“UF+RO+DTRO”工藝在中水回用工程中運用

朱加生，許加俊，程曉輝

（中電環(huán)保股份有限公司，江蘇南京 211102）

“UF+RO+DTRO”工藝在中水回用工程中運用

朱加生，許加俊，程曉輝

（中電環(huán)保股份有限公司，江蘇南京 211102）

本文介紹了“UF+RO+DTRO”在某純堿項目中水回用中的運用案例，處理后的水質(zhì)滿足回用水標準，實現(xiàn)了良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益，運行期顯示,出水水質(zhì)優(yōu)良，表明該工藝設(shè)計合理，為工業(yè)廢水“零排放”提供很好的借鑒案例。

超濾；反滲透；中水回用

隨著反滲透工藝技術(shù)的提高，目前反滲透膜（RO膜）已廣泛運用于電子、醫(yī)藥、環(huán)保、食品等各類行業(yè)[1-2]，而反滲透膜工藝也在水資源回用方面表現(xiàn)的良好性能保證了其在中水回用方面的優(yōu)勢[3]。

某公司年產(chǎn)60萬噸純堿項目采用“預處理+UF+RO+DTRO”工藝處理污水并回用于系統(tǒng)，項目總投資3 430萬元，最大處理量達550t/h，于2013年2月進行系統(tǒng)調(diào)試，調(diào)試期5個月，并于7月正式運營，運營期間裝置運行穩(wěn)定，脫鹽效果良好，污水回用率滿足要求。結(jié)果表明裝置整體脫鹽率大于85%，污水回用率大于90%，外排濃鹽水水量小于10t/h?；赜盟|(zhì)高于國家標準《城市污水再生利用 工業(yè)用水水質(zhì)》，達到水資源循環(huán)再生的目的，工藝系統(tǒng)運行穩(wěn)定，本文主要介紹“預處理+UF+RO+DTRO”工藝的設(shè)計、運行情況。

1 工藝流程

1.1 設(shè)計水量、水質(zhì)

本裝置接收的廢水包括循環(huán)水站排污、脫鹽水站濃排水、全廠未預見水量排水和污水處理站出水等，各種廢（污）水經(jīng)地下管網(wǎng)匯入本裝置內(nèi)設(shè)置的原水調(diào)節(jié)池。水量表見表1，本工程按最大水量設(shè)計，水量Q=550t/h，進水水質(zhì)指標見表2。

表1 原水水量表

1.2 工藝流程

分析調(diào)節(jié)池水質(zhì)數(shù)據(jù)和對回用水的水質(zhì)要求，本著工藝先進、運行安全可靠、節(jié)能的原則，本項目為了實現(xiàn)廢水“零排放”，降低污水蒸發(fā)投資，采用DTRO的工藝流程如圖1所示。

表2 進水水質(zhì)指標

圖1 DTRO的工藝流程圖

各股污水（廢水）進入回用水調(diào)節(jié)池，經(jīng)提升泵提升，先進入BAF曝氣生物濾池去除有機物污染物和氨氮，出水自流進入石灰軟化澄清池中進行軟化處理，并依次加入石灰乳、PAC、PAM藥劑進行混凝反應(yīng)沉淀，沉淀后的澄清水調(diào)節(jié)pH后進入濾池過濾。濾池出水加壓后進入膜處理工段。膜處理工段包括超濾、反滲透、管式超濾及DTRO工段四部分，產(chǎn)水回用于循環(huán)水系統(tǒng)，濃水排入蒸發(fā)裝置。BAF的反洗水、濾池反洗水、超濾裝置自用水自流至調(diào)節(jié)池再處理，以提高系統(tǒng)產(chǎn)水率，減少系統(tǒng)外排水量。澄清池排泥收集后，泵送入污水處理裝置的污泥脫水機脫水處理。

1.3 BAF曝氣生物濾池

從工程經(jīng)驗來說，生物濾池運行周期為5天反洗一次，硝化細菌在BAF池中可以自由生長掛膜，以顆粒狀填料及其附著生長的生物膜為主要處理介質(zhì)，充分發(fā)揮生物代謝、物理過濾、生物降解和填料吸附作用及反應(yīng)器內(nèi)食物鏈的分級捕食作用[4]。在自養(yǎng)菌的硝化作用下，水中的BOD5和氨氮、COD等含量得到降低。本工程設(shè)置BAF曝氣生物濾池的目的是用于去除有機物及氨氮，由于進水中的有機物難降解，COD處理負荷不大于1.0kg CODCr/m3·d，氨氮處理負荷不大于0.45kg NH4+/m3·d，設(shè)計單格BAF面積63m3，可保證出水氨氮小于5mg/L。

