透膜深度处理工业废水的工艺，该工艺将达标排放废水经过初步过滤、脱C〇2、脱 硬度和调抑等预处理工艺，进入RO反渗透装置。该工艺可W提高产水率和延长清洗周期。 CN1803675A提出一种工业废水二级生化出水的好氧循环生物膨胀床-压力滤池-膜过滤处 理工艺，该工艺的循环生物膨胀床能够去除废水中部分未降解的有机物和氨氮，经过压力 滤池前加入絮凝剂去除大部分胶体和息浮物，再经过一系列的微滤、超滤、纳滤和反渗透等 膜技术达到不同回用目的水质要求。CN1524809A提出一种工业废水深度处理工艺，废水先 经过一系列过滤装置，再经过二级反渗透处理，出水可W用于循环冷却水；此外出水还可W 经过电脱离子装置，出水电导率低于0. 1 U S/cm，达到电子工业用水标准。但上述所涉及专 利均没有考虑到有机污染物在脱盐过程中膜过滤产生的浓水处理问题。
[0004] 总之，到目前为止还缺乏一种能够将工业达标外排废水中的有机物和无机盐同时 低成本、高效脱除实现废水分质回用的技术。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于解决现有工业达标排放废水深度处理和回用技术存在成本高、 产水率低、污染物脱除效果差的问题，提供一种工业达标外排废水的深度处理和回用系统 及方法，通过超滤-纳滤-电吸附-反渗透-混凝/电絮凝/酶电聚合-电絮凝的多过程 禪合，脱除废水中的各种污染物并实现废水回用。
[0006] 本发明系统及方法不仅最大限度脱除了水中的有机物和无机盐，而且运行成本 低、能耗和设备投资也低，处理后的废水可用于工业循环水、循环冷却水和锅炉补水。
[0007] 为达此目的，本发明采用W下技术方案：
[0008] -种工业达标外排废水的深度处理与回用系统，所述系统包括超滤装置、混凝装 置、纳滤装置、电吸附脱盐装置和混凝/电絮凝/酶电聚合-电絮凝装置；
[0009] 所述超滤装置的超滤淡水出口依次与纳滤装置和电吸附脱盐装置的入口相连通； 所述纳滤装置的纳滤浓水出口和电吸附脱盐装置的电吸附浓水出口分别与所述的混凝/ 电絮凝/酶电聚合-电絮凝装置的入口相连通；所述超滤装置的超滤浓水出口与混凝装置 的入口相连通；所述混凝装置的出水口与所述超滤装置的废水入口相连通。
[0010] W下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过 W下技术方案，可W更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
[0011] 本发明所述系统还包括反渗透装置；所述电吸附脱盐装置的电吸附淡水出口经反 渗透装置之后再与所述混凝/电絮凝装置的入口相连通。
[0012] 所述超滤装置由加压粟、储水箱、反冲洗粟、反冲洗箱和超滤膜组件构成；所述超 滤膜组件优选为板式超滤膜组件或卷式超滤膜组件。
[0013] 所述纳滤装置由加压粟、储水箱、反冲洗粟、反冲洗箱和纳滤膜组件构成；所述纳 滤膜组件优选为板式纳滤膜组件或卷式纳滤膜组件。
[0014] 所述电吸附脱盐装置由进水粟、储水箱、反冲洗粟、反冲洗箱和吸附电极构成；所 述吸附电极的活性组分优选为石墨租、活性炭纤维、碳纳米管、粉末活性炭、石墨或石墨帰 中的一种或至少两种的组合。
[0015] 所述反渗透装置由高压粟、产水箱、反冲洗粟、浓水箱和反渗透膜组件构成；所述 反渗透膜组件优选为板式反渗透膜组件或卷式反渗透膜组件。
[0016] 所述混凝/电絮凝/酶电聚合-电絮凝装置为混凝装置或电絮凝装置或酶电聚 合-电絮凝装置；
[0017] 所述的混凝装置由加药单元、混合单元和絮凝沉淀单元组成；
[001引所述的电絮凝装置由电源、电极板、水粟和沉淀单元组成；所述电极板优选为铅电 极板、铁电极或铅铁复合电极板；
[0019] 本发明所述的酶电聚合-电絮凝装置可采用本 申请人:的在先申请CN102701337A 中提到的酶电极禪合电絮凝去除有机物的反应器。例如，其可由电源、酶阴极或固载酶填 料、牺牲阳极、水粟和沉淀单元组成；所述牺牲阳极优选为铅电极、铁电极或铅铁复合电极； 所述的酶阴极优选为固载酶的H维碳材料电极；所述的固载酶填料优选为H维碳材料。
[0020] 一种利用如上所述的系统进行工业废水深度处理与回用的方法，所述方法将达到 排放标准的工业废水经超滤装置去除微生物和剩余息浮物后，超滤浓水经混凝装置处理后 返回超滤装置；超滤淡水经纳滤装置去除>200化的大分子有机物和高价离子，纳滤淡水经 电吸附脱盐装置去除部分无机盐和有机物后，用于工业循环水和循环冷却水补水；电吸附 浓水和纳滤浓水经混凝/电絮凝/酶电聚合-电絮凝装置处理后，出水达到工业废水排放 标准后外排。
