工業(yè)高濃鹽水雙膜法處理應(yīng)用實(shí)例

何經(jīng)波

工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的高濃鹽水主要來自多級反滲透裝置濃縮后排放的污水，其主要成分是無機(jī)鹽，也含有少量難降解有機(jī)物以及預(yù)處理過程中投加的少量化學(xué)品，如阻垢劑、酸等，處理難度大。隨著水資源日趨緊張，工業(yè)濃鹽水的回收利用逐步得到各行業(yè)的重視。

工程概況

內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾黃河水務(wù)有限公司負(fù)責(zé)將內(nèi)蒙古鄂爾多斯市準(zhǔn)格爾旗大路工業(yè)園區(qū)內(nèi)企業(yè)排出的濃鹽水進(jìn)行回用處理。項(xiàng)目設(shè)計(jì)總處理規(guī)模2萬m3/d，分4期建設(shè)，1期處理量1萬m3/d，2011年3月投入運(yùn)行。系統(tǒng)產(chǎn)水作為工業(yè)生產(chǎn)用水輸送給園區(qū)用水企業(yè)。設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)見表1，濃鹽水經(jīng)減量化處理后排至蒸發(fā)塘進(jìn)行濃縮后處理。產(chǎn)品水水質(zhì)優(yōu)于《城市污水再生利用 工業(yè)用水水質(zhì)》（GB/T 19923—2005）中的水質(zhì)要求。

工藝流程

工藝流程如圖1所示，園區(qū)企業(yè)高濃鹽水由調(diào)節(jié)池收集后，經(jīng)自清洗過濾器（精度：500μm）去除較大的顆粒物后進(jìn)入快速混凝反應(yīng)池，在池中投加絮凝劑（去除部分膠體和有機(jī)物）和殺菌劑（殺滅微生物），絮凝劑與濃鹽水中的細(xì)小顆粒、膠體結(jié)合形成絮體后進(jìn)入超濾裝置，通過超濾裝置去除絮體和大部分膠體。超濾的過濾水通過反滲透保安過濾器進(jìn)入反滲透裝置，反滲透產(chǎn)水回用，反滲透濃水、超濾反洗水以及化學(xué)清洗排水經(jīng)收集調(diào)節(jié)pH值達(dá)標(biāo)后排入蒸發(fā)塘。

圖1 工藝流程圖

主要處理單元

①調(diào)節(jié)池。池容800m3,水力停留時間4h，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁涂環(huán)氧樹脂玻璃鋼防腐。

②快速混凝反應(yīng)池。池容36m3, 水力停留時間10min，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁涂環(huán)氧樹脂玻璃鋼防腐。在池內(nèi)投加殺菌劑及絮凝劑，反應(yīng)池配套殺菌劑、絮凝劑投加裝置。殺菌劑采用次氯酸鈉，投加有效濃度5mg/L。絮凝劑采用聚合氯化鋁，根據(jù)水質(zhì)變化，投加量在5～15 mg/L范圍內(nèi)調(diào)整。

③超濾膜池。池容30m3，水力停留時間35min，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁涂環(huán)氧樹脂玻璃鋼防腐。

本項(xiàng)目采用浸沒式超濾，1期4個膜池，每個膜池中配有3個膜架，每個膜架裝有32個膜元件。超濾膜采用EVERLEADING外壓式SN-UF-S-0660膜元件，膜元件總數(shù)量為384支，超濾裝置產(chǎn)水量187.5m3/h,運(yùn)行平均通量為18.1 L/（m2·h）。

超濾裝置全自動運(yùn)行，周期性進(jìn)行反洗。反洗過程，首先采用低壓空氣擦洗松動累積在膜表面的固體雜質(zhì)，再從膜元件產(chǎn)水側(cè)進(jìn)水，將附著在膜絲外表面上的雜質(zhì)沖走，最后排空膜池，將反洗過程清洗下來的雜質(zhì)以排污的形式去除。膜池排空后，重新向膜池注水。當(dāng)池中液位升高到運(yùn)行液位時，反洗的膜元件返回產(chǎn)水模式。

