一种城市污水回用过程中反渗透浓水的处理方法
【专利摘要】本发明公开了一种城市污水回用过程中反渗透浓水的处理方法，包括以下步骤：(1)调节反渗透浓水pH并加热到一定温度；(2)输送至疏水性膜组件中进行浓缩处理；(3)经“调碱-重力沉降分离-微滤膜过滤”除硬后继续进行浓缩；(4)重力沉降后进行固液分离，分离后的母液进行干化处理，即可将城市污水经双膜处理后的反渗透浓水实现“零排放”。本发明解决了城市污水经双膜处理回用过程中产生的反渗透浓水无法达标排放的问题，同时通过膜蒸馏过程产生的蒸汽潜热与工业低品位热源，有效的利用和节约了能源及运行成本，本发明工艺具有技术先进、出水水质好、处理效率高、水资源回收率高、废水热量利用率高等优点。
【专利说明】一种城市污水回用过程中反渗透浓水的处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种反渗透浓水的处理方法，特别是将城市污水作为第二水源采用膜技术进行深度处理工程中产生的少量浓水的处理方法，即采用膜蒸馏技术进行城市污水深度回用工艺中反渗透浓水的方法，更具体地说，涉及一种利用真空膜蒸馏技术处理城市污水的反渗透浓水的方法。属于城市污水的深度处理【技术领域】。
【背景技术】
[0002]水资源短缺是21世纪人类面临的最为严峻的资源问题之一。全世界只有1/4人口饮用到符合标准的清水，1/3人口得不到安全用水，缺水的形势日趋严重。面对日益严峻的水资源短缺问题，全世界都在积极地探索新途径以获取足够的淡水资源。跨流域调水、海水淡化、污水回用和雨水蓄用是目前普遍受到重视的开源措施，它们在一定程度上都能缓解水资源供需矛盾，然而中水回用经常被作为首选方案，很重要的原因在于中水水源就近可得，水量稳定，不会发生与邻相争，不受气候的影响。
[0003]随着我国社会经济的发展，水资源短缺问题日益突出。发展“污水处理回用”以实现“水资源的可持续利用”已被明确写入“国民经济和社会发展第十个五年计划纲要”中。城市中水回用既是节水治污的一项有效的举措，同时又是水资源可持续性发展的功能性朝阳产业。
[0004]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污水给生态环境造成严重威胁。将废水经达标处理和回用处理后回用于生产系统或生活杂用被称为污水回用。污水回用的范围很广，从工业上的重复利用水体的补给水和生活用水。污水回用既可以有效地节约和利用有限的和宝贵的淡水资源，又可以减少污水或废水的排放量，减轻水环境的污染，还可以缓解城市排水管道的超负荷现象，具有明显的社会效益、环境效益和经济效益。
[0005]市政污水是城市和建制镇排入城市排水系统的水的统称，包括生活污水、生产废水和在合流制排水系统中截流的雨水。市政污水的量一般较大，可达每日万吨级以上。经处理后一般达到国家一级或二级排放标准，排入河道或海洋。城市污水对于缓解缺水城市水资源短缺，降低城市水源污染具有重要意义。
[0006]2010年全国城市排水量将达到600X 108m3，全国设市城市的污水平均处理率不低于50%,重点城市污水回用处理率70%。这就给污水回用创造了基本条件。全国污水回用率如果平均达到20%，年回用量可达40X 108m3，是正常年份年缺水60 X 108m3的67%，即通过污水回用，可解决全国城市缺水量的一多半，回用规模及回用潜力之大，足可以缓解一大批缺水城市的供水紧张状况。
[0007]目前市政污水回用，大部分是作为中水回用于景观水，或工业冷却循环水。在很多地区，由于污水中含盐量高或有机物、悬浮含量高，达标污水经过简单回用处理仍然无法满足回用水质要求，如循环水补水、锅炉补水的水质要求。此时需要对达标污水进行进一步深度处理。在污水的深度处理技术中，超滤反渗透双膜技术是目前最为经济可行的方法。
[0008]双膜技术是将超滤/微滤(UF/MF)技术和反渗透(RO)技术相结合在一起的工艺。其中，反渗透技术是当今最先进和最节能有效的膜分离技术。其原理是在高于溶液渗透压的作用下，依据其他物质不能透过半透膜而将这些物质和水分离开来。由于反渗透膜的膜孔径非常小，仅为Inm左右，因此能够有效地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%。反渗透膜系统具有水质好、耗能低、无污染、工艺简单、操作简便等优点，但由于双膜系统属于物理过滤过程，在污水回用过程中由于回收率的限制，通常情况下回收率为60?80%，总会有20?40%的反渗透浓水因浓缩含有较原水高的含盐量和污染物而不能得到有效处置。
[0009]中国专利CN102408165A公开了一种达标市政污水的深度处理方法。该专利所述的达标市政污水深度处理工艺包括絮凝沉淀、杀菌、碟片过滤、浸没式超滤、反渗透几个步骤。反渗透产水水质达到回用要求。反渗透浓水与其他大量达标污水勾兑后排放或进一步处理达到排放标准。该专利技术虽然提到了反渗透浓水的排放方式，因勾兑排放仅属于较为简单的处理方式，实际过程中未能对浓水中的主要污染物如总溶解固体、有机物含量等的消减。
[0010]中国专利ZL201010517699.0公开了一种城市中水的处理方法，特别涉及一种城市中水用于电厂冷却用水的深度处理方法。该发明的电厂用城市中水深度处理方法，采用以下步骤:曝气处理，过滤；加入消石灰、混凝剂聚合硫酸铁和高效助凝剂；加入杀菌剂进行杀菌；加入复合阻垢缓蚀剂，混合均匀后，加入至电厂循环用水。该发明专利仅对城市中水采用较为简单的处理工艺进行适度处理，并未涉及相关膜工艺技术。
