申请日2015.05.25
公开(公告)日2015.11.11
IPC分类号C02F101/30; C02F9/14
摘要
本发明公开了一种有机废水的处理与回用方法，该方法采用有机矿物基粉体材料吸附、微孔膜过滤同步进行的工艺流程，该工艺稳定高效，设备一体化程度高、占地面积小、处理后水质达到安全排放与生产回用的标准。本发明以疏水改性的有机矿物粉体材料为吸附介质，可广泛应用于有机废水、生物难降解污染物的深度处理等领域。
权利要求书
1.一种有机废水的处理与回用方法，包括如下步骤：
1)将待处理废水导入高位预处理池，往预处理池中投加预处理剂，搅拌反应 0.5～1.0h，控制原水硬度50～500mg·L-1，重金属含量≤500mg·L-1，pH=5～11，搅拌 反应时间为30～60min;
2)步骤(1)反应后液溢流至固液分离池，
3)固液分离池的上清液泵入含有机改性矿物基吸附剂和膜分离设备的反应池中，在 搅拌与曝气条件下开启进水泵、膜组件的外接自吸泵，实现对废水的同步吸附与 分离，出水达标排放或者回用于生产工艺单元;废水在吸附反应器中的水力停留 时间为30～100min，吸附剂的粒径为10～1000μm，投加量为1～100g·L-1，曝气 量为100～2000L·m-2·h-1;在吸附与膜分离过程中采用“过滤—反洗”循环交替 的运行方式，反洗洗频率为15～300min/次，相应反洗时间为5～30min;所述的吸 附剂为有机改性的矿物基粉体吸附材料，
4)待吸附剂交换容量达到饱和，取出膜组件，使用碱性试剂对改性矿物基吸附剂进 行原位解吸、再生后循环使用;
5)当滤膜渗透通量下降为初始通量的60%，使用0.1～5%的盐酸、氢氧化钠先后对有 机膜表面进行机械清洗，控制清洗pH值1～13，时间0.5～10h，当膜渗透通量恢 复至初始通量的95～100%后将膜组件投入反应容器中继续使用;
6)将吸附剂的解吸液与滤膜的化学清洗液导入混凝氧化池，采用混凝沉淀与深度氧 化的方法进行处理，处理后液返回步骤(1)。
2.根据权利要求1所述的一种有机废水的处理与回用方法，其特征在于：所述的有 机废水的COD范围为100～5000mg·L-1。
3.根据权利要求1所述一种有机废水的处理与回用方法，其特征在于：步骤1)原 水预处理所使用的预处理剂包括混凝剂、絮凝剂、软化剂。
4.根据权利要求1所述一种有机废水的处理与回用方法，其特征在于：步骤2)固 液分离阶段的水力停留时间为10～60min。
5.根据权利要求1一种有机废水的处理与回用方法，其特征在于：步骤3)中的矿 物基材料为粉煤灰、膨润土、高岭土、凹凸棒及其它粘土类物质中的一种或多种按任意比 例混合。
6.根据权利要求1所述的一种有机废水的处理与回用方法，其特征在于：步骤3) 有机改性的改性剂为长碳链烷基季铵盐的一种或多种按任意比例混合。
7.根据权利要求1所述的一种有机废水的处理与回用方法，其特征在于：步骤3) 膜材料为无机陶瓷膜或耐氧化中空纤维膜，其材质为含氟聚合物、聚烯烃类、聚乙烯类、 聚丙烯类、聚砜类、芳香族聚酰胺类中的至少一种，过滤孔径为1～100nm。
8.根据权利要求1一种有机废水的处理与回用方法，其特征在于：步骤5)使用1～10% 浓度的盐酸、碱性试剂对饱和吸附剂进行解吸，控制解吸过程pH值1～13，时间2～10h， 液固质量比为3～30︰1;碱性试剂为氢氧化钠、氢氧化钾或碳酸钠中的任意一种或多种按 任意比例混合。
9.根据权利要求1一种有机废水的处理与回用方法，其特征在于：步骤5)将解吸 液与滤膜的化学清洗液按一定比例混合，控制其pH值为3～4，再按比例投加硫酸亚铁与 双氧水，控制[Fe2+]/[H2O2]=1:1～10，其中硫酸亚铁投加量为500～10000mg·L-1，反应时 间为5～60min。
说明书
一种有机废水的处理与回用方法
技术领域
本发明涉及一种有机废水的处理与回用方法，属于环保水处理领域。
背景技术
有机废水来源广泛，根据其特性可以分为以下3类：(1)生活污水、农牧业、食品加 工为原料的工业废水，废水中的有机物易于生物降解，同时废水中的有毒物质含量少。(2) 印染、选矿等废水中的有机物易于生物降解，但废水中的毒物含量较多。(3)造纸、制药 等废水中所含的有机物难于生物降解，同时废水中毒物可能较多。各行业产生有机废水的 毒物包含有机物和无机物两类，例如H2S、苯酚、无机盐、重金属等，微生物对含有上述 物质废水的处理效率仅为10～30%，因此生化法处理有机废水往往存在一定的技术局限性。
