技术领域
本发明涉及中水强化处理回用、海水脱盐技术,属于水处理 领域的中水回用的深度处理,具体地说是一种采用高梯度二级磁 分离技术、物化絮凝和膜处理相结合的中水回用处理方法。
背景技术
由于在水处理中,膜分离技术具有高效、节能、简单、占地 面积小和易于操作的特点而得到广泛应用。但是膜分离技术经济 性在很大程度上受膜污染的影响。膜污染是由于膜的表面上会因 进水中存在的各种污染物的沉积而引起,这造成系统性能(脱除 率和水通量)的下降,组件进出口压差的升高;引起不定期的停 产,事故多发及膜组件的清洗和更换等,从而运营
费用增加,所 以防止膜污染是膜分离技术应用中最重要的方面之一。
膜污染的来源主要是:无机物,包括CaSO4,CaCO3,
铁盐或 凝胶,
磷酸钙复合物,无机胶体等;有机物,包括
蛋白质,脂肪,
碳水化合物,
微生物,有机胶体及凝胶,腐质酸,多羟基芳香化 合物等。
为了防止膜的污染,常用的处理方法是在进入膜分离前都要 进行预处理,预处理的目的是:(1)除去悬浮固体,降低
浊度; (2)抑制和控制微溶盐的沉淀;(3)调节和控制进水的
温度和 PH;(4)杀死和抑制微生物的生长;(5)去除各种有机物;(6) 防止铁、锰等金属
氧化物和
二氧化硅的沉淀。原主要处理方法是 利用加入絮凝剂混凝-沉淀(澄清)-过滤工艺,通过砂滤器、滤 料
过滤器、精
密度过滤器等去除悬浮物、胶体物质,利用加氯混 凝过滤工艺或者
活性炭吸附除去有机物,利用灭菌药剂(如氯、
次氯酸钠、臭氧)进行杀菌,而为了防止余氯和其他强
氧化剂对 膜组件的损伤和破坏,又采用加入亚
硫酸钠等还原剂或者用活性 炭吸附去除。而为了防止
反渗透膜和纳滤膜的污染,又将微滤和
超滤过程作为反渗透过程的前期预处理过程。因此,在整个中水 处理传统工艺过程中,为了防止膜的污染而采取的预处理过程, 工艺复杂,添加药剂过多,同时处理效果也不十分理想,降低了 膜的使用寿命,增加膜的清洗和更换次数,从而增加了处理的难 度和运行成本费用。
本
发明人在中国
专利申请号为200710073534.7的“二级磁 分离技术处理工业废/污水的方法”的申请专利中提供了一种适 应性强、工艺简单、流程较短、设备紧凑、投资少、运行成本低、 操作方便、效率高、磁粉可回收循环使用的采用高梯度磁分离技 术处理工业
废水的方法,经过该方法处理后的污水几乎达到超滤 的效果。
发明内容
本发明的主要目的在于:针对上述防止膜污染的预处理方法 的不足,提供一种有效的将二级磁分离技术作为膜分离技术的预 处理过程;再结合相应的微滤、超滤、反渗透和纳滤等膜分离技 术,就可以使中水得到进一步的深化处理,从而满足不同水质处 理的要求。该方法工艺简单,处理工序较少,而处理效果良好, 基本满足膜分离技术的进水要求,减少膜污染的程度,大大减少 膜清洗的次数,从而延长膜的使用寿命。
本发明的技术方案是:在于待处理废水通过
磁场后,水中磁 性物质在高梯度强磁场作用下,可被直接吸附于磁过滤设备的填 料中,而水中其他的弱
磁性和非磁性的物质则通过添加磁种和絮 凝剂,使磁种与污染物结合、混凝沉淀后,被磁过滤设备吸附于 填料中,从而达到去除水中污染物的作用;对于废水中的藻类、 细菌、病毒等物质,经过预磁器预磁,添加的磁种为细菌、病毒、 藻类和其他污染成分提供了有效吸附表面,在混凝剂的作用下, 和磁性接种剂表面共沉、水中颗粒压缩双电层、混凝剂最终
水解 产物凝聚和架桥作用而结成磁性絮体,改善了混凝、沉淀效果。 当絮凝物通过磁滤器后,被填料吸附,从而使病毒、细菌、藻类、 有机物等水中污染物进一步去除。
此外,通过磁场的水分子的极性增强,溶解能