[0011]中国专利CN102180552A公开了一种城市污水回用于循环冷却水和电厂锅炉给水的方法，包括如下步骤:城市污水处理厂经二级生化处理后符合排放标准的外排污水进入移动床生物膜反应器，在移动床生物膜反应器中对BOD和氨氮进行降解，经移动床生物膜反应器处理后的水引入快速混合池，在快速混合池中与混凝剂快速混合，与混凝剂快速混合的水进入絮凝池，絮凝处理后的水进入气浮滤池，进行溶气气浮和多介质过滤处理，经过溶气气浮和多介质过滤处理后的水进入到超滤膜，并进行膜的粗分离，将经过膜的粗分离的水引入一级反渗透设备中进行一次膜分离，将经过一次膜分离处理后的水引入二级反渗透设备中进行二次膜分离处理并将处理后的水为锅炉给水提供。该发明专利针对二级生化处理后达标外排城市污水再次采用生化的方法进行超滤和反渗透膜工艺技术的预处理，一来经二级生化处理后的污水本身已基本不具有可生化性，再次进行生化预处理不仅提高了投资运行成本，且为后续膜工艺的运行带来不良结果，二来该专利并未对反渗透工艺浓水的处理进行界定。
[0012]中国专利CN101209886公开了一种采用膜生物反应器与反渗透联用的城市污水深度处理回用工艺。是以城市污水经过污水厂处理后的二级出水为原水，或将城市污水经过处理达到二级出水后的水为原水，进入膜生物反应器MBR系统进行生化预处理，去除水中的B0D、C0D、SS、氨氮，使处理后的水达到反渗透进水水质要求，再经过反渗透系统进一步深度脱盐处理，即可得到所需的回用水。该专利仅从污水深度回用角度进行了限定，并未对回用工艺过程中产生的反渗透浓水的处理方式进行限定。
[0013]中国专利CN1796314公开了一种城市污水深度处理的方法，该方法包括采用混凝过滤、臭氧氧化、生物氧化，来对城市污水进行深度处理，以去除城市污水二级出水中残余的难降解微量有机物、细菌、病毒等，脱色除嗅，达到安全回用之目的。该专利并未涉及相关膜工艺技术以城市污水为水源进行深度回用。
[0014]现有针对城市达标外排污水深度处理回用的相关专利大部分采用生化、预处理及双膜工艺相结合的方式进行处理后回用技术。上述发明专利采用不同工艺对达标城市污水进行了适度回用和深度回用的限定，如循环冷却水和锅炉补水，但对该工艺反渗透浓水的处理技术并未进行界定。CN102408165A中虽然涉及到了反渗透浓水的达标排放方式，即反渗透浓水与其他大量达标污水勾兑后排放或进一步处理达到排放标准，但其只提到了将反渗透浓水与其他大量达标污水勾兑后排放或进一步处理达到排放标准，仅仅对反渗透浓水的达标排放给出了建议，而针对上述反渗透浓水如何作深度处理的技术方法则并未进行限定和详细报道。
【发明内容】
[0015]本发明公开了一种城市污水回用过程中反渗透浓水的处理方法，旨在针对现有技术的不足，提供一种达标城市污水采用双膜技术处理后剩余的反渗透浓水深度处理方法。该处理方法主要目的是进一步处理反渗透单元产生的少量反渗透浓水，进一步去除反渗透浓水中的有机物、无机盐等，提高城市污水的利用率，最大限度降低废水排放量，充分利用废水余热，最大限度的回收水资源和热能。
[0016]本发明是采用如下的技术方案实现的:
[0017]本发明所述的城市污水经双膜处理后的反渗透浓水水质主要特征为:pH为7.0?
8.5，色度 30 ?60 倍，浓水电导 5000 ?7000 μ s/cm, C0D200 ?400mg/L，T0C50 ?10mg/L,以碳酸钙计硬度1000?1500mg/L，以碳酸钙计甲基橙碱度1200?1600mg/L，CF600?1000mg/L, NH/-N60 ?150mg/L, SO广600 ?1200mg/L,总铁 0.2 ?0.5mg/L。
[0018]一种城市污水回用过程中反渗透浓水的处理方法，包括以下步骤:
[0019](I)城市污水经双膜处理后的反渗透浓水，进入RO浓水pH调节池，调节pH并采用加热或换热的方式加热到一定温度；
[0020](2)将步骤(I)中加热后的反渗透浓水，经原水泵，输送至疏水性膜组件中，疏水性膜组件具有特定放置形式，该过程中，可通过泵后旁路阀和浓水阀门，调节疏水性膜组件料液侧给水压力及料液侧膜面流速；
[0021](3)在步骤(2)中疏水性膜组件渗透侧，采用抽真空的方式将渗透后的蒸汽经冷凝形成膜蒸馏产水，该产水可直接回用或与反渗透产水混合后回用；
[0022](4)采用部分浓水循环的方式使得步骤(3)中的产生的浓水浓缩，达到一定的浓缩倍数，将接近饱和或过饱和的浓水送入加碱pH调节单元，调节至合适pH后，进入重力沉降分离器进行分离；
[0023](5)将步骤(4)中经重力沉降分离后的上层清液，经进料泵，送入微滤膜单元，以去除微量的悬浮物，微滤膜单元的产水并入RO浓水pH调节池，进行深度处理；
[0024](6)将步骤(4)中的重力沉降后的富含大量悬浮物的废水，送入离心分离器进行固液分离，将分离后的母液送至喷雾干燥单元进行干化处理。
[0025]这样即可实现城市污水经双膜处理后的反渗透浓水的“零排放”。
[0026]本发明的主要技术特征包括以下内容:
[0027]步骤(I)中的反渗透浓水pH调节为pH6?8，优选pH为6.5?7.5。
[0028]步骤(I)中加酸用于调节反渗透浓水pH，可采用硫酸、盐酸、草酸等强酸和中强酸，其中各类酸的浓度不受限制。
[0029]步骤(I)中对反渗透浓水的加热方式为直接加热或换热，可以采用废蒸汽热、电加热、工业废热或太阳能等为热源，或这些热源的组合；加热温度为40?90°C，优选为60 ?85。。。
[0030]步骤(2)中的疏水性膜组件可采用中空纤维式组件、板框式组件或卷式组件。
[0031]步骤(2)中的疏水性膜材料为聚偏氟乙烯、聚砜、聚丙烯、聚四氟乙烯的有机高分子材料；疏水性膜的孔径范围为0.1?0.5 μ m，最优为0.15?0.2 μ m。
[0032]步骤(2)中疏水性膜组件的特定放置形式，可采用直立方式或具有一定倾斜角度的平放方式；平放方式情况下的倾斜角度为5?60°，优选的倾斜角度为15?30°。
[0033]步骤⑵中疏水性膜组件的料液侧给水压力为0.005?0.03MPa,优选的给水压力为 0.015 ?0.025MPa ;膜面流速 0.6 ?1.0m/s，优选为 0.7 ?0.9m/s。
[0034]步骤(2)中的反渗透浓水进入疏水性中空纤维膜组件的形式可采用内压或外压的方式。
[0035]步骤⑵中单个中空纤维膜组件的长度为50?150cm，优选为80?10cm ;单个中空纤维膜组件的装填系数为30?70%，优选为40?60%。
[0036]步骤(3)中疏水性膜组件渗透侧的真空度为0.06?0.1MPa,优选为0.08?0.098MPa。
[0037]步骤(3)中疏水性膜组件膜的通量为10?40L/m2.h，优选为15?35L/m2.h。
[0038]步骤(3)中渗透液的冷凝方式可采用间接的水冷、风冷或可循环的冷冻介质形式。
[0039]步骤(3)中的渗透后的蒸汽，可用于与反渗透浓水换热的方式进行热量交换，实现汽化潜热的有效利用。
[0040]步骤⑷中反渗透浓水的浓缩倍数为10?40倍，优选15?35倍。
[0041]步骤⑷中膜蒸馏浓水的pH调节为8?9.5，优选pH为8.5?9.0。
[0042]步骤⑷中在重力沉降分离器的停留时间为15?120min，优选为30?90min。
[0043]步骤(5)中的微滤膜单元，包括压力式或浸没式微滤膜过滤，膜组件的形式可采用下列中的一种或多种:中空纤维膜组件、管式膜组件或帘式膜组件，最优为中空纤维膜组件或管式膜组件；
[0044]步骤(5)中的微滤膜单元膜组件的有机膜材料采用聚砜类、聚烯烃类或聚偏氟乙烯类中的一种或多种；优选聚偏氟乙烯、聚醚砜或聚丙烯；膜孔径为0.1?0.3μπι，最优为
0.15 ?0.25 μ m ;
[0045]步骤(5)中的微滤膜单元膜组件的运行方式为错流过滤或死端过滤工艺，其中死端过滤工艺能实现两端间隔进水，最优为错流工艺；
[0046]步骤(5)中的微滤膜单元膜组件的自动运行过程中可实现分散洗、加强洗和浸泡洗的周期性操作，其中分散洗可实现两端交替进水，进水周期分别为15?30分钟，最优为20?25分钟；反冲洗时间为60?120秒；微滤膜单元运行过程中的运行通量为85?180L/m2h,最优为 120 ?150L/m2h ；
[0047]步骤(5)中的微滤膜单元，微滤膜清洗方式可选择下述方式的一种或几种:在线洗、离线洗或汽水混合洗，最优为汽水混合洗；过滤系统膜的加强洗和浸泡洗过程中的酸洗可选用下述酸中的一种或几种，所述的酸包括HC1、草酸、柠檬酸、硝酸、硫酸及其与EDTA的复配清洗剂的酸清洗；
[0048]步骤(6)中的喷雾干燥单元操作,干燥室入口温度为200?250°C,干燥室出口温度为90?100°C。
[0049]本发明与现有技术的实质性区别在于，本发明涉及一种城市污水经双膜处理后的反渗透浓水的深度处理方法。本发明旨在针对达标外排城市污水经双膜处理后的反渗透浓水进行进一步深度处理和回用，以最大限度的回收水资源，降低废水排放量，提高废热利用效率。虽然在【背景技术】中公开专利CN102408165A中提到了将反渗透浓水与其他大量达标污水勾兑后排放或进一步处理达到排放标准，但其仅对反渗透浓水的达标排放给出了建议，针对上述反渗透浓水的深度处理技术却并未进行限定和详细报道。与本发明中涉及的城市污水经双膜技术处理后的反渗透浓水处理工艺技术具有实质性区别。
[0050]本发明可以产生如下的有益效果:
[0051]1、由于城市达标外排污水经双膜工艺处理后的反渗透浓水含盐量很高，电导相对较高一般5000?7000 μ s/cm,并且还含有少量的小分子有机物，COD为200?400mg/L，因此，可充分利用膜蒸馏系统的高脱盐率、高有机物去除率优势，对废水进行高度浓缩处理；
[0052]2、采用本发明的方法，可基本上解决城市达标外排污水经双膜工艺处理后的反渗透浓水排放困难或稀释达标排放的实际问题，并实现了达标城市污水的高度回收利用，最大限度回收了水资源，组合预处理和双膜技术可实现城市达标污水的“零排放”。
[0053]3、采用本发明所述工艺处理城市达标外排污水经双膜工艺处理后的反渗透浓水，膜蒸馏产水电导< 30μ S/cm，产水TOC ( 10mg/L，水回收率高于90%，膜蒸馏产水可回用于生产工艺用水，高度实现了废水的资源化利用。