[0021] 电吸附脱盐装置得到的电吸附淡水进一步经过反渗透装置后用于锅炉用水；反渗 透浓水与吸附浓水和纳滤浓水一起进入混凝/电絮凝/酶电聚合-电絮凝装置进行处理。
[0022] 所述超滤处理的压力为0. 2?lOMPa，例如可选择0. 21?9. 96MPa，0. 28? 9. 3MPa，0. 8 ?8. 5MPa，2. 2 ?7. 8MPa，4 ?7MPa，4. 6 ?5. 5MPa，5. 2MPa 等，进一步优选为 SMPa O
[0023] 所述纳滤处理的压力为1?lOMPa，例如可选择1. 02?9. 9MPa，1. 8?9. IMPa, 2. 3 ?8. 6MPa，2. 8 ?8MPa，3. 3 ?7. 2MPa，4 ?6. 7MPa，4. 6 ?6. 2MPa，5. 5MPa 等，进一步优 选为6MPa〇
[0024] 所述反渗透处理的压力为10?lOOMPa，例如可选择10. 02?99. 4MPa，16? 86MPa，23. 5 ?80. 2MPa，32 ?73MPa，40 ?70MPa，46. 8 ?64. 5MPa，52MPa 等，进一步优选为 60M 化。
[0025] 与已有技术方案相比，本发明具有W下有益效果：
[0026] 本发明提供的工业达标外排废水深度处理与回用系统，可对多种污染物进行处 理，且去除效果好、运行成本低、易操作、适用范围广。
[0027] 首先，本发明通过超滤装置，将水中的息浮物、细菌、颗粒W及胶体转移到浓水中 提高污染物的浓度，从而有利于混凝方法将其去除，混凝后清水再返回到超滤系统；其次， 本发明通过混凝或电絮凝或酶电聚合-电絮凝将纳滤、电吸附和反渗透浓水中的有机物去 除，实现了浓水的达标排放。尤其是通过酶电聚合-电絮凝装置的酶聚合作用可W提高水 中溶解性有机物的分子量和疏水性，更有利于电絮凝对污染物的去除，实现浓水达标排放。 本发明通过组合工艺可W实现废水分质回用，可分别用于循环冷却水、工艺循环补水和锅 炉给水，且实现浓水达标排放。另外，本发明通过多过程禪合，不仅最大限度脱除了水中的 多种污染物，而且运行成本低、产水率高。
【专利附图】
【附图说明】
[0028] 图1为本发明实施例1?3的工业废水深度处理与回用系统的工艺流程图；
[0029] 图2为本发明实施例4?6的工业废水深度处理与回用系统的工艺流程图。
[0030] 图中；A-超滤装置；B-混凝装置；C-纳滤装置；D-电吸附脱盐装置；E-反渗透装 置；F-混凝/电絮凝/酶电聚合-电絮凝装置。
[0031] 下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代 表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围W权利要求书为准。
【具体实施方式】
[0032] 为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的 实施例如下：
[0033] 实施例1
[0034] 如图1所示，本实施例的工业达标外排废水的深度处理和回用系统，其包括；超滤 装置A、混凝装置B、纳滤装置C、电吸附脱盐装置D和混凝/电絮凝/酶电聚合-电絮凝装 置F;
[00巧]所述超滤装置A的超滤淡水出口依次通过管道与纳滤装置C和电吸附脱盐装置D 的入口相连通；所述纳滤装置C的纳滤浓水出口和电吸附脱盐装置D的电吸附浓水出口分 别与所述的混凝/电絮凝/酶电聚合-电絮凝装置F入口相连通；所述超滤装置A的超滤 浓水出口与混凝装置B入口相连通；所述混凝装置B的出水口与所述超滤装置A的废水入 口相连通。本实施例的混凝/电絮凝/酶电聚合-电絮凝装置F为混凝装置。
[003引 实施例2
[0037] 与实施例1相比，混凝/电絮凝/酶电聚合-电絮凝装置F为电絮凝装置，其余同 实施例1的结构。
[003引 实施例3
[0039] 与实施例1相比，混凝/电絮凝/酶电聚合-电絮凝装置F为酶电聚合-电絮凝 装置，其余同实施例1的结构。
[0040] 实施例4
[0041] 如图2所示，本实施例的工业达标外排废水的深度处理和回用系统，其包括超滤 装置A、混凝装置B、纳滤装置C、电吸附脱盐装置D、反渗透装置E和混凝/电絮凝/酶电聚 合-电絮凝装置F ;
