基于浸沒式超濾膜的循環(huán)冷卻水排污水回用技術(shù)

高培

（山東省環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究設(shè)計(jì)院有限公司，山東 濟(jì)南 250013）

化工行業(yè)的污水排放量排名一直居高不下，如果可以將處理后達(dá)標(biāo)的廢水循環(huán)利用，可以大量地節(jié)省水資源，為綠色生產(chǎn)節(jié)能出自己的一份力，降低工廠的生產(chǎn)成本。有些化工廠因?yàn)樯a(chǎn)要求的特殊性，排放的污水含鹽量過高，這些工廠產(chǎn)生的污水在排放之前就應(yīng)做好回收處理，污水排放不達(dá)標(biāo)的工廠需要更換原本的污水排放裝置，采用生物技術(shù)進(jìn)行再生處理，解決污水無法回收的問題[1]。

利用循環(huán)冷卻水系統(tǒng)把排放后的污水進(jìn)行補(bǔ)充水回用過濾，降低污水的排放量，增加水的利用率。常規(guī)的物理方法處理的污水含有很多防腐劑和除垢劑等化學(xué)成分，化學(xué)方式處理污水雖然去除了水中有害的化學(xué)物質(zhì)，但是卻容易留下大量的鹽，將污水排放出去還是容易造成環(huán)境污染，按照我國現(xiàn)在每小時(shí)平均200t-350t 的污水排放量，對環(huán)境造成的破壞幾乎是不可逆的。很多工廠只能將污水排放到特定的污水處理廠進(jìn)行處理，費(fèi)用高昂且每日的處理量是有限的，使用浸沒式超濾膜的循環(huán)冷卻水進(jìn)行污水處理，可以輕松的實(shí)現(xiàn)無污染殘留排放，具有長久的利用優(yōu)勢。

1 優(yōu)化超率裝置過濾器

在工業(yè)生產(chǎn)的過程中，生產(chǎn)機(jī)械和設(shè)備會散發(fā)大量的熱能，及時(shí)地進(jìn)行冷卻才能保證正常的生產(chǎn)，冷卻水就是用來保證工程正常生產(chǎn)的重要部分[2]。冷卻水在使用過程中會蒸發(fā)一部分，因此需要不斷的加入新的水來維持冷卻效果，水蒸氣的蒸發(fā)是不會帶走水中的鹽分的，因此，冷卻水隨之使用時(shí)間的增加，含鹽量也不斷增加，針對循環(huán)水中含鹽量高的特點(diǎn)，使用滲透法可以去除水中大部分的鹽分，反滲透裝置的排污流程如圖1 所示。

圖1 循環(huán)水反滲透排污流程

如圖1 所示，與傳統(tǒng)方法相比，浸沒式超濾膜的循環(huán)冷卻水排污水回用技術(shù)有兩次機(jī)組水循環(huán)系統(tǒng)，兩次過濾?？蓪⑺械暮土亢秃}量降低到1mg/L，反滲透技術(shù)的運(yùn)用正是為了達(dá)到這種目的，反滲透技術(shù)原本是為了解決淡水量不足的問題，在高壓滲透的壓力下將水和其他物質(zhì)進(jìn)行物理分離，將反滲透裝置應(yīng)用到污水過濾中，應(yīng)先優(yōu)化過濾器，在進(jìn)入高壓泵進(jìn)行反滲透之前，使用過濾器進(jìn)行過濾，將直徑為1 微米以上的物質(zhì)過濾出去，保證脫鹽處理的水質(zhì)穩(wěn)定。過濾雜質(zhì)越多阻力也會隨之增大，為保持進(jìn)水和出水的壓力差可達(dá)到0.05Mpa 以上，應(yīng)經(jīng)常清洗過濾器。反滲透組件是反滲透技術(shù)提高脫鹽率的關(guān)鍵，反滲透組件的膜組采用浸沒式超濾膜，化學(xué)穩(wěn)定性和脫鹽率都很高[3]。

污水出游的工藝工分為三步，基于油脂的密度首先采用沉淀方式進(jìn)行第一步脫油，在脫鹽后的污水中加入混凝劑，混凝劑可以快速達(dá)到油水分離的效果，油脂和油脂中包裹的雜質(zhì)會迅速的漂浮在水表面，通過二次機(jī)器過濾將油脂和雜質(zhì)過濾出去，使用硬顆粒過濾介質(zhì)吸附水中的剩余油脂，將污水中的油含量降低到小于3mg/L 后再使用浸沒式超濾膜進(jìn)行懸浮微粒去除，水中的鹽和油脂去除之后，再分離出有害的細(xì)菌和有機(jī)物質(zhì)，最終將油含量和濁度降低到符合排放要求。