[0054]本发明方法解决了城市污水经双膜处理回用过程中产生的反渗透浓水无法达标排放的问题，可将城市污水经双膜处理后的反渗透浓水处理后实现“零排放”。采用本发明所述的工艺可以对城市污水经双膜工艺处理后的反渗透浓水深度处理后直接回用，同时通过膜蒸馏过程产生的蒸汽潜热与工业低品位热源，有效的利用和节约了能源及运行成本，本发明工艺具有技术先进、出水水质好、处理效率高、水资源回收率高、废水热量利用率高等优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0055]图1是本发明工艺流程简图；
[0056]图2是本发明各单元工艺操作流程示意图，
[0057]图中标记分别表示:
[0058]1-RO浓水pH调节池，2—换热器，3—原水泵，4一疏水性膜蒸馏组件，
[0059]5—冷凝器，6—产水箱，7—真空泵，8—外供水泵，9一加碱pH调节池，
[0060]10—重力沉降分离器，11 一进料泵，12—微滤膜单元，13—离心分离器，
[0061]14 一喷雾干燥器。
【具体实施方式】
[0062]下面，结合附图和具体实施例，对发明【具体实施方式】作进一步的说明。
[0063]如附图1和2所示，本发明的处理方法包括以下步骤:(I)调节反渗透浓水pH并采用加热或换热的方式将反渗透浓水加热到一定温度；(2)将加热后的反渗透浓水输送至具有特定放置形式的疏水性膜组件中，采用部分浓水循环的方式进行浓缩处理；(3)膜蒸馏浓水经“调碱-重力沉降分离-微滤膜过滤”除硬后继续进行浓缩；(4)重力沉降后的富含大量悬浮物的废水经离心分离器进行固液分离，分离后的母液送至喷雾干燥单元进行干化处理，即可将城市污水经双膜处理后的反渗透浓水实现“零排放”。
[0064]实施例1
[0065]城市污水经双膜处理后反渗透浓水的深度处理工艺流程如图1和图2所示，经双膜处理后的反渗透浓水在余压的作用下送入RO浓水pH调节池I加酸，其中反渗透浓水水质主要参数包括:ρΗ8.5，色度30倍，浓水电导5000μ s/cm，C0D200mg/L, T0C50mg/L，硬度(以碳酸钙计)1000mg/L，甲基橙碱度(以碳酸钙计)1200mg/L，Cr600mg/L, NH4+-N60mg/L,SO广600mg/L，总铁 0.2mg/L。
[0066]进入RO浓水pH调节池的反渗透浓水采用一定浓度的硫酸调节给水pH至8.0，经PH调节后的废水首先采用膜蒸馏产生的蒸汽潜热进行换热后，利用废热对预热后的反渗透浓水加热至40°C，在原料泵3的提升下进入竖直放置、孔径大小为0.2 μ m的PVDF中空纤维疏水性膜组件中，该疏水膜组件的有效长度为50cm，且单个膜组件内中空纤维膜的填充量为70% ;通过原水泵3的旁路阀调节疏水膜组件的给水压力为0.03MPa，并调节废水在中空纤维膜内腔的膜面流速为0.6m/s ;经PVDF疏水中空纤维膜组件产生的水蒸汽及少量的易挥发有机物在真空泵7的抽吸作用下经换热器2进行适当降温后再进入以水为冷却介质的冷凝器5，进而转化为液态水后进入产水箱6，其中疏水性膜组件渗透侧真空度为
0.1MPa，膜蒸馏通量为10L/m2.h，膜蒸馏产水pH为7.5，电导彡20 μ S/cm, TOC ( 10mg/L,Cl_ ^ 50mg/L, NH4+-N ^ 5mg/L，通过液位控制膜蒸馏产水经外供水泵8输送至中低压锅炉补水系统。
[0067]采用部分浓水回流的方式调节疏水性膜蒸馏单元的浓缩倍数为40，外排浓水则进入加碱PH调节池9，通过加入一定浓度的NaOH调节膜蒸馏浓水pH为9.0,经pH调节后的膜蒸馏浓水进入重力沉降分离器10，将pH调节后的含较多碳酸钙等结垢物质的悬浮液在重力沉降分离器10中停留10min后，上清液由溢流口经进料泵11输送至微滤膜过滤单元12以去除上清液中微量的结垢性悬浮物，
[0068]该条件下的微滤膜选用0.1 μ mPVDF中空纤维，膜过滤通量为90L/m2 -h,调整微滤膜过滤系统回收率为80%，微滤膜过滤的产水送至加酸pH调节池I与原水混合后继续进行深度处理、浓水循环至重力沉淀分离器10 ;微滤膜过滤系统采用错流过滤、两端交替进水的方式，交替进水时间间隔为一个过滤周期，微滤膜过滤系统的过滤周期为25min，即微滤膜进行25min的产水后立即通过PLC的运行程序开闭相应阀门进入反洗程序，该过程的反洗时间为60秒；当过滤周期达到2个过滤周期后，程序启动加盐酸的分散洗和浸泡洗过程，调节在线加药时间及加药量控制化学清洗PH为3，浸泡时间为5min，之后进行5秒的冲洗操作后继续进行正常运行；上述水洗、化学分散洗和化学浸泡洗后的反洗过程中的流量为微滤膜产水量的2倍。
[0069]经重力沉降分离器10沉降后的含水悬浮液经泵送入离心分离器13进行固液分离后，少量液体送入喷雾干燥单元14,控制喷雾干燥单元的入口温度为250°C、干燥室出口温度为100°C的条件下获得固体，将其与离心分离器13所得固体混合进行处置。
[0070]实施例2
[0071]城市污水经双膜处理后反渗透浓水的深度处理工艺流程如图1和图2所示，经双膜处理后的反渗透浓水在余压的作用下送入RO浓水pH调节池I加酸，其中反渗透浓水水质主要参数包括:pH7.5，色度40倍，浓水电导6000μ s/cm，C0D300mg/L, T0C75mg/L，硬度(以碳酸钙计)1200mg/L，甲基橙碱度(以碳酸钙计)1400mg/L，Cr800mg/L, NH4+-N100mg/L, SO42 800mg/L,总铁 0.4mg/L。
