中水回用技術(shù)的研究

郭 杰，張俊杰，趙建威

（河北冀衡集團(tuán)有限公司，河北 衡水053000）

0 引 言

河北冀衡集團(tuán)有限公司藥品生產(chǎn)污水成分復(fù)雜，處理步驟繁瑣，合格后因鹽分和其他雜質(zhì)含量高無法回用，每天產(chǎn)生的污水約600 t、鹽分約為4 500 mg/L，需要把鹽分稀釋到2 000 mg/L以下后，才能送污水廠深度處理（處理費(fèi)為2.21元/t）。藥業(yè)只是縮影，各企業(yè)過量開采地下水，使水資源嚴(yán)重匱乏，為此政府引入長江水經(jīng)自來水公司處理后以近9元的價(jià)格供工業(yè)用水，并限期關(guān)閉企業(yè)自備井。繼續(xù)超量使用高價(jià)水，經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)大，因此選擇中水回用，即污水再處理達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)來解決用水問題。

1 待處理原水基本情況

（1）生化后MBR膜出水經(jīng)譜尼測試后SS值（固體懸浮物濃度）為66，懸浮物較多；COD值為250左右；BOD5值為41；鈣鎂離子為173；鹽分為4 500 mg/L左右；生物菌有分泌物，具有粘度。

（2）將MBR出水經(jīng)各種預(yù)處理后進(jìn)入RO膜回收系統(tǒng)進(jìn)行脫鹽處理，產(chǎn)水回用，濃鹽水蒸發(fā)。

（3）帶著原水檢測數(shù)據(jù)和要求走訪專業(yè)環(huán)保公司，查看案例等。

2 工藝路線

經(jīng)綜合分析，確定最佳的工藝路線為預(yù)處理+膜處理。

2.1 預(yù)處理

采用多介質(zhì)、臭氧氧化、陽床脫硬度、超濾去除大分子。多介質(zhì)采用不同粒度的石英砂，形成過濾床，原水在此可攔截大量懸浮物；臭氧氧化塔內(nèi)有陶粒和稀有金屬涂層作為催化劑，多介質(zhì)水進(jìn)入后在臭氧催化氧化的作用下，進(jìn)行COD降解；臭氧產(chǎn)水經(jīng)弱酸陽床吸附水中的硬度后進(jìn)入超濾膜，超濾膜過濾精度為0.03 μm，可攔截大分子有機(jī)物和SS，超濾膜有反洗和藥洗功能，可洗去粘附在膜絲上的異物。

2.2 膜處理

超濾產(chǎn)水經(jīng)過20 μm過濾器后經(jīng)高壓泵加壓至1.5 MPa后進(jìn)入一級RO，一級RO產(chǎn)水進(jìn)入回用水系統(tǒng)，濃水經(jīng)高壓泵加壓至3.5 MPa后進(jìn)入二級RO，二級RO產(chǎn)水進(jìn)回用水系統(tǒng)，濃鹽水進(jìn)蒸發(fā)系統(tǒng)。

3 運(yùn)行調(diào)試過程

MBR出水SS值是指水中的懸浮物，懸浮物中帶有膠體、小顆粒污泥、生物菌排泄物等對超濾膜、RO膜都會造成污堵和損傷，所以MBR出水（即原水）要經(jīng)過芬頓系統(tǒng)的PAM進(jìn)行絮凝沉淀，去除原水中的SS，但PAM進(jìn)入RO卷式膜內(nèi)會填充在膜孔間，與膜徑形成整體，堵塞膜孔，對RO膜造成不可逆轉(zhuǎn)的損傷，因此進(jìn)入中水膜前盡量減少PAM（聚丙烯酰胺）的使用，但是經(jīng)幾天的運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，降低PAM使用量會造成一些特別細(xì)微的懸浮物無法沉淀，不符合進(jìn)入中水處理系統(tǒng)的水質(zhì)要求。

