申请日2011.07.08
公开(公告)日2012.01.18
IPC分类号C02F1/44; C02F9/14
摘要
本发明涉及一种焦化废水生化出水深度回用处理系统，包括由膜生物反应器与多介质过滤器组成的子系统、由纳滤单元和与反渗透单元组成的二级反渗透子系统。本发明有益效果为：(1)通过利用膜生物反应器替代生化二沉淀池并与多介质过滤器组成预处理工艺，可取代沉淀、混凝过滤及超滤等多道传统工艺;(2)通过利用纳滤(特别是纳滤膜)和普通反渗透膜组成二级反渗透装置，进一步去除有机物、无机盐，使出水能够达到工业补充水标准，系统回收率高，膜清洗周期和膜寿命延长;通过结合膜生物反应器、多介质过滤器、纳滤及反渗透，有利于进行深度回用处理，实际应用性较强、系统运行稳定、运行成本极低，系统所采用的前后工艺之间的过渡无重叠及空档。
权利要求书
1.一种焦化废水生化出水深度回用处理系统，包括膜生物反应器(或者浸 没式微、超滤装置)、原水箱、多介质过滤器、纳滤单元、中间水箱、反渗透单 元、反渗透产水箱及清洗装置。其特征在于：所述膜生物反应器的进、出水管 分别与生化池及原水箱连接，所述原水箱的出水管设有多介质过滤器，所述多 介质过滤器出水管依次顺序连接纳滤单元、中间水箱和反渗透单元，最终进入 反渗透产水箱。
2.根据权利要求1所述的焦化废水生化出水深度回用处理系统，其特征在 于：利用膜生物反应器或者其它浸没式微滤装置替代生化二沉池，并和多介质 过滤器组成预处理工艺，从而取代沉淀、混凝过滤以及超滤等多道高能耗、高 运行成本的传统工艺，保证后继纳滤和反渗透装置进水水质。
3.根据权利要求1所述的焦化废水生化出水深度回用处理系统，其特征在 于：针对焦化废水生化出水有机物质较高，采用物料分离纳滤膜组成的纳滤单 元，强化去除此类有机物;针对焦化废水生化出水电导率高，利用纳滤膜去除 二价离子等，减少后继反渗透装置结垢倾向。
4.根据权利要求1所述的焦化废水生化出水深度回用处理系统，其特征在 于：针对焦化废水生化出水经纳滤处理后电导率依旧偏高，采用反渗透对其进 行后继处理，达到进一步脱盐的目的。
5.根据权利要求1所述的焦化废水生化出水深度回用处理系统，其特征在 于：联合使用纳滤和反渗透技术对焦化废水生化出水进行深度处理，使出水满 足工业补充水标准，拓展其回用空间。
6.根据权利要求1所述的焦化废水生化出水深度回用处理系统，其特征在 于：采用“膜生物反应器+多介质过滤器+纳滤+反渗透”工艺对焦化废水生化出 水进行深度回用处理，系统运行稳定、运行成本低。
说明书
一种焦化废水生化出水深度回用处理系统
技术领域
本发明涉及焦化废水处理技术，尤其涉及一种焦化废水生化出水深度回用 处理系统。
背景技术
焦化废水通常含有大量难降解有机物、高浓度氨氮、挥发酚、氰、SCN-等， 是处理难度较大的一种工业废水。目前焦化废水主要采用AO法、A2O法等进 行生化处理，这些已对污染物有了一定的去除效果，但仍存在生化出水(COD)、 氰偏高，以及无机盐含量(TDS)较高等问题，从而影响废水的达标排放与回 用。经过不断的改进与尝试，大多焦化废水生化出水深度回用处理工艺设计在 生化二次沉淀池后增设了物化、超滤等预处理手段，再进入反渗透装置进行处 理。以上工艺方案存在几个问题：(1)生化出水COD仍然偏高，预处理工艺无 法解决这个问题，反渗透膜容易被有机污染，因此造成反渗透装置运行不稳定， 反渗透膜频繁清洗(1-2周)、寿命降低，而且产水率(或回收率)低于60%， 有些系统甚至无法长期运行;(2)由于采用物理化学方法，预处理需要添加大 量药剂，导致吨水处理运行成本较高(有些甚至>10元/吨水);(3)另外，加药 量匹配不能做到完全自动化，造成超滤频繁反洗，此则进一步降低了系统的回 收率(超滤本身对回收率即有10%的降低)。
为此，现有很多焦化废水回用的新工艺被开发出来，例如增加臭氧、常温 常压电解氧化等，主要目的是为了解决焦化废水生化出水有机物COD仍然偏高 的问题。但是，这些新工艺不但设备投资高，而且运行费用也非常高(有的处 理一吨水甚至高达几十元)。综上所述，焦化废水回用的主要目的是节约水资源 并且节能降耗，恰当的处理工艺必须满足方法合理、成本低廉的环保原则。
发明内容