[0072]进入RO浓水pH调节池的反渗透浓水采用一定浓度的盐酸调节给水pH至6.5，经PH调节后的废水首先采用膜蒸馏产生的蒸汽潜热进行换热后，采用电加热对预热后的反渗透浓水加热至60°C，在原料泵3的提升下进入疏水膜组件与水平面夹角为15°放置、孔径大小为0.1 μ m的PSF中空纤维疏水性膜组件中，该疏水膜组件的有效长度为80cm，且单个膜组件内中空纤维膜的填充量为60% ;通过原料泵3的旁路阀调节疏水膜组件的给水压力为0.025MPa,并调节废水在中空纤维膜壳程的膜面流速为0.7m/s ;经PSF疏水中空纤维膜组件产生的水蒸汽及少量的易挥发有机物在真空泵7的抽吸作用下经换热器2进行适当降温后再进入以风为冷却介质的冷凝器5，进而转化为液态水后进入产水箱6，其中疏水性膜组件渗透侧真空度为0.098MPa，膜蒸馏通量为15L/m2.h，膜蒸馏产水pH为7.4，电导
20 μ S/cm, TOC ( 10mg/L, CF ( 50mg/L, NH4+-N ( 5mg/L,通过液位控制膜蒸懼产水经外供水泵输送至中低压锅炉补水系统。
[0073]采用部分浓水回流的方式调节疏水性膜蒸馏单元的浓缩倍数为15，外排浓水则进入加碱PH调节池9，通过加入一定浓度的NaCO3调节膜蒸馏浓水pH为8.0，经pH调节后的膜蒸馏浓水进入重力沉降分离器10，将pH调节后的含较多碳酸钙等结垢物质的悬浮液在重力沉降分离器10中停留120min后，上清液由溢流口经进料泵11输送至微滤膜过滤单元12以去除上清液中微量的结垢性悬浮物，
[0074]该条件下的微滤膜选用0.3 μ mPES中空纤维膜，膜过滤通量为180L/m2 -h,调整微滤膜过滤系统回收率为90%，微滤膜过滤的产水送至加酸pH调节池I与原水混合后继续进行深度处理、浓水循环至重力沉淀分离器10 ;微滤膜过滤系统采用错流过滤、两端交替进水的方式，交替进水时间间隔为一个过滤周期，微滤膜过滤系统的过滤周期为15min，即微滤膜进行15min的产水后立即通过PLC的运行程序开闭相应阀门进入反洗程序，该过程的反洗时间为120秒；当过滤周期达到3个过滤周期后，程序启动加硫酸的分散洗和浸泡洗过程，调节在线加药时间及加药量控制化学清洗PH为3，浸泡时间为5min，之后进行5秒的冲洗操作后继续进行正常运行；上述水洗、化学分散洗和化学浸泡洗后的反洗过程中的流量为微滤膜产水量的2倍。
[0075]经重力沉降分离器10沉降后的含水悬浮液经泵送入离心分离器13进行固液分离后，少量液体送入喷雾干燥单元14,控制喷雾干燥单元的入口温度为230°C、干燥室出口温度为95°C的条件下获得固体，将其与离心分离器13所得固体混合进行处置。
[0076]实施例3
[0077]城市污水经双膜处理后反渗透浓水的深度处理工艺流程如图1和图2所示，经双膜处理后的反渗透浓水在余压的作用下送入RO浓水pH调节池I加酸，其中反渗透浓水水质主要参数包括:ρΗ8.0，色度50倍，浓水电导5500μ s/cm，C0D250mg/L, T0C63mg/L，硬度(以碳酸钙计)1100mg/L，甲基橙碱度(以碳酸钙计)1300mg/L，Cr700mg/L, NH4+-N80mg/L,SO广700mg/L，总铁 0.3mg/L。
[0078]进入RO浓水pH调节池的反渗透浓水采用一定浓度的盐酸调节给水pH至7.5，经PH调节后的废水首先采用膜蒸馏产生的蒸汽潜热进行换热后，采用工业废热对预热后的反渗透浓水加热至80°C，在原料泵3的提升下进入疏水膜组件与水平面夹角为30°放置、孔径大小为0.15 μ m的PP中空纤维疏水性膜组件中，该疏水膜组件的有效长度为100cm，且单个膜组件内中空纤维膜的填充量为40% ;通过原料泵3的旁路阀调节疏水膜组件的给水压力为0.015MPa,并调节废水在中空纤维膜管程的膜面流速为0.8m/s 疏水中空纤维膜组件产生的水蒸汽及少量的易挥发有机物在真空泵7的抽吸作用下经换热器2进行适当降温后再进入以冷冻介质为冷却条件的冷凝器5，进而转化为液态水后进入产水箱6，其中疏水性膜组件渗透侧真空度为0.08MPa，膜蒸馏通量为35L/m2 *h，膜蒸馏产水pH为7.6，电导
20 μ S/cm, TOC ( 10mg/L, CF ( 50mg/L, NH4+-N ( 5mg/L,通过液位控制膜蒸懼产水经外供水泵输送至中低压锅炉补水系统。
[0079]采用部分浓水回流的方式调节疏水性膜蒸馏单元的浓缩倍数为35，外排浓水则进入加碱PH调节池9，通过加入一定浓度的NaOH调节膜蒸馏浓水pH为8.5，经pH调节后的膜蒸馏浓水进入重力沉降分离器10，将pH调节后的含较多碳酸钙等结垢物质的悬浮液在重力沉降分离器10中停留60min后，上清液由溢流口经进料泵11输送至微滤膜过滤单元12以去除上清液中微量的结垢性悬浮物，
[0080]该条件下的微滤膜选用0.2 μ mPVDF中空纤维帘式膜，膜过滤通量为130L/m2.h，微滤膜过滤的产水送至加酸pH调节池I与原水混合后继续进行深度处理、浓水部分循环至重力沉淀分离器10 ;微滤膜过滤系统采用死端过滤的方式，微滤膜过滤系统的过滤周期为20min,即微滤膜进行20min的产水后立即通过PLC的运行程序开闭相应阀门进入反洗程序，该过程的反洗时间为110秒；当过滤周期达到2个过滤周期后，程序启动加草酸的分散洗和浸泡洗过程，调节在线加药时间及加药量控制化学清洗PH为3，浸泡时间为5min，之后进行5秒的冲洗操作后继续进行正常运行；上述水洗、化学分散洗和化学浸泡洗后的反洗过程中的流量为微滤膜产水量的2倍。
