专利名称：一种低微生物污染废水的深度回用工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种低微生物污染废水的深度回用工艺，更具体地说，涉及一种低微生物污染的废水深度回用膜处理工艺。
背景技术：
近年来，水资源的紧缺已经成为困扰我国经济社会发展的突出问题。特别在人口众多的城市，一方面是水资源的高度紧张，另一方面是生产生活产生了大量的废水给生态环境造成严重威胁。将废水经达标和处理后回用于生产系统或生活杂用被称为废水回用。废水回用既可以节约和利用有限的淡水资源，又可以减少废水排放量，降低水环境污染，还可缓解城市排水管道的超负荷运行现象，具有明显的社会效益、环境效益和经济效益。根据废水回用的用途及水质要求，废水回用工艺也有很大差别。按照回用水质不同可分为适度回用和深度回用，膜技术是目前废水深度回用最经济可行的技术。从本质上来说，膜技术也是一种过滤技术，但与其他传统过滤技术相比，膜技术具有过滤通量高、过滤精度高的优点。低压膜过滤过程包括微滤(MF)和超滤(UF)，截留颗粒物的粒径范围为1-0.002 μ m。高压膜过滤过程包括反渗透和纳滤，可截留1000分子量以下的小分子(包括无机盐)。由于膜技术是一种精密过滤技术，为达到膜对进水水质的要求，一般会在膜工艺前增加预处理单元，如生化、氧化、混凝、杀菌、过滤等，以保证膜分离单元的稳定运行。反渗透技术是当今最先进和最节能的膜分离技术。其原理是在高于溶液渗透压的作用下，依据其它物质不能透过半透膜而将这些物质和水进行分离。由于反渗透膜的孔径非常小(< Inm)，能够有效去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等(去除率高达97-99% )0系统具有水质好、耗能 低、无污染、工艺简单、操作简便等优点。双膜技术是将超滤/微滤(UF/MF)技术和反渗透(RO)技术结合在一起的工艺。由于反渗透膜对进水水质要求很高(通常要求污染指数SDI ( 5)，否则极易被污染堵塞而降低甚至丧失其高精度的过滤功能，而超滤/微滤过滤系统的产水水质完全可以满足反渗透系统对进水水质的要求。因此，在反渗透系统前设置超滤/微滤系统，可以有效地防止反渗透膜的污染和堵塞，延长了反渗透膜的运行周期。目前双膜法水处理技术已广泛应用于化工、电力、电子、制药、石化、纺织、食品等领域的纯水和超纯水制备，以及海水淡化、苦咸水淡化和特种分离过程，特别是废水资源化再生利用。双膜法可直利用企业的生化出水作为原水，处理后可以达到锅炉补充水的水质要求，为企业节约水资源。但在废水回用中，膜应用过程中的最大问题是膜污染，污染后的膜产水量下降，操作压力升高，极大影响膜系统的稳定运行。膜污染的几大主要来源包括:(I)有机污染有机污染主要包括蛋白质、多糖、油脂及其聚合物在膜表面形成的致密物，造成膜表面以及膜孔径的堵塞，这种污染多数表现为膜暂时通量的下降。大多数此类污染是可通过适当的清洗工艺进行性能恢复。(2)无机污染
无机污染主要包括钙、镁、硅、磷等无机盐晶体结构造成膜表面及膜孔径内部堵塞，这种污染主要表现为永久性通量下降，对膜系统运行造成负面影响。(3)微生物污染微生物污染也是最常见的污染，经过大量的元件解剖及污染物分析，大多数污染是由微生物的滋生引起的。微生物污染过程主要包括以下阶段:第一阶段腐殖质、微生物代谢产物等大分子在膜面上的吸附，形成微生物生存条件的生物膜；第二阶段进水微生物中黏附速度快的细胞形成初期黏附过程(生物膜生长缓慢)；第三阶段后续大量菌种的黏附，特别是EPS (细胞聚合物，Extracelluar Polymers将黏附在膜面上的细胞体包裹起来,形成黏度很大的凝胶层，进一步增强了污垢和膜的结合力，加剧了微生物的繁殖和群聚；第四阶段生物污染的最终形成阶段，生物膜的生长和脱除达到平衡，造成不可逆的堵塞、过滤阻力上升、膜通量下降。
值得注意的是，往往膜污染不是其中一种污染形式单独造成的，很多时候是多种污染形式交互作用的结果。通过一些措施，可以控制膜污染的产生和发展。(I)对于有机污染，主要通过预处理中的生化或氧化工艺进一步降低废水中的有机物含量。(2)对于无机污染，主要通过除硬或混凝处理或在原水中添加阻垢剂的方法降低无机污染物在膜面上的沉积。(3)对于微生物污染，目前一般在进水中添加含氯杀菌剂或在超滤反洗时添加含氯杀菌剂，由于反渗透膜抗氧化性能较差，在废水进入反渗透前需使用还原剂还原以保护反渗透。在几种膜污染类型中，微生物污染是最容易出现又最难控制的，由于微生物在废水体系中容易滋生，即使通过加氯杀菌后仅残留少量微生物，只要在适宜的条件下就会快速滋生。表I是某工业废水回用装置细菌检测结果。由表I可见，UF对细菌的去除率很高，UF出水细菌总数只有10个/ml，但由于UF和RO系统的中间环节过多，导致UF产水的二次污染，因此RO进水中的细菌总数达到了 3.25 X IO4个/ml，如此高的细菌总数势必造成严重的膜污染。表I某公司双膜系统各取样点细菌总数分析结果
