中水回用系統(tǒng)優(yōu)化研究

吳延銳，趙紅洲，于 磊，畢鳳紅，王 穩(wěn)

（山東鐵雄新沙能源有限公司，山東巨野 274900）

1 背景

山東鐵雄新沙能源有限公司為配套干熄焦裝置，于2016年建設(shè)了深度處理中水回用系統(tǒng)，設(shè)計(jì)處理量為3600m3/d，產(chǎn)水作為循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)充水，主要工藝流程包含錳砂和多介質(zhì)過(guò)濾器、超濾、納濾、反滲透等。系統(tǒng)運(yùn)行三年來(lái)，先后出現(xiàn)了超濾、納濾、反滲透污堵快，納濾、反滲透后絮凝等問(wèn)題，導(dǎo)致化學(xué)清洗頻率高；一臺(tái)超濾反洗，超濾產(chǎn)水停止，有效運(yùn)行時(shí)間減少，回收率低等問(wèn)題。

2 主要參數(shù)

1）超濾過(guò)濾精度在 0.005～0.1μm，截留分子量為1～500K道爾頓，對(duì)水體中的顆粒物、膠體、細(xì)菌、病毒、大分子有機(jī)物等污染物有很好的去除效果，本系統(tǒng)有3套超濾裝置，每套產(chǎn)水量在90m3/h。

2）納濾過(guò)濾精度在1～5nm，主要的作用在于過(guò)濾二價(jià)離子，給反滲透減輕壓力，本系統(tǒng)有3套納濾裝置，每套納濾產(chǎn)水量在64m3/h。

3）反滲透過(guò)濾精度在0.1nm，能夠攔截除了水分子之外的所有物質(zhì)，脫鹽率較高，本系統(tǒng)有3套反滲透，每套產(chǎn)水量在50m3/h。

為保護(hù)深度處理中水回用裝置，在保證系統(tǒng)安全運(yùn)行的情況下，根據(jù)裝置設(shè)計(jì)及實(shí)際運(yùn)行情況，對(duì)進(jìn)水泵變頻器、精密過(guò)濾進(jìn)行了改造，通過(guò)摸索，實(shí)現(xiàn)了過(guò)濾裝置在線檢修和更換濾芯，超濾反洗不停機(jī)運(yùn)行，提高了深度處理中水回用的處理效率，延長(zhǎng)了膜使用壽命，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行。

3 原工藝流程

生化處理后的廢水經(jīng)過(guò)高級(jí)氧化進(jìn)一步降低COD 和氨氮后，進(jìn)入深度處理中水回用裝置，首先進(jìn)入錳砂過(guò)濾器，除去水中懸浮物、膠體及鐵離子等，出水進(jìn)入多介質(zhì)過(guò)濾器（適用于濁度1～10NTU），進(jìn)一步去除水中的懸浮物和膠體，降低水的濁度和SDI，再進(jìn)入外壓式超濾膜系統(tǒng)，超濾產(chǎn)水進(jìn)入超濾水箱經(jīng)過(guò)高壓提升泵進(jìn)入納濾系統(tǒng)，除去水中的二價(jià)離子，脫鹽率約50%，產(chǎn)水進(jìn)入納濾水箱，經(jīng)過(guò)提升泵、高壓泵，進(jìn)入反滲透系統(tǒng)，脫鹽率約95%，產(chǎn)水補(bǔ)充至循環(huán)水系統(tǒng)。如圖1所示。