1.4 石灰加藥澄清池

本項目設(shè)計兩座澄清池設(shè)備，澄清池主要包括石灰筒倉、布袋除塵器、機械振動器、給料機、螺旋輸粉機、石灰乳攪拌箱和石灰乳泵等[5]。依次向澄清池中加入石灰乳、PAC、PAM藥劑后混凝沉淀，經(jīng)過沉淀過濾去除，降低水中有機物、堿度、硬度和磷酸鹽的含量[6]。本項目改進的澄清池采用自動加藥計量，實現(xiàn)石灰加藥的在線操作，在很大程度上降低了勞動強度，增加了加藥的效率，經(jīng)過小試實驗確定最佳的藥劑量，并對加藥效果進行在線監(jiān)控。

1.5 UF系統(tǒng)

超濾膜具有較微濾更小的膜孔徑，一般在1～20nm，可截留膠體、溶解性高分子和病毒等，出水水質(zhì)可滿足多個行業(yè)回用水要求[7]。本項目采用GE公司生產(chǎn)的ZeeWeed 1500外壓式中空纖維膜，設(shè)計膜通量≤55L/m2·h，膜孔徑0.02μm，本項目設(shè)計3套凈產(chǎn)水量≥172m3/h的超濾裝置，為了保護超濾膜，在超濾前設(shè)置自清洗過濾器。自清洗過濾器選用連續(xù)運行、自動反洗過濾器，過濾精度為100μ，正常情況下，過濾差壓不大于30kPa，過濾器依據(jù)進、出口壓差或者周期制水量進行自動反洗。在過濾器組套內(nèi)單體過濾元件反洗過程內(nèi)部輪流交替進行，自動切換工作、反洗狀態(tài)，確保整套過濾器連續(xù)出水。

1.6 RO脫鹽系統(tǒng)

反滲透是利用半透膜透水不透鹽的特性，去除水中的各種鹽分。在反滲透膜的原水側(cè)加壓，使原水中的一部分純水沿與膜垂直方向透過膜，水中的鹽類和膠體物質(zhì)在膜表面濃縮，剩余部分原水沿與膜平行的方向?qū)饪s的物質(zhì)帶走[8]。透過膜的水中僅殘余少量鹽分，收集利用透過水，即達到了脫鹽的目的。本項目采用反滲透選用原裝進口低壓寬流道抗污染膜產(chǎn)品，并遵循其設(shè)計導則及設(shè)計軟件。根據(jù)膜元件制造廠商《導則》的規(guī)定本工程一級反滲透膜平均通量不大于18L/m2·h，設(shè)計2套凈出力大于150m3/h的反滲透裝置，系統(tǒng)總回收率大于70%，總脫鹽率大于≥98%。

1.7 管式超濾+DTRO

本項目中反滲透濃水水量較大，為了實現(xiàn)零排放，達到水的循環(huán)利用需要對其處理并回用[9]，反滲透的濃水中除了各離子雜質(zhì)、有機物及其前段預處理沒有去除的懸浮物按反滲透回收率進行濃縮之外，在反滲透的進水還需相應(yīng)加阻垢劑，防止反滲透濃水側(cè)的結(jié)垢[10]，也有可能前段預處理沒有處理完的由于循環(huán)水排污水帶入的水穩(wěn)劑等，這些物質(zhì)在前級加藥、絮凝、沉淀過程中會發(fā)生不兼容的特性，導致易沉淀的物質(zhì)不易沉淀，故需投加過量的絮凝劑和高分子助凝劑，在加藥沉淀后引入了管式膜，經(jīng)過管式超濾過濾后的水進入DTRO裝置進一步脫鹽處理，選用7.5MPa的DTRO膜柱，設(shè)計膜通量為23L/m2·h。DTRO進水量大流量37.2m3/h，DTRO裝置產(chǎn)水量大于27.2m3/h，最終的濃水水量小于10m3/h，DTRO裝置在此條件下最大回收率為可達到75%，系統(tǒng)脫鹽率＞95%，TDS＜720mg/L。最后反滲透濃縮經(jīng)過蒸發(fā)回收部分淡水，鹽槳液排入氨澄清桶，整個系統(tǒng)運行期間除鹽率穩(wěn)定在85%以上，產(chǎn)水回用率在90%以上，系統(tǒng)外排水量低于10m3/h。下表3為本項目主要構(gòu)筑物參數(shù)。

