含錳生產(chǎn)廢水處理中兩種反滲透膜應(yīng)用對比與系統(tǒng)優(yōu)化研究

吳立濤

摘? ?要：某冶金集團擁有多套除鹽水車間及中水回用車間，其中污水廠處理電廠循環(huán)排污水及多年積存的含錳廢水，除鹽水工藝為反滲透工藝。為降低膜元件更換成本，在同水質(zhì)及運行工況下，選用國產(chǎn)膜元件和進口膜進行對比運行中試實驗，以驗證國產(chǎn)膜元件在系統(tǒng)條件下的適用性及對進口膜元件替換的可行性，以期降低運行成本，并通過對原有工藝進行優(yōu)化改進，達到良好的處理效果。

關(guān)鍵詞：反滲透系統(tǒng);膜元件;廢水處理

該集團擁有多套除鹽水車間及中水回用車間，其中污水廠處理電廠循環(huán)排污水及多年積存的含錳廢水、除鹽水工藝選用反滲透工藝[1]。3套反滲透系統(tǒng)，A和B號反滲透使用的水源是循環(huán)排污水，C號反滲透使用的是含錳生產(chǎn)廢水，反滲透系統(tǒng)膜元件是14∶7）×6排列，單套126支膜，共計378支膜，設(shè)計產(chǎn)水量80 t/h，之前均使用進口膜元件近2年。膜元件污堵頻繁，性能衰減明顯，更換周期短。為降低膜元件更換成本，在同樣水質(zhì)及運行工況下，選用國產(chǎn)膜元件和進口膜進行對比運行中試實驗，以驗證國產(chǎn)膜元件在系統(tǒng)條件下的適用性及對進口膜元件替換的可行性，以期降低運行成本，并對原有工藝進行優(yōu)化改進，達到良好的處理效果。

1? ? 原水處理概況

1.1? 水質(zhì)概況

循環(huán)排污水及含錳廢水水質(zhì)如表1～2所示。

1.2? 處理工藝

循環(huán)排污水處理工藝如圖1所示。

含錳廢水處理工藝如圖2所示。

1.3? 系統(tǒng)概況

該污水處理廠循環(huán)排污水處理系統(tǒng)，含有少量二價錳，COD100×10-6以上，水質(zhì)波動較大，電導(dǎo)率從1 800～4 000波動，預(yù)處理簡單，沒有機械沉淀工藝，通過加碳酸鈉然后CAP加速沉淀，沉降效果不佳，含有大量懸浮物和淤泥。進入浸沒式超濾后，膜絲污堵嚴(yán)重，大面積斷絲，導(dǎo)致反滲透進水濁度嚴(yán)重超標(biāo)，達到20 NTU以上反滲透濁度進水要求小于1 NTU），膜元件污堵頻繁，結(jié)垢嚴(yán)重，壓差大，膜元件出現(xiàn)爆絲現(xiàn)象，單套系統(tǒng)產(chǎn)水量已不足35 t/h，系統(tǒng)脫鹽率已衰減至80%以下。原有處理工藝簡單，通過投加石灰和聚合硫酸亞鐵，沉淀，再進入MBR，化學(xué)反應(yīng)沉淀效果不佳，導(dǎo)致MBR負(fù)擔(dān)加重，斷絲嚴(yán)重，出水濁度高，達到15NTU以上，有一定色度，余氯測試顏色明顯，反滲透污堵非常嚴(yán)重，膜元件被氧化，脫鹽率大幅衰減。

2? ? 中試實驗

2.1? 試驗方法

使用過程6只項目實驗?zāi)ぴ?，與該廠近期采購的6支進口膜元件，從10月24～11月10日共計18天進行對比運行中試實驗。在污水處理廠A組反滲透一段相鄰兩個膜殼分別填裝國產(chǎn)反滲透膜元件和進口膜，組成一段試驗組，記錄膜殼編號的同時在膜殼上做好標(biāo)記。實驗開始后，由該廠現(xiàn)場工作人員測定記錄兩個試驗?zāi)さ漠a(chǎn)水電導(dǎo)。同時，為進一步了解試驗組所處的狀態(tài)，收集記錄整套的反滲透系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)，如進水壓力、濃水壓力、產(chǎn)水壓力、濃水量、產(chǎn)水量、進水量、產(chǎn)水電導(dǎo)率、進水電導(dǎo)率，反滲透 CIP清洗頻次和時間等數(shù)據(jù)，有助于分析試驗組膜元件性能的優(yōu)劣。

2.2? 試驗過程

系統(tǒng)每天早班對反滲透系統(tǒng)進行化學(xué)清洗，基本上遵循一天堿洗一天酸洗的規(guī)律，每次清洗時間在1～2 h;在安裝中試膜元件以前系統(tǒng)產(chǎn)水量基本在35 t/h，安裝上2個膜殼的中試膜后，系統(tǒng)產(chǎn)水量上升到60 t/h，進水壓力也大幅下降，運行一天后產(chǎn)水量降到45 t/h，壓力也有所上升;在中試實驗進行到2017年11月初時，工作人員更換了A組反滲透一段6個膜殼的膜元件，系統(tǒng)產(chǎn)水量上升到80 t/h左右，運行一定時間后有所下降，清洗后可恢復(fù)部分產(chǎn)水量。