[0042] 所述超滤装置A的超滤淡水出口依次通过管道与纳滤装置C、电吸附脱盐装置D和 反渗透装置E的入口相连通；所述纳滤装置C的纳滤浓水出口、电吸附脱盐装置D的电吸附 浓水出口和反渗透装置E浓水出口分别与混凝/电絮凝/酶电聚合-电絮凝装置F入口相 连通；所述超滤装置A的超滤浓水出口与所述混凝装置B的入口相连通，所述混凝装置B的 出水口与所述超滤装置A的废水入口相连通。本实施例的混凝/电絮凝/酶电聚合-电絮 凝装置F为混凝装置。
[004引 实施例5
[0044] 与实施例4相比，混凝/电絮凝/酶电聚合-电絮凝装置F为电絮凝装置，其余同 实施例4的结构。
[0045] 实施例6
[0046] 与实施例4相比，混凝/电絮凝/酶电聚合-电絮凝装置F为酶电聚合-电絮凝 装置，其余同实施例4的结构。
[0047] 实施例7 :
[0048] 在实施例1和实施例4的系统中进行废水处理，其中废水取自某钢铁公司焦化厂 通过生化处理后的出水，原水和各阶段处理后出水的水质指标如表1所示：
[0049] 表1各阶段污染物去除效果
[0050]
【权利要求】
1. 一种工业达标外排废水的深度处理与回用系统，其特征在于，所述系统包括超滤装 置（A)、混凝装置（B)、纳滤装置（C)、电吸附脱盐装置（D)和混凝/电絮凝/酶电聚合-电絮 凝装置（F); 所述超滤装置（A)的超滤淡水出口依次与纳滤装置（C)和电吸附脱盐装置（D)的入口 相连通；所述纳滤装置（C)的纳滤浓水出口和电吸附脱盐装置（D)的电吸附浓水出口分别 与所述的混凝/电絮凝/酶电聚合-电絮凝装置（F)的入口相连通；所述超滤装置（A)的 超滤浓水出口与混凝装置（B)的入口相连通；所述混凝装置（B)的出水口与所述超滤装置 (A)的废水入口相连通。
2. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括反渗透装置（E);所述电吸 附脱盐装置（D)的电吸附淡水出口经反渗透装置（E)之后再与所述混凝/电絮凝/酶电聚 合-电絮凝装置（F)的入口相连通。
3. 如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述超滤装置（A)的超滤膜组件为板式 超滤膜组件或卷式超滤膜组件。
4. 如权利要求1-3之一所述的系统，其特征在于，所述纳滤装置（C)的纳滤膜组件为板 式纳滤膜组件或卷式纳滤膜组件。
5. 如权利要求1-4之一所述的系统，其特征在于，所述电吸附脱盐装置（D)的吸附电极 的活性组分为石墨毡、活性炭纤维、碳纳米管、粉末活性炭、石墨或石墨烯中的一种或至少 两种的组合。
6. 如权利要求1-5之一所述的系统，其特征在于，所述反渗透装置（E)的反渗透膜组件 为板式反渗透膜组件或卷式反渗透膜组件。
7. 如权利要求1-6之一所述的系统，其特征在于，所述混凝/电絮凝/酶电聚合-电絮 凝装置（F)为混凝装置或电絮凝装置或酶电聚合-电絮凝装置。
8. 如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述的电絮凝装置的电极板为铝电极板、铁 电极或铝铁复合电极板。
9. 一种利用如权利要求1-8之一所述的系统进行工业废水深度处理与回用的方法，其 特征在于，所述方法将达到排放标准的工业废水经超滤装置（A)去除微生物和剩余悬浮物 后，超滤浓水经混凝装置（B)处理后返回超滤装置（A);超滤淡水经纳滤装置（C)去除大分 子有机物和高价离子；纳滤淡水经电吸附脱盐装置（D)去除部分无机盐和有机物后，用于 工业循环水和循环冷却水补水；电吸附浓水和纳滤浓水经混凝/电絮凝/酶电聚合-电絮 凝装置（F)处理后，出水达到工业废水排放标准后外排。
10. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，电吸附淡水进一步经过反渗透装置（E) 后用于锅炉用水；反渗透浓水与电吸附浓水和纳滤浓水一起进入混凝/电絮凝/酶电聚 合-电絮凝装置（F)进行处理； 优选地，所述超滤处理的压力为〇. 2?lOMPa，进一步优选为8MPa ; 优选地，所述纳滤处理的压力为1?lOMPa，进一步优选为6MPa ; 优选地，所述反渗透处理的压力为10?lOOMPa，进一步优选为60MPa。
【文档编号】C02F9/06GK104341066SQ201310339962
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2013年8月6日 优先权日:2013年8月6日
【发明者】曹宏斌, 李海涛, 赵赫, 李玉平, 张懿 申请人:中国科学院过程工程研究所