[0081]经重力沉降分离器10沉降后的含水悬浮液经泵送入离心分离器13进行固液分离后，少量液体送入喷雾干燥单元14,控制喷雾干燥单元的入口温度为220°C、干燥室出口温度为94°C的条件下获得固体，将其与离心分离器13所得固体混合进行处置。
[0082]实施例4
[0083]城市污水经双膜处理后反渗透浓水的深度处理工艺流程如图1和图2所示，经双膜处理后的反渗透浓水在余压的作用下送入RO浓水pH调节池I加酸，其中反渗透浓水水质主要参数包括:pH7.0，色度60倍，浓水电导6500μ s/cm，C0D350mg/L, T0C80mg/L，硬度(以碳酸钙计)1400mg/L，甲基橙碱度(以碳酸钙计)1500mg/L，Cr900mg/L, NH4+-N120mg/L, SO广 1000mg/L，总铁 0.4mg/L。
[0084]进入RO浓水pH调节池的反渗透浓水采用一定浓度的草酸调节给水pH至6.0，经pH调节后的废水首先采用膜蒸馏产生的蒸汽潜热进行换热后，采用太阳能加热的方式对预热后的反渗透浓水加热至85 °C，在原料泵3的提升下进入疏水膜组件与水平面夹角为60 °放置、孔径大小为0.3 μ m的PVDF中空纤维疏水性膜组件中，该疏水膜组件的有效长度为150cm，且单个膜组件内中空纤维膜的填充量为30% ;通过原料泵3的旁路阀调节疏水膜组件的给水压力为0.005MPa，并调节废水在中空纤维膜壳程的膜面流速为0.9m/s j^PVDF疏水中空纤维膜组件产生的水蒸汽及少量的易挥发有机物在真空泵7的抽吸作用下经换热器2进行适当降温后再进入以冷冻介质为冷却条件的冷凝器5，进而转化为液态水后进入产水箱6，其中疏水性膜组件渗透侧真空度为0.06MPa，膜蒸馏通量为30L/m2.h，膜蒸馏产水 pH 为 7.6，电导彡 20 μ S/cm, TOC ( 10mg/L, CF ( 50mg/L, ΝΗ:_Ν ( 5mg/L，通过液位控制膜蒸馏产水经外供水泵输送至中低压锅炉补水系统。
[0085]采用部分浓水回流的方式调节疏水性膜蒸馏单元的浓缩倍数为30，外排浓水则进入加碱PH调节池9，通过加入一定浓度的NaCO3调节膜蒸馏浓水pH为8.0，经pH调节后的膜蒸馏浓水进入重力沉降分离器10，将pH调节后的含较多碳酸钙等结垢物质的悬浮液在重力沉降分离器10中停留90min后，上清液由溢流口经进料泵11输送至微滤膜过滤单元12以去除上清液中微量的结垢性悬浮物，
[0086]该条件下的微滤膜选用0.15 μ mPP中空纤维膜，膜过滤通量为120L/m2 -h,调整微滤膜过滤系统回收率为95%，微滤膜过滤的产水送至加酸pH调节池I与原水混合后继续进行深度处理、浓水循环至重力沉淀分离器10 ;微滤膜过滤系统采用错流过滤、两端交替进水的方式，交替进水时间间隔为一个过滤周期，微滤膜过滤系统的过滤周期为23min，即微滤膜进行23min的产水后立即通过PLC的运行程序开闭相应阀门进入反洗程序，该过程的反洗时间为90秒；当过滤周期达到5个过滤周期后，程序启动加柠檬酸的分散洗和浸泡洗过程，调节在线加药时间及加药量控制化学清洗PH为3，浸泡时间为5min，之后进行5秒的冲洗操作后继续进行正常运行；上述水洗、化学分散洗和化学浸泡洗后的反洗过程中的流量为微滤膜产水量的2倍。
[0087]经重力沉降分离器10沉降后的含水悬浮液经泵送入离心分离器13进行固液分离后，少量液体送入喷雾干燥单元14,控制喷雾干燥单元的入口温度为210°C、干燥室出口温度为92°C的条件下获得固体，将其与离心分离器13所得固体混合进行处置。
[0088]实施例5
[0089]城市污水经双膜处理后反渗透浓水的深度处理工艺流程如图1和图2所示，经双膜处理后的反渗透浓水在余压的作用下送入RO浓水pH调节池I加酸，其中反渗透浓水水质主要参数包括:ρΗ8.5，色度40倍，浓水电导7000μ s/cm，C0D400mg/L, T0C100mg/L，硬度(以碳酸钙计)1500mg/L，甲基橙碱度(以碳酸钙计)1600mg/L，CFlOOOmg/L, NH4+-N150mg/L, SO广 1200mg/L，总铁 0.5mg/L。
[0090]进入RO浓水pH调节池的反渗透浓水采用一定浓度的盐酸调节给水pH至8.0，经PH调节后的废水首先采用膜蒸馏产生的蒸汽潜热进行换热后，采用电加热对预热后的反渗透浓水加热至90°C，在原料泵3的提升下进入疏水膜组件与水平面夹角为5°放置、孔径大小为0.1 μ m的PTFE板框式疏水性膜组件中；通过原料泵3的旁路阀调节疏水膜组件的给水压力为0.0lMPa,并调节废水在PTFE板框式膜组件内的膜面流速为1.0m/s ;经PTFE板框式疏水膜组件产生的水蒸汽及少量的易挥发有机物在真空泵7的抽吸作用下经换热器2进行适当降温后再进入以冷却介质为冷却条件的冷凝器5，进而转化为液态水后进入产水箱6，其中疏水性膜组件渗透侧真空度为0.09MPa，膜蒸馏通量为40L/m2.h，膜蒸馏产水pH为