圖1 深度處理工藝流程簡(jiǎn)圖

4 改造優(yōu)化

4.1 多級(jí)過(guò)濾

原設(shè)計(jì)超濾前有100μm 的自清洗過(guò)濾器，納濾、反滲透前各有一臺(tái)5μm 的保安過(guò)濾器，超濾前的自清洗過(guò)濾器攔污能力有限，造成超濾污堵快，反洗周期短，化學(xué)清洗頻繁；納濾、反滲透5μm 保安過(guò)濾只有一臺(tái)，每次更換濾芯時(shí)需要停運(yùn)；納濾、反滲透開(kāi)停機(jī)都需要程序性沖洗，浪費(fèi)水源；由于焦化廢水的特殊性，超濾后產(chǎn)水經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)后絮凝的狀況，導(dǎo)致納濾進(jìn)水濁度高、段間壓差增大，納濾運(yùn)行狀態(tài)不佳，5μm濾芯更換周期最短為4h，開(kāi)停機(jī)及更換濾芯時(shí)間長(zhǎng)，設(shè)備有效運(yùn)行時(shí)間短，納濾產(chǎn)水少。由于系統(tǒng)雜質(zhì)較多，污堵嚴(yán)重，也導(dǎo)致反滲透運(yùn)行壓力升高，濃水量增大，反滲透也會(huì)出現(xiàn)不同程度的污堵，產(chǎn)水量最小只有600m3/d。

針對(duì)以上問(wèn)題，在操作方面優(yōu)化的基礎(chǔ)上，嘗試在超濾前增加50μm 大流量濾芯過(guò)濾器兩套，一用一備，根據(jù)濾芯的運(yùn)行壓差（0.1MPa）更換濾芯，更換下來(lái)的濾芯用鹽酸浸泡，清水沖洗后可以重復(fù)利用。

超濾產(chǎn)水箱后增加10μm 保安過(guò)濾器一用一備，防止水箱產(chǎn)生的后絮凝物進(jìn)入納濾污染納濾膜；在每臺(tái)納濾前增加一臺(tái)5μm 保安過(guò)濾器，實(shí)現(xiàn)不停機(jī)更換濾芯，增加運(yùn)行時(shí)間，提高處理水量。

每套反滲透的各增加一套保安過(guò)濾器，實(shí)現(xiàn)不停運(yùn)更換濾芯，增加正常運(yùn)行時(shí)間，提高回用水量。改造后流程。如圖2所示。

4.2 超濾反洗變頻改造

原設(shè)計(jì)在一套超濾反洗時(shí)，為保護(hù)超濾膜，設(shè)計(jì)當(dāng)進(jìn)水壓力達(dá)到0.25MPa，錳砂過(guò)濾器、多介質(zhì)過(guò)濾器自動(dòng)泄壓，進(jìn)水直接排放至地溝變成廢水，導(dǎo)致另一套超濾停止運(yùn)行。一方面超濾反洗水使用超濾產(chǎn)水，另一方面反洗時(shí)所有超濾停止運(yùn)行不產(chǎn)水，導(dǎo)致超濾水箱液位低，無(wú)法滿足自身和后續(xù)需求，導(dǎo)致納濾系統(tǒng)、反滲透系統(tǒng)經(jīng)常因?yàn)樯弦患?jí)水箱液位低停運(yùn)。

圖2 改造后工藝流程簡(jiǎn)圖（標(biāo)虛線處為本次改造處）

本次改造將三臺(tái)供深度處理中水回用供水泵增加變頻器，實(shí)現(xiàn)一臺(tái)超濾反洗時(shí)，變頻器根據(jù)壓力自動(dòng)調(diào)整變頻，保證另外一臺(tái)超濾正常運(yùn)行，不僅提高了超濾系統(tǒng)的正常運(yùn)行時(shí)間，也使超濾產(chǎn)水量滿足了后續(xù)處理要求。

上述改造后系統(tǒng)產(chǎn)水量由原來(lái)的最大1200m3/d 增加到現(xiàn)在的平均2100m3/d。

5 結(jié)束語(yǔ)

深度處理中水回用的運(yùn)行，通過(guò)增加三種膜裝置前的分級(jí)過(guò)濾和自動(dòng)調(diào)壓，系統(tǒng)采用變頻調(diào)節(jié)，有效提高系統(tǒng)運(yùn)行效率，減緩了膜的污堵，降低了化學(xué)清洗頻率，延長(zhǎng)了膜的使用壽命，避免了因更換濾芯檢修而停車(chē)的問(wèn)題，確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。