针对以上缺陷，本发明提供一种系统运行稳定、出水水质达到回用要求、 运行成本极低的焦化废水生化出水深度回用处理系统工艺。(1)通过利用膜生 物反应器(MBR)替代生化二沉池，或者采用浸没式微滤改造现有生化二沉池， 并且和多介质过滤器(MMF)组成预处理工艺，从而取代沉淀、混凝过滤以及 超滤等多道传统工艺。(2)通过利用纳滤(特别是物料分离工艺过程所采用的 纳滤膜)和普通反渗透膜组合成二级反渗透装置。
上述工艺能够有效抵抗焦化废水生化处理出水有机物COD、无机盐(TDS) 偏高，出水能够达到工业补充水标准，系统能够长期保持高回收率(>67%)， 运行稳定，膜清洗周期和膜寿命都得到成倍延长。为实现上述目的，本发明采 用以下技术方案：
一种焦化废水生化出水深度回用处理系统，包括膜生物反应器(或者沉浸 式微、超滤装置)和多介质过滤器组成的预处理工艺，以及纳滤单元和反渗透 单元组成的二级反渗透工艺。
所述膜生物反应器的进、出水管分别与生化池及原水箱连接，所述原水箱 的出水管设有多介质过滤器，所述多介质过滤器出水管依次顺序连接纳滤单元、 中间水箱和反渗透单元，最终进入反渗透产水箱。所述纳滤单元与反渗透单元 的进水端还分别连接清洗系统(周期性间歇使用)，纳滤单元与反渗透单元的浓 水端分别接入各自的浓水池，以待分别再加以回收利用。
所述膜生物反应器(或者沉浸式微、超滤装置)由膜组件、曝气管路、进 水及出水管路、混合液循环管路、混合液循环泵、MBR水泵组成;针对焦化废 水生化处理，膜生物反应器推荐采用内置式工艺，优选平板膜组件，膜孔径 <0.3um。更加适合于高浓度污泥、低负荷运行，耐冲击负荷，确保膜生物反应 器MBR出水稳定，污泥淤塞指数SDI值小于4。
所述多介质过滤器(MMF)部分内部含有石英砂和无烟煤，过滤流速低于 6米/小时。在膜生物反应器后设置多介质过滤器主要目的是拦截穿透MBR膜 孔的胶体物质。多介质过滤器通过混凝，将这些泄漏的小颗粒胶体物质，凝聚 成“团”，通过低速、深层过滤，有效拦截在纳滤、反渗透装置前，以保护后道 工艺更加稳定地运行。
MBR+MMF的预处理工艺组合，由于MBR不但适合于在焦化废水生化系 统恶劣条件下运行，其出水水质又完全达到后续工艺要求，替代、取消了传统 工艺(絮凝沉淀、过滤等物化处理)中需要大量添加的各种药剂，大幅度降低 了系统运行成本，因此经济合理。而MMF在此工艺中起到深度过滤的保障作 用，确保出水达到预处理的水质要求。
所述纳滤单元，由高压泵、按一定比例排列的压力膜壳容器(1个压力膜 壳内串联放置了多根纳滤膜元件)即纳滤膜组件，以及进水、产水和浓水管组 成。高压泵将预处理工艺中原水箱的原水高压泵入纳滤膜组件，纳滤膜产水经 由产水管进入中间水箱，浓水经由浓水管进入纳滤浓水池。
针对焦化废水生化处理后的原水，其含盐量(TDS)很高，有时甚至高达 10000μs/cm(以电导率计)以上。仅用一级反渗透处理出水难以稳定达到工业 补充水标准(电导率<500μs/cm)，还需要增设二级反渗透处理装置。因此，采 用NF纳滤单元作为前置处理工艺，不但可以除去焦化废水中残余的有机物 COD和硬度盐份(二价离子)，还可以充当一级反渗透的部分功能(无机盐去 除率以电导率计>40%)。系统工艺只需要在纳滤单元后置增设第二级反渗透单 元既可以稳定达到工业补充水标准。
针对焦化废水生化处理后的残余有机物质较高(COD>150mg/l)，我们建议 采用工艺过程控制、物料分离纳滤膜组成的纳滤单元(NF)，以强化其去除有 机物的优越功能和耐受性。另外，纳滤膜对二价盐还有相当的去除率，经过纳 滤的软水(去除了二价离子)再经过反渗透装置(RO)，已没有结垢的倾向， 不需要再添加任何阻垢剂，又减少了运行成本。
所述反渗透单元，由高压泵、按一定比例排列的压力膜壳容器(1个压力 膜壳内串联放置了多根反渗透膜元件)即反渗透膜组件，以及进水、产水和浓 水管组成。高压泵将纳滤单元之后中间水箱的水高压泵入反渗透膜组件，膜产 水经由产水管进入反渗透产水箱，浓水经由浓水管进入反渗透浓水池。
本发明所述的焦化废水生化出水深度回用处理系统的有益效果为：通过利 用膜生物反应器替代生化二沉池，并和多介质过滤器(MMF)组成预处理工艺， 从而取代沉淀、混凝过滤以及超滤等多道高能耗、高运行成本的传统工艺;通 过利用纳滤和反渗透膜组合成二级反渗透装置，不但能够抵消焦化废水生化出 水有机物偏高的不利因素，而且除盐深度得到进一步提高。整个系统有效针对 焦化废水生化出水处理，具有较高的处理效果使出水水质达到回用要求、实际 应用性较强、系统运行稳定、运行成本极低;系统所采用的前后工艺之间的过 渡无重叠及空档，较为精简且完善