經(jīng)查閱相關(guān)資料，找到一種無機(jī)高分子聚合物PAC（聚合氯化鋁），在芬頓絮凝時(shí)使用可以使由于減少PAM的用量造成無法沉淀的細(xì)微懸浮物沉淀下來，出水肉眼可見較為清澈，而PAC又不會影響RO膜的使用。

經(jīng)過絮凝處理后的原水經(jīng)過多介質(zhì)處理后進(jìn)入氧化塔，按原工藝多介質(zhì)每天反沖洗1次，但運(yùn)行不到10 h多介質(zhì)的進(jìn)出水就形成了壓差，而且出水水質(zhì)較渾濁，需要縮短反洗時(shí)間。分析應(yīng)為當(dāng)生化系統(tǒng)負(fù)荷過高時(shí)MBR出水水質(zhì)中容易帶出一些肉眼不可見的生物分泌物，經(jīng)過多介質(zhì)流床聚集后形成可以堵塞砂濾通道的黏性物質(zhì)，同時(shí)水流速度過快致使一部分肉眼可見雜質(zhì)穿過砂層進(jìn)入下工序，如果單純降低泵流速又達(dá)不到整體出水量，于是將多介質(zhì)過濾罐由原來開一備一使用改為并聯(lián)使用，這樣把泵出口壓力分解到2臺多介質(zhì)罐，降低了進(jìn)水壓力，保證了流量，同時(shí)更好地?cái)r截SS。根據(jù)進(jìn)出水形成壓差的時(shí)間和水流速度，將反洗時(shí)間調(diào)整為8 h，多介質(zhì)運(yùn)行正常。后期生化系統(tǒng)擴(kuò)增后，出水水質(zhì)好轉(zhuǎn)，后續(xù)運(yùn)行壓力降低，反洗時(shí)間可以延長。

中水經(jīng)底部進(jìn)入氧化塔，臭氧自底部另一進(jìn)口經(jīng)布?xì)獗P與水充分結(jié)合，水體到中上部開循環(huán)口進(jìn)泵，泵出口又從底部進(jìn)入塔內(nèi)，如此循環(huán)液位越來越高達(dá)到出水口進(jìn)入下工序。

由于生化超負(fù)荷生產(chǎn)的出水SS值、生化出水COD值均高于設(shè)計(jì)值，多介質(zhì)等預(yù)處理不能到達(dá)預(yù)期處理效果造成給水水質(zhì)變化，后續(xù)氧化塔出水雖然COD不高，但氧化分解后會產(chǎn)生一部分懸浮物，造成超濾膜污堵過快（離線化學(xué)藥洗原定1個月，但第1次用了6 d便需藥洗了），因此需要停止進(jìn)水。

分析其原因?yàn)槌粞跹趸Ч粡氐?，有部分粘性物質(zhì)沒有被氧化掉，為此加大臭氧的通入量，但效果不明顯，經(jīng)仔細(xì)分析臭氧氧化特性：對飽和鍵有機(jī)物氧化效果差，需要延長氧化時(shí)間和增強(qiáng)氧化效果。

隨后打開氧化塔頂部人孔查看罐內(nèi)氧化情況，發(fā)現(xiàn)水流和氣泡混合緩慢，效果一般，為解決這一問題將氧化塔的循環(huán)泵進(jìn)行了更換，流量由原來32 m3/h增大到50 m3/h，這樣在相同時(shí)間內(nèi)增強(qiáng)了氣水兩相混合反應(yīng)效果，使氧化更加徹底。

為減少超濾膜的藥洗，在弱酸陽床前增加3只大通量濾芯，目的是攔截氧化后沉淀物對超濾膜的影響。

超濾是RO膜前最后一道屏障，原工藝是超濾產(chǎn)水進(jìn)入RO系統(tǒng)，濃水回到原水箱，經(jīng)多介質(zhì)和氧化后再回到超濾，為減少廢水中的雜質(zhì)，保護(hù)RO膜，所以由原來的回原水箱改為回生化系統(tǒng)，讓生物去降解濃水中的有機(jī)物，這樣能及時(shí)排走大分子有機(jī)物，有效保護(hù)超濾膜。