7.5,电导< 20 μ S/cm, TOC ( 10mg/L, CF ( 50mg/L, NH4+-N ( 5mg/L,通过液位控制膜蒸懼产水经外供水泵输送至中低压锅炉补水系统。
[0091]采用部分浓水回流的方式调节疏水性膜蒸馏单元的浓缩倍数为10，外排浓水则进入加碱PH调节池9，通过加入一定浓度的NaOH调节膜蒸馏浓水pH为9.5，经pH调节后的膜蒸馏浓水进入重力沉降分离器10，将pH调节后的含较多碳酸钙等结垢物质的悬浮液在重力沉降分离器10中停留15min后，上清液由溢流口经进料泵11输送至微滤膜过滤单元12以去除上清液中微量的结垢性悬浮物，
[0092]该条件下的微滤膜选用0.25 μ mPVDF中空纤维膜，膜过滤通量为150L/m2 -h,调整微滤膜过滤系统回收率为95%，微滤膜过滤的产水送至加酸pH调节池I与原水混合后继续进行深度处理、浓水循环至重力沉淀分离器10 ;微滤膜过滤系统采用错流过滤、两端交替进水的方式，交替进水时间间隔为一个过滤周期，微滤膜过滤系统的过滤周期为20min，即微滤膜进行20min的产水后立即通过PLC的运行程序开闭相应阀门进入反洗程序，该过程的反洗时间为100秒；当过滤周期达到4个过滤周期后，程序启动加盐酸的分散洗和浸泡洗过程，调节在线加药时间及加药量控制化学清洗PH为3，浸泡时间为5min，之后进行5秒的冲洗操作后继续进行正常运行；上述水洗、化学分散洗和化学浸泡洗后的反洗过程中的流量为微滤膜产水量的2倍。
[0093]经重力沉降分离器10沉降后的含水悬浮液经泵送入离心分离器13进行固液分离后，少量液体送入喷雾干燥单元14,控制喷雾干燥单元的入口温度为200°C、干燥室出口温度为90°C的条件下获得固体，将其与离心分离器13所得固体混合进行处置。
[0094]实施例6
[0095]城市污水经双膜处理后反渗透浓水的深度处理工艺流程如图1和图2所示，经双膜处理后的反渗透浓水在余压的作用下送入RO浓水pH调节池I加酸，其中反渗透浓水水质主要参数包括:pH7.5，色度50倍，浓水电导6000μ s/cm，C0D300mg/L, T0C75mg/L，硬度(以碳酸钙计)1200mg/L，甲基橙碱度(以碳酸钙计)1400mg/L，Cr800mg/L, NH4+-N100mg/L, SO广900mg/L，总铁 0.3mg/L。
[0096]进入RO浓水pH调节池的反渗透浓水采用一定浓度的盐酸调节给水pH至6.5，经PH调节后的废水首先采用膜蒸馏产生的蒸汽潜热进行换热后，采用废蒸汽对预热后的反渗透浓水加热至60°C，在原料泵3的提升下进入直立放置、孔径大小为0.4μ m的PTFE卷式疏水性膜组件中；通过原料泵3的旁路阀调节疏水膜组件的给水压力为0.02MPa,并调节废水PTFE卷式疏水性膜组件中的膜面流速为0.9m/s ;经PTFE疏水卷式膜组件产生的水蒸汽及少量的易挥发有机物在真空泵7的抽吸作用下经换热器2进行适当降温后再进入以冷冻介质为冷却条件的冷凝器5，进而转化为液态水后进入产水箱6，其中疏水性膜组件渗透侧真空度为0.095MPa,膜蒸馏通量为20L/m2.h，膜蒸馏产水pH为7.5，电导彡20 μ S/cm,TOC ( 10mg/L,Cr ( 50mg/L, NH4+-N ( 5mg/L，通过液位控制膜蒸馏产水经外供水泵输送至中低压锅炉补水系统。
[0097]采用部分浓水回流的方式调节疏水性膜蒸馏单元的浓缩倍数为20，外排浓水则进入加碱PH调节池9，通过加入一定浓度的NaOH调节膜蒸馏浓水pH为9.3，经pH调节后的膜蒸馏浓水进入重力沉降分离器10，将pH调节后的含较多碳酸钙等结垢物质的悬浮液在重力沉降分离器10中停留30min后，上清液由溢流口经进料泵11输送至微滤膜过滤单元12以去除上清液中微量的结垢性悬浮物，
[0098]该条件下的微滤膜选用0.2 μ mPP中空纤维帘式膜，膜过滤通量为85L/m2.h，微滤膜过滤的产水送至加酸pH调节池I与原水混合后继续进行深度处理、浓水部分循环至重力沉淀分离器10 ;微滤膜过滤系统采用死端过滤的方式，微滤膜过滤系统的过滤周期为30min,即微滤膜进行30min的产水后立即通过PLC的运行程序开闭相应阀门进入反洗程序，该过程的反洗时间为80秒；当过滤周期达到2个过滤周期后，程序启动加盐酸的分散洗和浸泡洗过程，调节在线加药时间及加药量控制化学清洗PH为3，浸泡时间为5min，之后进行5秒的冲洗操作后继续进行正常运行；上述水洗、化学分散洗和化学浸泡洗后的反洗过程中的流量为微滤膜产水量的2倍。
[0099]经重力沉降分离器10沉降后的含水悬浮液经泵送入离心分离器13进行固液分离后，少量液体送入喷雾干燥单元14,控制喷雾干燥单元的入口温度为240°C、干燥室出口温度为96°C的条件下获得固体，将其与离心分离器13所得固体混合进行处置。