2.3? 試驗數(shù)據(jù)整理分析

2.3.1? 實驗數(shù)據(jù)整理

在現(xiàn)場工作人員協(xié)助下，將中試期間2017年10月24～11月10日）的運行數(shù)據(jù)整理對比如表3和圖3所示。

2.3.2? 實驗數(shù)據(jù)分析

通過對實驗數(shù)據(jù)及運行曲線均可直觀的看到單支膜殼的產(chǎn)水電導(dǎo)率基本上一直優(yōu)于進口，說明國產(chǎn)膜元件對該現(xiàn)場系統(tǒng)工況表現(xiàn)出良好的適用性。數(shù)據(jù)波動是因為系統(tǒng)原水電導(dǎo)率在1 800～4 000 μs/cm波動，有時一天之內(nèi)電導(dǎo)率表現(xiàn)出大幅波動;國產(chǎn)單只膜殼產(chǎn)水電導(dǎo)率波動范圍在13～25 μs/cm，小于進口的15～35 μs/cm，說明國產(chǎn)膜元件對該現(xiàn)場水質(zhì)頻繁波動表現(xiàn)出良好的耐沖擊性和穩(wěn)定性。對比中試膜元件安裝前后系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)，可發(fā)現(xiàn)安裝中試膜后，系統(tǒng)產(chǎn)水量大幅上升，運行壓力下降明顯，運行一定時間后產(chǎn)水量有一定衰減，說明由于新膜阻力小，系統(tǒng)存在一定的偏流現(xiàn)象，導(dǎo)致新膜產(chǎn)水負(fù)擔(dān)很重，加快新膜的污堵速率。系統(tǒng)每天早上進行化學(xué)清洗，經(jīng)過18天頻繁的化學(xué)清洗，國產(chǎn)中試膜產(chǎn)水電導(dǎo)率一直表現(xiàn)比較穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)衰減，說明國產(chǎn)膜元件耐受性能強，在頻繁污堵和頻繁清洗的條件下，性能依然優(yōu)越，具有卓越的耐清洗性和清洗恢復(fù)性。

3? ? 系統(tǒng)優(yōu)化改造

鑒于該系統(tǒng)反滲透系統(tǒng)污堵頻繁，使用周期短，運行及更換成本高，對系統(tǒng)進行了優(yōu)化。由于原系統(tǒng)懸浮物及淤泥較多，在預(yù)處理投加絮凝沉淀工藝，機械過濾工藝，既可降低超濾負(fù)擔(dān)，又可降低反滲透污堵風(fēng)險。含錳廢水中錳含量非常高，二價錳具有催化氧化作用，膜元件存在極大被氧化的風(fēng)險，增設(shè)除錳工藝[2]。對于反滲透進水余氯、ORP定時檢測，以確定還原劑加藥量，避免膜被氧化;定期測定超濾出水濁度及反滲透進水SDI，以判定預(yù)處理效果是否達標(biāo)，以便及時調(diào)整預(yù)處理，避免膜被污堵。在更換膜元件時，盡量整套系統(tǒng)更換，如果新膜和舊膜混裝，會出現(xiàn)偏流現(xiàn)象，導(dǎo)致新膜負(fù)擔(dān)重、污堵快、縮短新膜的使用壽命。定期對反滲透系統(tǒng)殺菌處理，避免微生物污染加劇，形成生物黏膜，不易清洗[3]。經(jīng)過系統(tǒng)優(yōu)化改進，最終使得反滲透進水SDI小于5，濁度小于1NTU，余氯小于0.1×10-6，ORP控制在±200 mV以內(nèi)。

4? ? 結(jié)語

該污水處理工段在同一工況下，國產(chǎn)反滲透膜元件與國外知名品牌進口膜對比運行，經(jīng)過中試實驗驗證，國產(chǎn)膜產(chǎn)水電導(dǎo)率基本上一直優(yōu)于進口膜，數(shù)據(jù)波動范圍小，表現(xiàn)出良好的耐沖擊性和穩(wěn)定性，具有優(yōu)越的耐清洗和清洗恢復(fù)性，表現(xiàn)出優(yōu)異的適用性及替換國外品牌膜的可行性，具有較高的性價比，可降低膜元件更換成本。系統(tǒng)各項指標(biāo)均有明顯提升并達到工業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)運行效果良好，為企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟效益。

[參考文獻]

[1]汪啟年，王? ?璠，于宏兵.電解錳生產(chǎn)廢水處理及綜合利用[J].環(huán)境污染與防治，20131）：93-95，110.

[2]徐? ?磊.電解錳企業(yè)生產(chǎn)廢水循環(huán)模式優(yōu)化[J].環(huán)?？萍?，20135）：32-34，46.

[3]葛紹陽.凈水工藝對錳離子的去除效果分析及污泥處置對策研究[D].合肥：安徽建筑大學(xué)，2017.