另外把超濾反洗間隔時(shí)間由35 min改為25 min，可以把粘附在膜絲外表的污染物快速洗掉，避免藥洗對膜絲的危害。

運(yùn)行一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)RO膜進(jìn)水壓力增長較快，出水水質(zhì)變差，證明仍然有其他的物質(zhì)污堵了RO膜，過膜壓力增長到設(shè)計(jì)上限的時(shí)間比原計(jì)劃的增長時(shí)間縮短了不少，為保護(hù)RO膜，降低了RO段間增壓泵的頻率，避免由于高壓對膜形成背壓，造成膜組不可逆損傷（在反滲透水處理領(lǐng)域，背壓指的是產(chǎn)品水側(cè)的壓力大于給水側(cè)的壓力的情況）。

同時(shí)把RO回流閥開到最小，濃水閥盡量開大，使大分子有機(jī)物盡量排出系統(tǒng)，這樣使產(chǎn)水水質(zhì)達(dá)到：COD<20、鹽分約為200 mg/L、氨氮幾乎檢測不到，優(yōu)于地下水指標(biāo)。另外還選用了最好的RO膜清洗藥劑，有效地起到了對膜的清洗。

同時(shí)從源頭把關(guān)，把各車間送來的廢水生產(chǎn)任務(wù)進(jìn)行協(xié)調(diào)分配，對產(chǎn)量大、生產(chǎn)任務(wù)緊張的優(yōu)先處理，對難降解、成分復(fù)雜的廢水在預(yù)處理工序延長停留時(shí)間，達(dá)到開環(huán)斷鏈效果，讓其生物降解更加充分。

4 效 益

4.1 節(jié)水方面

（1）減排污水廠量

目前只有少量的地溝水、葉酸精制母液成分復(fù)雜不能進(jìn)中水系統(tǒng)，需芬頓后外排，每天水量<100 t，這樣每天由原來的1 300 t減少到現(xiàn)在的100 t左右，年可節(jié)省外排水費(fèi)用約：

（1300-100）×30d×11月×2.21元=875160元。

（2）減少外購水量

中水回用產(chǎn)水量每天約540 t，按外購水價(jià)格9元/t計(jì)算，每年節(jié)省費(fèi)用：

540 t×9元×30 d×11月=1 603 800元。

4.2 芬頓節(jié)省藥劑費(fèi)用

生化系統(tǒng)平均出水量約600 t/d需要芬頓處理，該工藝古老而成熟，能耗和藥劑用量很透明化，芬頓的運(yùn)行費(fèi)用約15元/t水。

中水臭氧運(yùn)行后生化系統(tǒng)出水直接進(jìn)中水，省去了芬頓環(huán)節(jié)，而臭氧氧化的成本約4.5元/t水，這樣年節(jié)約費(fèi)用約：

4.3 中水回用投資及運(yùn)行費(fèi)用

處理量為600 t/d，運(yùn)行費(fèi)用（包含膜折舊）約9元/t水，這樣每年為：

項(xiàng)目整體投資預(yù)算892萬，按10年折完每年費(fèi)用為89.2萬元，這樣每年投入費(fèi)用為：

1 782 000+892 000=2 674 000元。

4.4 合計(jì)

合計(jì)年降低費(fèi)用約：188萬元。

5 結(jié) 語

經(jīng)過一系列的改造和長達(dá)2個月的摸索調(diào)試運(yùn)行，不斷優(yōu)化工藝路線，終于使整個中水回用流程達(dá)到了雙方的滿意，出水指標(biāo)更是優(yōu)于地下水，達(dá)到了預(yù)期要求：生化系統(tǒng)出水不再需兌水外排，全部用于生產(chǎn)回用。