專利名稱：膜過濾工廠的廢水處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及水處理領域。更具體地說，本發(fā)明涉及包括至少一個膜過濾步驟的 水處理方法。本發(fā)明特別(但非專用地)適用于針對擬經(jīng)歷反滲透或納濾膜處理的水的處理。本發(fā)明優(yōu)選適用于飲用水處理。
背景技術：
人類消費用水通常經(jīng)歷納濾或反滲透過濾處理，以便降低其中可以借助膜方法 去除的農(nóng)藥和其它有機微量污染物的含量。納濾技術也能夠去除如硫酸根等二價陰離子，而且還能降低例如硝酸鹽等其它 鹽的含量。反滲透技術使用與納濾技術類似的膜，但分離能力更強。它能夠去除水中幾乎 所有的有機和無機污染物。反滲透技術特別用在人類消費用水的生產(chǎn)中。此外，傳統(tǒng)上使水在反滲透或納濾膜處理的上游經(jīng)歷預處理，其中所述預處理 是由低速液體-固體分離(例如，簡單沉淀或斜板沉淀，和/或直接雙層過濾，和/或浮 選)組成。也常進行混凝_絮凝處理。膜過濾技術的一個缺點是，其產(chǎn)生稱為“濃縮物(concentrate)”的廢料，占初 始流量的10%到60%，而且在大多數(shù)情況下，這些廢料中充滿膦酸鹽。這些膦酸鹽來自在膜上游注入的螯溶劑(sequestering agent)。這些螯溶劑目的是
防止鹽沉淀于膜上。其使鹽沉淀完全停止，并由此在膜廢料中濃縮約2到7倍。然而，管理機構往往限制，甚至禁止將膦酸鹽廢料排放到河流或海洋中。這一 問題在來自飲用水生產(chǎn)工廠的廢料中特別突出，其中有一些膦酸鹽可能會進入河流或海 水。因此，需要提供一種技術來防止此類廢料。

發(fā)明內(nèi)容
這就是本發(fā)明的目的。更具體地說，本發(fā)明旨在提供一種用于去除過濾廢料中如膦酸鹽等非期望物質(zhì) 的技術，這種技術適用于包括預處理和膜過濾步驟的水處理。本發(fā)明還旨在提供一種技術，其使操作成本相比現(xiàn)有技術方法的成本有所降 低。本發(fā)明還旨在提供一種技術，這種技術提供過量污泥的優(yōu)化資源化方法。本發(fā)明的另一目的在于，提供一種設計簡單、易于實施的技術。本發(fā)明還能夠處理廢料，以便使用其來清潔工業(yè)結構(例如砂濾器)，從而使其 升級。
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這些目的以及下文將描述的其它目的都可以通過本發(fā)明實現(xiàn)，本發(fā)明涉及一種 水處理方法，其包括第一預處理步驟，產(chǎn)生經(jīng)過預處理的水和污泥，其中所述經(jīng)過預處 理的水接著經(jīng)歷至少一個膜過濾步驟，產(chǎn)生廢料和透過液，其中所述透過液被輸送到飲 用水處理系統(tǒng)，本方法的特征在于，所述第一預處理步驟包括第一混凝-絮凝步驟，以 及來自所述膜過濾步驟的所述廢料經(jīng)歷一個處理階段，包括至少一個第二混凝-絮凝步 驟，隨后一個沉降步驟，由此產(chǎn)生污泥，其中在所述沉降步驟之后是至少一個吸附步 驟，這至少一個吸附步驟是在至少一部分由所述預處理得到的所述污泥上和/或在一部 分來自所述沉降步驟的所述污泥上進行，其中所述吸附步驟目的是消除由所述膜過濾步 驟得到的所述廢料中所含的磷酸鹽，并且所述方法產(chǎn)生經(jīng)過處理的廢料和過量的污泥。應注意，所述產(chǎn)生經(jīng)過預處理的水和污泥的第一預處理步驟優(yōu)選包括所謂的 初級沉降步驟，和/或在包括過濾介質(zhì)的過濾器上或在微濾或超濾(microfiltration/ ultrafiltration, MF/UF)膜上進行的過濾步驟，其中在后兩種情況下，污泥是由反沖洗過 濾器或者微濾或超濾(MF/UF)膜產(chǎn)生。如上文所述，膦酸鹽是來自在膜上游注入的螯溶劑，在膜上濃縮約2到7倍。然而，由于螯溶劑是螯合劑(chelating agent)，以致其易于被吸附于粘土、方解 石或金屬氫氧化物上，而這些化合物一般存在于沉降污泥中。這些氫氧化物來自混凝步 驟中使用的鐵基或鋁基混凝劑。