膜生物反应器(MBR)与传统的生化法相比具有更高的处理效率，但滤膜材料的物 化特性使其不可避免的产生表面污染，导致渗透通量不断下降。另一方面，只要有抑制微 生物生长或者结构稳定难降解的物质存在，MBR的处理效率同样无法提高。
处理有机废水的吸附剂有树脂类与活性炭，此类吸附剂价格高，再生设备复杂。另一 方面，我国膨润土资源丰富，地域分布广阔，膨润土价廉易得，研制和开发面向有机废水 处理的膨润土基多功能吸附材料，具有重要的经济价值。
针对有毒难降解废水，以经过疏水改性的膨润土代替活性污泥，可以有效解决以下问 题：(1)生物方法对处理的污染物对象具有选择性，不适合对有毒物质、难降解物质的处 理，以膨润土基改性制备的吸附剂对不同的污染物具有无差别的协同处理效果。(2)改性 后的膨润土对有机污染物具有较高的吸附容量，同时具备表面疏水特性，与滤膜材料可良 好兼容，在膜过滤过程中对延缓对膜表面的污染，显著提高了处理量与处理效率。
发明内容
针对有机废水的处理与回用，本发明的内容为：
1)将废水导入高位预处理池，往预处理池中投加预处理剂，搅拌反应一段时间。搅 拌反应0.5～1.0h，控制原水硬度50～500mg·L-1，重金属含量≤500mg·L-1，pH=5～11， 搅拌反应时间为30～60min;
2)步骤(1)反应后液溢流至高效固液分离池，上清液再经过保安过滤器预过滤。
3)将步骤(2)出水与有机改性矿物基吸附剂投加至膜反应容器中，在搅拌与曝气条 件下开启进水泵、膜组件的外接自吸泵，实现对废水的同步吸附与超滤分离。膜 过滤出水安全排放或者回用于生产工艺单元。废水在吸附反应器中的水力停留时 间为30～100min，吸附剂的粒径为10～1000μm，投加量为1～100g·L-1，曝气量 为100～2000L·m-2·h-1;在吸附与膜分离过程中采用“过滤—反洗”循环交替的 运行方式，实现PLC自动控制，反洗洗频率为15～300min/次，相应反洗时间为 5～30min;所述的吸附剂为有机改性的矿物基粉体吸附材料，
4)待吸附剂交换容量达到饱和，取出膜组件，使用盐酸、碱性试剂对吸附剂进行原 位解吸、再生后放入膜组件循环使用。
5)当滤膜渗透通量下降为初始通量的60%，使用0.1～5%的盐酸、氢氧化钠先后对有 机膜表面进行机械清洗，控制清洗pH值1～13，时间0.5～10h，当膜渗透通量恢 复至初始通量的95～100%后将膜组件投入反应容器中继续使用;
6)将吸附剂的解吸液与滤膜的化学清洗液导入混凝氧化池，采用混凝沉淀与深度氧 化的方法进行处理。处理后液返回步骤(1)前端。
在本发明的较佳实施例中，所述的有机废水的COD范围为100～5000mg·L-1。
在本发明的较佳实施例中，步骤1)原水预处理所使用的预处理剂包括混凝剂、絮凝 剂、软化剂。
在本发明的较佳实施例中，步骤2)固液分离阶段的水力停留时间为10～60min。
在本发明的较佳实施例中，步骤3)中的矿物基材料为粉煤灰、膨润土、高岭土、凹 凸棒及其它粘土类物质中的一种或多种按任意比例混合。
在本发明的较佳实施例中，步骤3)有机改性的改性剂为长碳链烷基季铵盐的一种或 多种按任意比例混合。所述的膨润土改性方法为现有技术，通常为矿物基材料制成悬浮液， 然后加入一定量的长碳链烷基季铵盐反应即可。
在本发明的较佳实施例中，步骤3)膜材料为无机陶瓷膜或耐氧化中空纤维膜，其材 质为含氟聚合物、聚烯烃类、聚乙烯类、聚丙烯类、聚砜类、芳香族聚酰胺类中的至少一 种，过滤孔径为1～100nm。
在本发明的较佳实施例中，步骤5)使用1～10%浓度的盐酸、碱性试剂对饱和吸附剂 进行解吸，控制解吸过程pH值1～13，时间2～10h，液固质量比为3～30︰1;碱性试剂为 氢氧化钠、氢氧化钾或碳酸钠中的任意一种或多种按任意比例混合。
在本发明的较佳实施例中，步骤5)将解吸液与滤膜的化学清洗液按一定比例混合， 控制其pH值为3～4，再按比例投加硫酸亚铁与双氧水，控制[Fe2+]/[H2O2]=1:1～10，其 中硫酸亚铁投加量为500～10000mg·L-1，反应时间为5～60min。
本发明提供了一种有机废水的处理方法，把改性矿物基吸附剂的吸附功能、滤膜的精 密分离、材料表面特性相结合，与生化方法相比较，显著提高了对废水中各类有机污染物 的处理效率。改性吸附剂为疏水材料，在水流剪切力作用下吸附剂颗粒无法附着于滤膜表 面，因对于亲水性较好的生物污泥，本发明所采用的吸附剂可有效减缓滤膜表面的污堵速 率。