力增加,水中 形成盐类的晶核增加,有效地阻止盐类在膜上的吸附,从而增强 了膜的通透性。同时,在悬浮固体中有机胶体最难处理,大多数 胶体是荷电的,其同号电荷排斥而稳定地悬浮于水中,当这类 胶体
凝结在膜表面上时,则引起膜的污染;而通过磁场的作用下, 并调整PH值,使水的电荷发生改变,形成异性电荷,吸附膜上 带电的污染物质和有机胶体,即利用磁化水的脱垢效应可起到一 定清洗膜的效果。
其次,高梯度磁场产生的感应
电流或
磁力线直接作用于细菌 和病毒,破坏细胞组织使其死亡,达到灭菌杀毒的作用。
经过以上预处理的水质在进入膜分离过程前,已达到 SDI<3,基本满足膜分离进水水质的要求。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术措施来进 一步实现。
所述的
一种有效延长膜使用寿命的中水处理工艺改进方法, 其中该磁种为:粒径为8nm-100um的Fe3O4。
所述的一种有效延长膜使用寿命的中水处理工艺改进方法, 其中所述磁过滤设备采用连续式高梯度磁场固液分离器,包括永 久磁体、
电磁场和超导电磁。
所述的一种有效延长膜使用寿命的中水处理工艺改进方法, 其中磁过滤设备的磁场强度为0.15~0.4T。
所述的一种有效延长膜使用寿命的中水处理工艺改进方法, 其中磁过滤设备中磁场填料为
纤维状
铁磁性非晶质
合金、不锈
钢 毛、海绵状金属。
所述的一种有效延长膜使用寿命的中水处理工艺改进方法, 其中磁场填料在磁过滤设备中的填充密度控制在4%~8%范围内。
本发明的有益效果是:该方法工艺简单,处理工序较少,而 处理效果良好,基本满足膜分离技术的进水要求,减少膜污染的 程度,大大减少膜清洗的次数,从而延长膜的使用寿命。
具体实施方式
具体的实施过程中应根据待处理废水的特点及介质的特性 来决定相适应的处理工艺。主要有:
工艺改进实施方案1:
当待处理污水中70%以上粒度大于1μm,
磁化率大于零的强 磁性和磁性物质所占比率大于70%时,而且处理回用水的水质要 求不高时,可选用直接磁过滤+超滤(微滤)工艺;
工艺改进实施方案2:
当20%以上的粒度小于1μm,磁化率大于零的强磁性和磁性 物质所占比率大于70%时,而且处理回用水的水质要求不高时, 可选用磁聚+磁过滤+超滤(微滤)工艺;
工艺改进实施方案3:
当铁磁性物质所占比例小于70%时,可选用絮凝+磁聚+磁过 滤+超滤(微滤)的工艺;
工艺改进实施方案4:
当废水中含油成分较多时,可以采用絮凝+铁磁性物质+预磁 +磁过滤+超滤(微滤)的工艺;该工艺除油的优点在于磁粉对油 有良好的吸附能力,并依靠磁力作用与被污染的
水体较彻底地分 离,而且经过磁过滤处理后可使含油废水的化学药剂投加量减少 40%以上。
工艺改进实施方案5:
对于
海水淡化和需深度处理以达到脱盐目的的回用中水,可 以采用二级预处理的工艺方案,具体为:絮凝+磁聚+磁过滤+超 滤(微滤)+反渗透(纳滤)。
方案中所述磁种为:粒径仅8nm-100um的Fe3O4。
磁场强度一般在0.15~0.4T。
磁场填料为纤维状铁磁性非晶质合金、
不锈钢毛、海绵状金 属。磁过滤效果主要和填料的填充密度和填料粗细有关,填充密 度控制在4%~8%范围内为宜。
所述
磁过滤器采用连续式高梯度磁场固液分离器,包括永久 磁体、电
磁铁和超导电磁。
以上工艺方案与常规的沉降、过滤方法相比,具有处理能力 大、效率高、
能量消耗少、设备简单紧凑、占地面积小凳一系列 优点,可以使膜清洗的次数减少一半以上,从而使膜的使用寿命 延长一倍以上,而且整个水处理投资将减少20%以上,运营成本 也将减少30%以上。