[發(fā)明專利]一種低微生物污染廢水的深度回用工藝

無效

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• 申請日: 2011-10-26
• 公開（公告）號: CN103073133A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發(fā)明（設計）人: 李正琪;楊永強;謝梓峰;趙鵬
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司北京化工研究院
• 主分類號: C02F9/08
• 分類號: C02F9/08;C02F1/44;C02F1/32
• 代理公司: 北京衛(wèi)平智業(yè)專利代理事務所(普通合伙) 11392
• 代理人: 符彥慈;楊靜

技術領域

本發(fā)明涉及一種低微生物污染廢水的深度回用工藝，更具體地說，涉及一種低微生物污染的廢水深度回用膜處理工藝。

背景技術

近年來，水資源的緊缺已經成為困擾我國經濟社會發(fā)展的突出問題。特別在人口眾多的城市，一方面是水資源的高度緊張，另一方面是生產生活產生了大量的廢水給生態(tài)環(huán)境造成嚴重威脅。將廢水經達標和處理后回用于生產系統或生活雜用被稱為廢水回用。廢水回用既可以節(jié)約和利用有限的淡水資源，又可以減少廢水排放量，降低水環(huán)境污染，還可緩解城市排水管道的超負荷運行現象，具有明顯的社會效益、環(huán)境效益和經濟效益。

根據廢水回用的用途及水質要求，廢水回用工藝也有很大差別。按照回用水質不同可分為適度回用和深度回用，膜技術是目前廢水深度回用最經濟可行的技術。從本質上來說，膜技術也是一種過濾技術，但與其他傳統過濾技術相比，膜技術具有過濾通量高、過濾精度高的優(yōu)點。低壓膜過濾過程包括微濾(MF)和超濾(UF)，截留顆粒物的粒徑范圍為1-0.002μm。高壓膜過濾過程包括反滲透和納濾，可截留1000分子量以下的小分子(包括無機鹽)。由于膜技術是一種精密過濾技術，為達到膜對進水水質的要求，一般會在膜工藝前增加預處理單元，如生化、氧化、混凝、殺菌、過濾等，以保證膜分離單元的穩(wěn)定運行。

反滲透技術是當今最先進和最節(jié)能的膜分離技術。其原理是在高于溶液滲透壓的作用下，依據其它物質不能透過半透膜而將這些物質和水進行分離。由于反滲透膜的孔徑非常小(＜1nm)，能夠有效去除水中的溶解鹽類、膠體、微生物、有機物等(去除率高達97-99％)。系統具有水質好、耗能低、無污染、工藝簡單、操作簡便等優(yōu)點。

雙膜技術是將超濾/微濾(UF/MF)技術和反滲透(RO)技術結合在一起的工藝。由于反滲透膜對進水水質要求很高(通常要求污染指數SDI≤5)，否則極易被污染堵塞而降低甚至喪失其高精度的過濾功能，而超濾/微濾過濾系統的產水水質完全可以滿足反滲透系統對進水水質的要求。因此，在反滲透系統前設置超濾/微濾系統，可以有效地防止反滲透膜的污染和堵塞，延長了反滲透膜的運行周期。目前雙膜法水處理技術已廣泛應用于化工、電力、電子、制藥、石化、紡織、食品等領域的純水和超純水制備，以及海水淡化、苦咸水淡化和特種分離過程，特別是廢水資源化再生利用。雙膜法可直利用企業(yè)的生化出水作為原水，處理后可以達到鍋爐補充水的水質要求，為企業(yè)節(jié)約水資源。

但在廢水回用中，膜應用過程中的最大問題是膜污染，污染后的膜產水量下降，操作壓力升高，極大影響膜系統的穩(wěn)定運行。膜污染的幾大主要來源包括：

(1)有機污染

有機污染主要包括蛋白質、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徑的堵塞，這種污染多數表現為膜暫時通量的下降。大多數此類污染是可通過適當的清洗工藝進行性能恢復。

(2)無機污染

無機污染主要包括鈣、鎂、硅、磷等無機鹽晶體結構造成膜表面及膜孔徑內部堵塞，這種污染主要表現為永久性通量下降，對膜系統運行造成負面影響。

(3)微生物污染

微生物污染也是最常見的污染，經過大量的元件解剖及污染物分析，大多數污染是由微生物的滋生引起的。微生物污染過程主要包括以下階段：第一階段腐殖質、微生物代謝產物等大分子在膜面上的吸附，形成微生物生存條件的生物膜；第二階段進水微生物中黏附速度快的細胞形成初期黏附過程(生物膜生長緩慢)；第三階段后續(xù)大量菌種的黏附，特別是EPS(細胞聚合物，Extracelluar?Polymers將黏附在膜面上的細胞體包裹起來，形成黏度很大的凝膠層，進一步增強了污垢和膜的結合力，加劇了微生物的繁殖和群聚；第四階段生物污染的最終形成階段，生物膜的生長和脫除達到平衡，造成不可逆的堵塞、過濾阻力上升、膜通量下降。

值得注意的是，往往膜污染不是其中一種污染形式單獨造成的，很多時候是多種污染形式交互作用的結果。通過一些措施，可以控制膜污染的產生和發(fā)展。

(1)對于有機污染，主要通過預處理中的生化或氧化工藝進一步降低廢水中的有機物含量。

(2)對于無機污染，主要通過除硬或混凝處理或在原水中添加阻垢劑的方法降低無機污染物在膜面上的沉積。

(3)對于微生物污染，目前一般在進水中添加含氯殺菌劑或在超濾反洗時添加含氯殺菌劑，由于反滲透膜抗氧化性能較差，在廢水進入反滲透前需使用還原劑還原以保護反滲透。