2 采用二級超濾膜進(jìn)行COD 去除

通過上一步基礎(chǔ)的脫鹽脫油處理，可以通過二次的過濾系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的雜質(zhì)處理。浸沒式超濾膜排污水回用使污水在反滲透作用截留雜質(zhì)，在此過程中，去除水中的溶解于水的溶解鹽，而細(xì)菌病毒和油脂物質(zhì)只能去除一部分，想要達(dá)到污水有害物質(zhì)的去除率在97%以上，需要提高出水的電阻率。電阻率至少達(dá)到0.5 M°cm 才說明污水可以進(jìn)入循環(huán)利用階段，一級除鹽工藝在用反滲透方法，整個(gè)污水處理的過程在常溫環(huán)境中進(jìn)行，污水在淡化鹽分和去除有害物質(zhì)的過程中，沒有發(fā)生任何化學(xué)物質(zhì)的改變[4]。但進(jìn)行COD 去除就要使用化學(xué)藥劑和酸堿綜合，化學(xué)藥劑使用不當(dāng)容易在使用過程中引發(fā)二次污染，傳統(tǒng)的處理方法就經(jīng)常造成化學(xué)廢液有害物質(zhì)超標(biāo)，在一級脫鹽的廢水中再次加入混凝劑，再加入0.2Mg/L 的助凝劑，使用機(jī)器進(jìn)行快速攪拌，等待混凝劑和助凝劑與廢水充分融合之后，靜置沉淀促進(jìn)絮體的沉降[5]。COD 去除后，循環(huán)水的濁度在一定程度上也會降低。

3 測試實(shí)驗(yàn)

為了驗(yàn)證本文提出的循環(huán)冷卻水污水排回用技術(shù)的污水處理能力，設(shè)計(jì)對比實(shí)驗(yàn)，對比MBR 膜法排污水回用技術(shù)、活性炭過濾技術(shù)和本文的循環(huán)冷卻水污水排回用技術(shù)的污水處理能力。

3.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)為某污水處理廠，原水溫度控制在25℃-30℃之間。最為實(shí)驗(yàn)對象的污水儲存在三個(gè)高效澄清池中，編號分為1號池、2 號池、3 號池。使用的實(shí)驗(yàn)裝置名稱有污水抽吸泵、次氯酸鈉清洗泵、抽吸控制閥門、酸化學(xué)清洗泵、鼓風(fēng)機(jī)、供水控制閥門和反洗箱。裝置簡易示意圖如圖2 所示。

圖2 實(shí)驗(yàn)裝置示意簡圖

過濾實(shí)驗(yàn)裝置的膜組件使用的是蘇科的PTFE－MB 膜組件。需要5 個(gè)膜通量為25～35 L/(m2·h)的SPMW－13128 膜組件，每組實(shí)驗(yàn)使用20m2的膜組件。共需要3 組膜組件，膜組件的具體參數(shù)如表1 所示。

表1 PTFE－MB 膜組件的規(guī)格和參數(shù)

在實(shí)驗(yàn)中，每天進(jìn)行一次濾池進(jìn)出的水量和出水的水質(zhì)。水溫采用溫度計(jì)進(jìn)行檢測，系統(tǒng)每天將膜壓、溫度和耗電量等數(shù)據(jù)顯示出來，以便隨時(shí)進(jìn)行調(diào)試。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

使用型號為2I00N 的濁度儀進(jìn)行濁度測定，對比三個(gè)水池中的污水經(jīng)過排污水回用技術(shù)處理后的濁度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示，通過三種方法對同樣污染程度的污水進(jìn)行排污水回用技術(shù)處理，本文設(shè)計(jì)的循環(huán)冷卻水排污水回用的方法在第4 天就將污水中的有害物質(zhì)排除干凈，進(jìn)水濁度在2.5NTU 的條件下，本文方法的去除率高達(dá)90%以上，而MBR 膜法排污水回用技術(shù)將濁度從2.5NTU 降低到0.5NTU，去除率為80%，而活性炭過濾技術(shù)的污水處理技術(shù)與MBR 膜法排污水回用技術(shù)差不多，在第2 天到第3 天還出現(xiàn)了濁度上升的現(xiàn)象，排污效果十分不穩(wěn)定。

圖3 濁度效果對比

COD 為污水處理中衡量水中有機(jī)物含量的指標(biāo)，有機(jī)物中如果不溶性COD 含量太高，則即使污水達(dá)到排污標(biāo)準(zhǔn)也可能無法循環(huán)利用，因此，在本次實(shí)驗(yàn)中，還檢測了水中COD 含量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4。

圖4 COD 含量去除效果

由圖2 可知，本文設(shè)計(jì)的方法將初始80mg/L 的COD 含量在實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi)降低到了10 以下，并且去除過程是平滑的下降曲線。MBR 膜法排污水回用技術(shù)在降低COD 含量的最終結(jié)果是由80mg/L 降低到30mg/L，COD 含量依舊在15 mg/L 以上，不符合排放的標(biāo)準(zhǔn)。而活性炭過濾技術(shù)的污水處理技術(shù)也沒有將COD 含量降到標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，這兩種方式處理后的污水很大程度上依舊不能循環(huán)利用，造成能源的浪費(fèi)。

結(jié)束語

本文對冷卻水的排污水回用技術(shù)的提升起到了推動作用，浸沒式超濾膜的使用后增加了過濾效果，降低了污水的濁度，平衡了污水的酸堿性。在污水處理的過程中減少了二次污染，污水處理能力比傳統(tǒng)方法更高，符合當(dāng)下環(huán)保綠色的生產(chǎn)主題。