超頻振動(dòng)膜在污水處理廠濃水處理中的應(yīng)用

施勤章

（上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）第十市政設(shè)計(jì)院有限公司,甘肅蘭州 730030）

1 工程概況

上海市崇明區(qū)固廢處置園區(qū)入駐企業(yè)主要從事生活垃圾填埋、生活垃圾焚燒、動(dòng)物無害化處置等工作，各企業(yè)均在廠內(nèi)設(shè)置獨(dú)立的污水處理站來處理生產(chǎn)廢水，處理后的尾水排入北堡鎮(zhèn)港，執(zhí)行上海市地方標(biāo)準(zhǔn)《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T31962-2015）中的A 等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，由于各企業(yè)單獨(dú)處理污水運(yùn)行成本較高，且管理不便，擬在園區(qū)建設(shè)1座污水處理站，集中收集園區(qū)各企業(yè)的污水，由各企業(yè)預(yù)處理后的污水經(jīng)管網(wǎng)收集后進(jìn)入新建污水處理站統(tǒng)一處理排放。

污水處理站處理規(guī)模1800m3/d，污水處理采用“粗細(xì)格柵+曝氣沉砂池+膜格柵+調(diào)節(jié)池+水解酸化池+AAO 生物池+MBR 膜+納濾+反滲透”的工藝；污水處理中納濾和反滲透的濃水處理采用“反滲透+超頻振動(dòng)膜+化學(xué)除硬+MVR 結(jié)晶蒸發(fā)”的工藝[1]。處理后的尾水執(zhí)行上海市地方標(biāo)準(zhǔn)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》DB31/199-2018 的限值要求，最終經(jīng)現(xiàn)狀排水管道及排污口排至北堡鎮(zhèn)港。

2 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)

園區(qū)污水主要為生產(chǎn)廢水和生活污水，生產(chǎn)廢水均由各企業(yè)處理達(dá)到《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T31962-2015）中的A 等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)后排至污水處理站，污水處理站設(shè)計(jì)進(jìn)水COD≤500mg/L，BOD5≤350mg/L，SS≤400mg/L，氨氮≤45mg/L，總氮≤70mg/L，總磷≤8mg/L，溶解性總固體≤1500mg/L。

3 濃水量分析

根據(jù)污水處理系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)，污水處理段濃水為納濾系統(tǒng)和反滲透系統(tǒng)的濃水，其中納濾系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)水量75m3/h，設(shè)計(jì)產(chǎn)水量60m3/h，濃水產(chǎn)量15 m3/h，回收率80%；反滲透系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)水流量60m3/h，設(shè)計(jì)產(chǎn)水量45m3/h，濃水產(chǎn)量15m3/h，回收率75%，濃水總產(chǎn)量30m3/h。

4 濃水處理方案

該項(xiàng)目濃水處理采用“反滲透+超頻振動(dòng)膜+化學(xué)除硬+MVR 結(jié)晶蒸發(fā)”的工藝，各單元處理工藝的原理及設(shè)計(jì)參數(shù)分述如下：

4.1 反滲透系統(tǒng)

該項(xiàng)目濃水處理系統(tǒng)反滲透裝置設(shè)計(jì)進(jìn)水流量30m3/h，設(shè)計(jì)產(chǎn)水量18m3/h，回收率60%，膜通量16.13L（/m2·h）。設(shè)置1 組反滲透，每組5 個(gè)膜殼，每個(gè)膜殼內(nèi)6 個(gè)芯，單支膜面積37.2m2，膜總面積1116m2，壓力15.5MPa。

4.2 超頻振動(dòng)膜

超頻振動(dòng)膜過濾系統(tǒng)由扭力桿及其下端的超頻振動(dòng)器和上端的膜組件構(gòu)成。超頻振動(dòng)器發(fā)生偏心運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生一定的振幅，在膜表面流體產(chǎn)生強(qiáng)大的剪切力，防止膜孔堵塞，減少膜清洗次數(shù)，并能延長膜使用壽命。振動(dòng)膜組件內(nèi)部結(jié)構(gòu)是多層圓盤型鋼片，鋼片兩面貼上膜片，并保持間距讓進(jìn)液通過。

該項(xiàng)目濃水經(jīng)反滲透系統(tǒng)處理后的濃水量為12m3/h，故超頻振動(dòng)膜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)水流量為12m3/h，設(shè)計(jì)產(chǎn)水量7.2m3/h，回收率60%，膜通量16.00L/（m2·h）。設(shè)置8支超頻振動(dòng)膜，每支超頻振動(dòng)膜的膜面積50m2，膜總面積400m2。

4.3 除硬系統(tǒng)