因此，利用污泥的吸附能力來去除膜過濾濃縮物中的膦酸鹽。此外，本發(fā)明方法還能夠使混凝劑的量降低，并由此降低相應的操作成本。事實上，在濃縮物常規(guī)混凝_絮凝的情況下，混凝劑的量是在本發(fā)明方法情況 下的2到3倍。這是因為一部分膦酸鹽被吸附于上述污泥上。因此，待消除的殘余物將 消耗較少的混凝劑。應注意，在吸附步驟中使用污泥不會引起成本的顯著增加，因為此污泥是本發(fā) 明方法的副產(chǎn)物。因此，再循環(huán)此污泥并不昂貴?；炷齽﹥?yōu)選為鐵鹽或鋁鹽，且所述污泥是氫氧化鐵和/或氫氧化鋁污泥。根據(jù)另一特征，所述第二混凝_絮凝步驟分至少兩個連續(xù)階段進行，第一階段 是在快速攪拌下進行，而第二階段是在緩慢攪拌下進行。根據(jù)優(yōu)選實施例，所述吸附和沉降步驟是在同一個結構(即沉降池)中進行，優(yōu) 選持續(xù)3到90分鐘，最優(yōu)選持續(xù)約15分鐘。必要時，所述吸附步驟是在攪拌下進行。根據(jù)另一特征，所述方法包括將過量的污泥用于耕地中的步驟。在此情況下，所述方法包括至少一個濃縮所述過量污泥的步驟。以此方式，污泥中磷的濃度增加，由此提高其載量，以使耕作土壤變得肥沃。 由于污泥中磷的濃度會使耕作土壤更為肥沃，故污泥中磷的富集有益于其農(nóng)業(yè)升級。此 外，由本發(fā)明方法獲得的過量污泥中富含膦酸鹽。然而，與磷酸鹽形式的磷相比較，膦 酸鹽形式的磷較不易于到達植物。因此，其磷降解較慢，而此對土壤更有益。


在閱讀了下文借助于說明性但非限制性實例提供的有關本發(fā)明優(yōu)選實施例的描 述以及附圖后，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)勢將更為清晰。
圖1是本發(fā)明的水處理工藝的概述圖；圖2是利用不同量的污泥消除膜濃縮物中的磷的曲線圖。
具體實施例方式參照圖1，本實例涉及飲用水處理工藝，根據(jù)本發(fā)明，所述工藝包括一個預處理 步驟；和至少一個膜過濾步驟；一個通過將膜過濾濃縮物中存在的膦酸鹽吸附于由預處 理產(chǎn)生的污泥上來去除膦酸鹽的步驟。如圖1所示，待處理的水經(jīng)歷初級沉降步驟1，隨后進行第一混凝_絮凝步驟， 該步驟結束時，獲得澄清水和理化污泥。隨后，使澄清水經(jīng)歷借助于納濾或反滲透技術進行的膜過濾步驟2，在該步驟結 束時，將所得透過液輸送到飲用水生產(chǎn)單元。隨后，根據(jù)本發(fā)明，使膜處理濃縮物經(jīng)歷一個處理階段，包括第二混凝-絮凝 步驟3以及所謂的二次沉降步驟5，在該階段結束時，獲得經(jīng)過處理的濃縮物和沉降污 泥。根據(jù)本發(fā)明，在第二混凝_絮凝步驟3與沉降步驟5之間插入一個膦酸鹽吸附步 驟4。攪拌下，在由初級沉降步驟1得到的污泥上以及一部分由二次沉降步驟5得到的 污泥上進行此吸附步驟10分鐘，其中攪拌速度為60轉/分鐘(rpm)，在此期間，來自所 述步驟的過量污泥變稠，隨后通過用于耕地而升級。第二混凝-絮凝步驟3分成兩個階段第一階段是在250轉/分鐘快速攪拌下進 行，隨后在60轉/分鐘緩慢攪拌下進行第二階段。混凝劑是一種無機物，優(yōu)選FeCl3,其濃度范圍為lmg/1到200mg/l。絮凝劑是4190SH Floerger型(注冊商標)，濃度介于0.05與Ippm之間。沉降步驟1和5的持續(xù)時間各為15分鐘。為了顯示所述方法的功效，在飲用水處理工廠中膜過濾單元的濃縮物經(jīng)歷了第 二混凝_絮凝步驟后，將來自所述飲用水處理工廠并且具有不同濃度的懸浮固體的初級 沉降污泥與所述濃縮物接觸放置。實際上，所測試的污泥中懸浮固體的濃度介于126mg/l與394mg/l之間。根據(jù)所處理的濃縮物中總磷消除量(P&)，評估這些濃縮物中膦酸鹽的消除率。將所得結果與借助相同方法但不包括本發(fā)明中將經(jīng)歷過第二混凝_絮凝步驟的 濃縮物與來自飲用水處理站的初級沉降污泥接觸放置這一步驟所獲得的結果相比較。為了使分析更可靠，膦酸鹽的消除量是根據(jù)總磷消除量(P&)測定。這些測試的結果呈現(xiàn)于圖2的曲線圖中。可以看出，對于相同的總磷消除量百分比，當根據(jù)本發(fā)明進行吸附步驟時， 所用混凝劑(FeCl3)的劑量更耐用。因此，為去除總磷量的75%，與無吸附步驟情況下使用150ppm FeCldH比較， 利用126mg/l(懸浮固體)的污泥時，只需使用60ppmFeCl3。