表1 園區(qū)各企業(yè)排放高濃鹽水混合后水質(zhì)（僅列出部分主要指標(biāo)）

表2 超濾裝置化學(xué)清洗說明

超濾裝置運(yùn)行一段時間以后，周期性的反洗無法阻止膜表面被雜質(zhì)污堵的趨勢時，需要進(jìn)行化學(xué)清洗去除污堵膜的雜質(zhì)。化學(xué)清洗分為2種，維護(hù)性清洗和恢復(fù)性清洗，根據(jù)時間或者跨膜壓差決定進(jìn)行哪種清洗，這兩種化學(xué)清洗過程都是全自動完成，無需人為干預(yù)。具體清洗情況見表2。

④反滲透裝置。本項(xiàng)目設(shè)置2套反滲透裝置，回收率70%，采用一級兩段（22:11）排列方式。反滲透膜采用日本東麗公司生產(chǎn)的抗污染復(fù)合膜TML20-400膜元件，膜元件數(shù)量198支，平均通量18.1 L/（m2·h）。

反滲透裝置全自動運(yùn)行。反滲透系統(tǒng)停機(jī)時，需要進(jìn)行延時停機(jī)沖洗，防止?jié)馑畟?cè)已濃縮的反滲透進(jìn)水在靜止?fàn)顟B(tài)下造成膜組件的污染。當(dāng)反滲透裝置產(chǎn)水量下降10%、反滲透鹽透過率增加10%或跨膜壓差增加15%時，說明膜已被污染。為了恢復(fù)良好的水通量和脫鹽性能，需要對膜進(jìn)行化學(xué)清洗。一般清洗周期為1～3個月一次。

主要設(shè)備運(yùn)行情況

（1）預(yù)處理及超濾

圖2反映了某個月快速混凝反應(yīng)池及超濾運(yùn)行情況。從圖中可以看出，原水濁度在20～60之間波動，波動幅度較大。經(jīng)過快速絮凝后濁度有所降低，超濾進(jìn)水濁度在5～20之間波動，相比于原水，濁度降低了30%～70%，說明快速混凝效果比較明顯。超濾產(chǎn)水比較穩(wěn)定，濁度在0.4～0.5之間波動，證明超濾能很好地去除懸浮物、膠體等物質(zhì)，且作為反滲透的預(yù)處理工藝是穩(wěn)定可靠的。

（2）反滲透

圖3反映了某個月反滲透運(yùn)行情況，從圖中可以看出，反滲透回收率基本在65%～70%之間波動。由于園區(qū)各企業(yè)基本為間歇性排水，且每家企業(yè)排水水質(zhì)區(qū)別很大，而設(shè)計(jì)的調(diào)節(jié)池容積較小，無法起到穩(wěn)定水質(zhì)的作用。

運(yùn)行情況

工程調(diào)試運(yùn)行已3年時間，雖然水質(zhì)波動較大，但系統(tǒng)一直穩(wěn)定運(yùn)行，超濾裝置回收率穩(wěn)定在90%，反滲透回收率在65%～70%之間波動，為后續(xù)工程擴(kuò)建提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

結(jié) 論

圖2 某月原水及超濾進(jìn)出水濁度變化情況

圖3 某月反滲透裝置回收率變化情況

①雙膜法在處理工業(yè)高濃鹽水方面是可行的。達(dá)到了高濃鹽水減量化、資源化的目的，極大地提高了水資源的利用率。②快速混凝反應(yīng)適用于作為浸沒式超濾的預(yù)處理。對懸浮物、膠體等物質(zhì)有一定的去除效果，減輕超濾的運(yùn)行壓力，且節(jié)省占地和投資。③要根據(jù)水質(zhì)特點(diǎn)，選擇適合的超濾清洗方案。能夠有效控制膜污染，保證超濾穩(wěn)定運(yùn)行。④現(xiàn)有調(diào)節(jié)池容積較小，水力停留時間短，無法完成穩(wěn)定水質(zhì)的作用，需要再建調(diào)節(jié)池，保證調(diào)節(jié)池的水力停留時間達(dá)到12h以上。⑤要加強(qiáng)運(yùn)行管理，合理確定絮凝劑投加量，根據(jù)進(jìn)水濁度波動及時調(diào)節(jié)投加量，保障超濾進(jìn)水濁度穩(wěn)定。