2 運行效果分析

本工藝技術(shù)先進，運行安全可靠，節(jié)能、節(jié)水、環(huán)保，設(shè)備質(zhì)量優(yōu)良，工程質(zhì)量優(yōu)良，通過自動控制實現(xiàn)數(shù)字化運行，節(jié)省大量人力成本，通過工程優(yōu)化膜運行方式和運行參數(shù)等工藝技術(shù)，利用邊運行、邊沖洗的優(yōu)化運行模式，在提高膜通量的同時，減少污染物在膜表面的積存，延長了膜清洗周期，減少膜工作清洗時間，實現(xiàn)智能自動清洗和監(jiān)測等維持系統(tǒng)運行穩(wěn)定。

在項目實施中，本工程選取了進水、中間段及回用水水質(zhì)中的COD、SS、TDS指標進行效果分析。

2.1 運行期COD的濃度變化

運行期的COD的濃度實驗結(jié)果見圖2，可知出水水質(zhì)良好，出水的COD濃度很低，最終產(chǎn)水水質(zhì)：COD＜0.71mg/L。BAF濾池對COD的去除效果較好，去除率為43.4%～63.8%。

圖2 運行期的COD的濃度變化

2.2 運行期SS的濃度變化

運行期的SS濃度的濃度實驗結(jié)果見圖3，可知出水水質(zhì)良好，出水的SS濃度很低，SS超出檢測限，其他指標的去除效果良好。

圖3 運行期SS的濃度變化

表3 本項目主要構(gòu)筑物參數(shù)

表4 進、出水水質(zhì)指標參數(shù)

2.3 運行期TDS的濃度變化

運行期的TDS的濃度實驗結(jié)果見圖4，可知出水水質(zhì)良好，TDS＜80mg/L，氨氮＜0.92mg/L。BAF濾池對COD的去除效果較好，從產(chǎn)水TDS數(shù)據(jù)結(jié)果分析進水中較多的Ca2+、Mg2+、SO42-等離子得到大幅的去除。

圖4 運行期的TDS變化

2.4 運行過程中DTRO效果

運行過程中為了檢測DTRO的運行效果，對DTRO裝置前后的SDI值進行了測定，結(jié)果表明，進DTRO裝置的水質(zhì)SDI值約為1 750，產(chǎn)水SDI＜20，具體的出水水質(zhì)指標見表4。

3 結(jié)語

“預處理+UF+RO+DTRO”工藝在工業(yè)廢水“零排放”方面很廣闊的應(yīng)用前景，成熟的超濾、反滲透膜工藝在實現(xiàn)出水穩(wěn)定化、水的循環(huán)利用方面相比其他工藝具有很大的應(yīng)用前景，可以實現(xiàn)PLC自動化操作和在線監(jiān)測，大大節(jié)省了運營成本和操作難度。

本項目自投產(chǎn)以來系統(tǒng)運行穩(wěn)定，出水水質(zhì)滿足回用水要求，脫鹽效果良好，污水回用率滿足要求，結(jié)果表明裝置整體脫鹽率大于85%，污水回用率大于90%，外排濃鹽水水量小于10t/h。一方面達到了水資源再生利用的目的，達到了水的“零排放”標準，此項工程給企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟效益，因此該工藝可為后續(xù)工程設(shè)計和研究人員提供經(jīng)驗和學習借鑒。

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The Using of “UF+RO+DTRO” Process in Reclaimed Water Re-use Project

Zhu Jia-sheng,Xu Jia-jun,Cheng Xiao-hui
(CEC Environmental Protection Co.,Ltd,Jiangsu Nanjing 211102)

This paper introduces the application of “UF+RO+DTRO” process in water re-use in a pure alkali project.The treated water quality meets the water reuse standard,Environmental benefits and economic benefits are realized.The good water quality in working period shows this process design is reasonable,and provide a good example for “zero emission” of industrial waste water.

UF;RO;Reclaimed water re-use

X703

A

2096-0387（2017）05-0070-04

本文系南京高端人才團隊引進計劃“抗污染反滲透膜產(chǎn)業(yè)化”（項目編號：寧人才辦（2016）2號）的階段性研究成果。

朱加生（1967—），男，浙江富陽人，博士，工程師、技術(shù)總監(jiān)，研究方向：工業(yè)水處理、反滲透膜研制、膜法水處理應(yīng)用等。