[0100]以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，并非因此局限本发明的专利范围，故凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种城市污水回用过程中反渗透浓水的处理方法，包括以下步骤: (1)城市污水经双膜处理后的反渗透浓水，进入RO浓水pH调节池，调节pH为6?8并加热到40?90°C ; (2)将步骤(I)中加热后的反渗透浓水，输送至疏水性膜组件中，该过程中，调节疏水性膜组件料液侧给水压力为0.005?0.03MPa、料液侧膜面流速0.6?1.0m/s ； (3)在步骤(2)中疏水性膜组件渗透侧，采用抽真空的方式将渗透后的蒸汽经冷凝形成产水，该产水直接回用或与反渗透产水混合后回用； (4)采用部分浓水循环的方式使得步骤(3)中产生的浓水浓缩，浓缩倍数为10?40倍，将接近饱和或过饱和的浓水送入加碱pH调节单元，pH调节为8?9.5，进入重力沉降分离器进行分离； (5)将步骤(4)中经重力沉降分离后的上层清液，送入微滤膜单元，以去除微量的悬浮物，微滤膜单元的产水并入RO浓水pH调节池，进行深度处理； (6)将步骤(4)中的重力沉降后的富含大量悬浮物的废水，送入离心分离器进行固液分离，将分离后的母液送至喷雾干燥单元进行干化处理。
2.根据权利要求1所述的城市污水回用过程中反渗透浓水的处理方法，其特征在于，所述经双膜处理后的反渗透浓水的水质特征为:pH为7.0?8.5，色度30?60倍，浓水电导5000 ?7000 μ s/cm, C0D200 ?400mg/L，T0C50 ?100mg/L，以碳酸钙计硬度 1000 ?1500mg/L,以碳酸钙计甲基橙碱度 1200 ?1600mg/L, CF600 ?1000mg/L, ΝΗ:_Ν60 ?150mg/L,SO广600 ?1200mg/L,总铁 0.2 ?0.5mg/L。
3.根据权利要求1所述的城市污水回用过程中反渗透浓水的处理方法，其特征在于，步骤(I)中的反渗透浓水PH调节为6.5?7.5。
4.根据权利要求1所述的城市污水回用过程中反渗透浓水的处理方法，其特征在于，步骤(I)中所述加热温度为60?85°C。
5.根据权利要求1所述的城市污水回用过程中反渗透浓水的处理方法，其特征在于，步骤(2)中的疏水性膜组件采用中空纤维式组件、板框式组件或卷式组件。
6.根据权利要求1所述的城市污水回用过程中反渗透浓水的处理方法，其特征在于，步骤(2)中的疏水性膜材料为聚偏氟乙烯、聚砜、聚丙烯或聚四氟乙烯；疏水性膜的孔径范围为0.1?0.5 μ m。
7.根据权利要求6所述的城市污水回用过程中反渗透浓水的处理方法，其特征在于，疏水性膜的孔径范围为0.15?0.2 μ m。
8.根据权利要求1所述的城市污水回用过程中反渗透浓水的处理方法，其特征在于，步骤(2)中疏水性膜组件的放置形式采用直立方式或倾斜角度为5?60°的平放方式。
9.根据权利要求8所述的城市污水回用过程中反渗透浓水的处理方法，其特征在于，所述平放方式的倾斜角度为15?30°。
10.根据权利要求1所述的城市污水回用过程中反渗透浓水的处理方法，其特征在于，步骤(2)中所述给水压力为0.015?0.025MPa，所述膜面流速为0.7?0.9m/s。
11.根据权利要求5所述的城市污水回用过程中反渗透浓水的处理方法，其特征在于，单个中空纤维式组件的长度为50?150cm，单个中空纤维式组件的装填系数为30?70%。
12.根据权利要求11所述的城市污水回用过程中反渗透浓水的处理方法，其特征在于，单个中空纤维式组件的长度为80?100cm，单个中空纤维式组件的装填系数为40?60%。
13.根据权利要求1所述的城市污水回用过程中反渗透浓水的处理方法，其特征在于，步骤(3)中疏水性膜组件渗透侧的真空度为0.06?0.1MPa0
14.根据权利要求1所述的城市污水回用过程中反渗透浓水的处理方法，其特征在于，步骤(3)中疏水性膜组件膜的通量为10?40L/m2.h。
15.根据权利要求1所述的城市污水回用过程中反渗透浓水的处理方法，其特征在于，步骤⑷中所述浓缩倍数为15?35倍。
16.根据权利要求1所述的城市污水回用过程中反渗透浓水的处理方法，其特征在于，步骤⑷中所述膜蒸馏浓水的PH调节为8.5?9.0。
17.根据权利要求1所述的城市污水回用过程中反渗透浓水的处理方法，其特征在于，步骤(4)中重力沉降分离器的停留时间为15?120min。
18.根据权利要求1所述的城市污水回用过程中反渗透浓水的处理方法，其特征在于，步骤(5)中的微滤膜单元膜组件的有机膜材料采用聚砜类、聚烯烃类或聚偏氟乙烯类中的一种或多种，膜孔径为0.1?0.3 μ m。
19.根据权利要求1所述的城市污水回用过程中反渗透浓水的处理方法，其特征在于，步骤(5)中的微滤膜单元膜组件的自动运行过程中可实现分散洗、加强洗和浸泡洗的周期性操作，其中分散洗可实现两端交替进水，进水周期分别为15?30分钟；反冲洗时间为60?120秒；微滤膜单元的运行通量为85?180L/m2h。
20.根据权利要求1所述的城市污水回用过程中反渗透浓水的处理方法，其特征在于，步骤(6)中的喷雾干燥单元，干燥室入口温度为200?250°C，干燥室出口温度为90?100。。。
【文档编号】C02F9/10GK104230076SQ201310232670
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年6月13日 优先权日:2013年6月13日
【发明者】杨永强, 李正琪, 张新妙, 谢梓峰, 彭海珠, 侯秀华 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