權利要求
1.一種水處理方法，其包括第一預處理步驟，產(chǎn)生經(jīng)過預處理的水和污泥，其中所 述經(jīng)過預處理的水接著經(jīng)歷至少一個膜過濾步驟，產(chǎn)生廢料和透過液，其中所述透過液 被輸送到飲用水處理系統(tǒng)，所述方法的特征在于，所述第一預處理步驟包括第一混凝-絮凝步驟，以及來自所 述膜過濾步驟的所述廢料經(jīng)歷一個處理階段，包括至少一個第二混凝-絮凝步驟，隨后 一個沉降步驟，由此產(chǎn)生污泥，其中在所述沉降步驟之后是至少一個吸附步驟，這至少 一個吸附步驟是在至少一部分來自所述預處理的所述污泥上和/或在一部分來自所述沉 降步驟的所述污泥上進行，其中所述吸附步驟目的是消除由所述膜過濾步驟得到的所述 廢料中所含的磷酸鹽，且所述方法產(chǎn)生經(jīng)過處理的廢料和過量的污泥。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述產(chǎn)生經(jīng)過預處理的水和污泥的第一 預處理步驟包括一個所謂的初級沉降步驟，和/或在包括過濾介質(zhì)的過濾器上或者在微 濾或超濾(MF/UF)膜上進行的過濾步驟，其中在后兩種情況下，所述污泥是通過反沖洗 所述過濾器或者微濾或超濾(MF/UF)膜而產(chǎn)生。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的水處理方法，其特征在于，所述吸附步驟是在攪拌下進行。
4.根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的方法，其特征在于，所述吸附和沉降步 驟是在同一個結構中進行，優(yōu)選持續(xù)3到90分鐘，最優(yōu)選持續(xù)約15分鐘，其中必要時， 所述吸附步驟是在攪拌下進行。
5.根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的方法，其特征在于，所述第二混凝-絮凝 步驟分至少兩個連續(xù)階段進行，第一階段是在快速攪拌下進行，而第二階段是在緩慢攪 拌下進行。
6.根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的方法，其特征在于，所述過濾步驟屬于 以下群組通過反滲透_納濾過濾。
7.根據(jù)前述權利要求中任一權利要求所述的方法，其特征在于，其包括在耕地中升 級所述過量的污泥的步驟。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，其包括至少一個以下步驟當所述過 量污泥中充滿磷時，進行濃縮。
全文摘要
本發(fā)明主題為水處理過程，包括一個產(chǎn)生預處理水和污泥的第一預處理步驟，所述預處理的水接著經(jīng)歷至少一個膜過濾步驟，產(chǎn)生肥料和透過液，所述透過液被送到飲用水處理系統(tǒng)，其特征在于，第一預處理步驟包括第一混凝/絮凝步驟，以及來自所述膜過濾步驟的所述廢料經(jīng)歷一個處理階段，包括至少一個第二混凝/絮凝步驟，隨后一個沉降步驟，由此產(chǎn)生污泥，其中在所述沉降步驟之后是至少一個吸附步驟，這至少一個吸附步驟是在至少一部分來自所述預處理的所述污泥上和/或在一部分來自所述沉降步驟的所述污泥上進行，所述吸附步驟的目的是消除由所述膜過濾步驟得到的所述廢料中所含的磷酸鹽，所述方法產(chǎn)生經(jīng)處理的廢料和過量污泥。
文檔編號C02F1/00GK102015545SQ200980114101
公開日2011年4月13日 申請日期2009年4月24日 優(yōu)先權日2008年4月24日
發(fā)明者凱瑟琳·丹-馬蒂尼斯, 卡琳·杜洛埃, 讓-克里斯托夫·邵特, 阿卜杜勒·蓋德 申請人:威立雅水處理技術支持有限公司