权利要求
1.一种低微生物污染废水的深度回用工艺，包括如下工艺步骤: (1)首先废水进入过滤单元进行过滤，去除废水中的大颗粒悬浮物； (2)经过过滤单元处理后的废水进入紫外杀菌单元，通过紫外杀菌去除废水中的细菌； (3)经过步骤(2)处理的废水进入超滤单元，通过超滤的处理，去除废水中的悬浮物、小颗粒和胶体，超滤出水大部分直接进入反渗透单元，少部分进入超滤清洗水箱对超滤膜进行清洗； (4)进入反渗透单元的废水，经过反渗透膜处理去除废水中的绝大部分盐分、有机物及色度，反渗透产水进入产水箱，反渗透浓水经反渗透浓水循环泵增压后部分返回反渗透组件进口处，部分与其他废水混合排放或进一步处理。
2.根据权利要求1所述的一种低微生物污染废水的深度回用工艺，其特征在于，步骤(1)中过滤单元为多介质过滤或碟片过滤，过滤精度为10-50微米。
3.根据权利要求2所述的一种低微生物污染废水的深度回用工艺，其特征在于，多介质过滤填料包括石英砂、无烟煤和活性炭中的一种或几种的组合。·
4.根据权利要求1所述的一种低微生物污染废水的深度回用工艺，其特征在于过滤单元采用多介质过滤，过滤精度为10-50微米，过滤选用的滤料为体积比为1:1:1的石英砂、无烟煤和活性炭。
5.根据权利要求1所述的一种低微生物污染废水的深度回用工艺，其特征在于经过过滤单元处理后废水的浊度降到3NTU以下。
6.根据权利要求1所述的一种低微生物污染废水的深度回用工艺，其特征在于，步骤(2)中经过紫外杀菌后出水细菌数小于100个/ml。
7.根据权利要求1所述的一种低微生物污染废水的深度回用工艺，其特征在于，步骤(3)中超滤膜采用压力式中空纤维膜组件，超滤膜每运行10-30min进行水力清洗20-120S，其中水力清洗采用超滤产水；每4-81!采用化学加强分散洗对超滤膜进行清洗，所用溶液为反渗透产水与一定浓度的酸或碱配制而成的清洗液，酸洗液PH为2-3，碱洗液pH为11-12.5，其中所属的酸主要指盐酸、硫酸、草酸和柠檬酸，所述的碱主要指氢氧化钠和次氯酸钠。超滤运行中跨膜压差控制在0.02-0.15MPa，超滤产水中的5-20%进入超滤清洗水箱，其余80-95%的超滤产水直接通过高压泵增压进入反渗透进行处理。
8.根据权利要求1所述的一种低微生物污染废水的深度回用工艺，其特征在于，步骤(3)每运行20min清洗30s，每6h对超滤膜进行化学加强分散洗；超滤膜运行跨膜压差为0.04-0.15MPa ;超滤产水中10%进入超滤清洗水箱，90%直接通过高压泵增压进入反渗透。
9.根据权利要求1所述的一种低微生物污染废水的深度回用工艺，其特征在于，步骤(4)中反渗透单元采用芳香聚酰胺的卷式反渗透BW30或BW365FR膜组件，反渗透膜的运行参数为:运行压力0.6-2.0MPa，运行时间为每运行l_8h清洗l_4min ;每3_5天采用非氧化性杀菌剂对反渗透膜进行杀菌。
10.根据权利要求1所述的一种低微生物污染废水的深度回用工艺，其特征在于，步骤(4)中反渗透膜运行压力0.8-1.2MPa，每运行4小时清洗2分钟。
全文摘要
一种低微生物污染废水的深度回用工艺，包括如下工艺步骤(1)首先设置过滤单元对废水进行过滤，使废水浊度降到3NTU以下；(2)在过滤单元后设置紫外杀菌单元，通过紫外杀菌，出水细菌数小于100个/ml；(3)在紫外杀菌单元后设置超滤单元，通过超滤处理，去除废水中的悬浮物和浊度，达到反渗透进水要求；(4)经过超滤单元处理后的废水进入反渗透系统，去除废水中的盐分、有机物及色度。本发明通过紫外杀菌的杀菌率高达99.9％以上，另外由于超滤产水直接进入反渗透，细菌不会在中间环节滋生，因此RO进水细菌数可由3.25×104个/ml降至100个/ml以下，可以有效降低超滤和反渗透膜的微生物污染，减少杀菌剂和其他药剂的使用量，降低药剂成本。
文档编号C02F9/08GK103073133SQ20111032933
公开日2013年5月1日 申请日期2011年10月26日 优先权日2011年10月26日
发明者李正琪, 杨永强, 谢梓峰, 赵鹏 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司北京化工研究院