該項(xiàng)目設(shè)計(jì)處理水量1800m3/d，其中焚燒廠垃圾滲濾液經(jīng)MBR 生化處理水的水量約400m3/d，冷卻塔循環(huán)排放水約800m3/d，其他廢水約600m3/d。三股水經(jīng)管網(wǎng)收集后至本項(xiàng)目污水處理站進(jìn)行處理，經(jīng)過納濾、反滲透、濃水反滲透及超頻振動(dòng)膜濃縮處理后，最終濃水量為96m3/d，按每天20 小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)，MVR蒸發(fā)量為4.8m3/h。

經(jīng)第三方資質(zhì)檢測機(jī)構(gòu)檢測，原水水質(zhì)中Ca2+和SO42+較高，約在2000mg/L 左右，經(jīng)濃縮后CaSO4幾乎達(dá)到飽和，所以必須進(jìn)行除硬，再進(jìn)入MVR 蒸發(fā)，否則飽和的硫酸鈣廢水進(jìn)入蒸發(fā)，就馬上結(jié)成難以除去的硫酸鈣垢，對(duì)蒸發(fā)器的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)造成極大影響。

針對(duì)本案水質(zhì)特點(diǎn)及處理工藝，采用“混凝沉淀”的工藝進(jìn)行除硬。首先將pH 調(diào)節(jié)至11.5 左右后，然后加入Na2CO3與Ca2+反應(yīng)形成CaCO3沉淀，通過化學(xué)沉淀將水質(zhì)中Ca2+離子濃度降低到50mg/L 以下，保證后續(xù)MVR蒸發(fā)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

設(shè)計(jì)流量按4.8m3/h 考慮，氫氧化鈉投加量5000mg/L，碳酸鈉投加量400mg/L，硫酸投加量450mg/L，PAM 投加量10mg/L，設(shè)置一體連續(xù)式除硬絮凝裝置1套。

4.4 MVR結(jié)晶蒸發(fā)裝置

針對(duì)納濾、反滲透裝置的濃水產(chǎn)量，為保證外排水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，該項(xiàng)目對(duì)納濾、反滲透的濃水經(jīng)除硬后進(jìn)入MVR 結(jié)晶蒸發(fā)裝置進(jìn)行處理，處理后的結(jié)晶鹽運(yùn)至垃圾填埋場進(jìn)行填埋，其主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下：

設(shè)計(jì)處理量5000kg/h，進(jìn)料溫度30℃，進(jìn)料總量4800kg/h，出料總量200kg/h，沸點(diǎn)溫升11℃，換熱面積450m2，冷卻水耗量70m3/h，裝機(jī)總功率442kW。

單蒸釜系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理量330kg/h，蒸發(fā)器類型搪瓷蒸發(fā)釜，換熱面積13.4m2，蒸汽耗量240kg/h，循環(huán)水耗量25m3/h，裝機(jī)功率12kW。

5 運(yùn)行數(shù)據(jù)分析

該項(xiàng)目濃水處理工藝采用“反滲透+超頻振動(dòng)膜+化學(xué)除硬+MVR 結(jié)晶蒸發(fā)裝置”，經(jīng)過項(xiàng)目的調(diào)試，濃水處理系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，超頻振動(dòng)膜的回收率＞60%，脫鹽率＞99%。

6 結(jié)論

通過“水解酸化+AAO 生物池+MBR+納濾+反滲透”的綜合處理工藝，可有效的處理垃圾滲瀝液類廢水，出水可以達(dá)到海市地方標(biāo)準(zhǔn)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》DB31/199-2018 的限值要求，同時(shí)可滿足尾水排入內(nèi)河對(duì)氯離子的限值要求。

隨著國家對(duì)環(huán)保越發(fā)重視，工業(yè)污水處理廠需重視高鹽廢水的處理，既要降低蒸發(fā)能耗，更要考慮減少污泥外排，減少化學(xué)藥劑的使用。濃鹽水的處理將是制約污水處理成本的關(guān)鍵技術(shù)，若直接將納濾、反滲透的濃鹽水進(jìn)行蒸發(fā)處理，不但處理規(guī)模大，而且處理過程中的能耗高。超頻振動(dòng)膜通過激振盤產(chǎn)生的振動(dòng)頻率及相應(yīng)扭角的高頻扭振運(yùn)動(dòng)，給組件內(nèi)部的膜片表面產(chǎn)生強(qiáng)大的剪切力，可防止膜堵塞，增加過濾效率，減少膜清洗的次數(shù)和化學(xué)藥劑的使用，從而延長膜的使用壽命。超頻振動(dòng)膜可作為工業(yè)廢水處理工程中濃水處理的濃縮技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)降低能耗，減少運(yùn)行費(fèi)用，具有較好的應(yīng)用前景。