双膜技术在工业废水回用领域的应用

双膜技术在工业废水回用领域的应用

摘要:本案例是运用双膜技术对冷却塔的排污水进行深度处理,使之具有回用价值,产水作为冷却塔冷却循环水的补充水,从而节约了水资源,为工厂创造了经济价值。

关键词:废水回用超滤与反渗透双膜技术

某化工厂的冷却塔排污水原先是输送至废水站处理之后排放的,现在由于厂内水资源供给的限制以及工业用水水价等多方因素制约着企业的可持续发展,为此,企业充分考虑利用排放废水,拟对其进行深度处理,使之能够达到循环水补充水的标准,以减少取用新鲜水量的目的。

1 工艺流程的选用

1.1 原水水质及出水水质要求

1.2 确定工艺流程

根据此排污水浊度、电导率、硬度较高的特点,选用混凝沉淀工艺作为预处理,降低浊度和COD的指标,使之满足膜的进水要求,之后选用超滤作为进一步过滤以及降低COD去除有机物的目的,最后通过反渗透膜将含盐量降低满足循环补充水用水要求。

工艺流程:

2 设计要点及主要设备选型

2.1 设计要点

(1)本项目的原水处理量为1080 m3/d。(2)预处理必须满足超滤的进水条件,主要的指标是①悬浮物颗粒SS＜20 mg/l;②浊度＜5;③CODCr＜50 mg/l③pH2～10。(3)超滤的产水须满足反渗透的进水条件,主要的指标是①浊度＜1;②SDI值＜3;③CODCr＜15 mg/l③pH3～10

⑤余氯≤0.1 mg/l。(4)整个系统的水回收率控制在60%以上。

2.2 主要设备选型

2.2.1 超滤膜的选择及设计参数

(1)选择外压式中空纤维式膜组件。(2)选择聚偏氟乙烯(PVDF)材质的膜组件。(3)采用循环过滤的运行方式。(4)在超滤之前设置100μm 叠片式自清洗过滤器以防止膜组件中混入异物而导致发生膜丝损伤、切断的情况。(5)设计参数。

设计膜通量:45 L/m2·hr;膜面积:50 m2/pcs;系统水回收率90%;

反洗水通量:100 L/m2·hr;反洗频率:30 min;一天进行一次化学加强反洗。

2.2.2 反渗透膜的选择及设计参数

(1)采用抗污染反渗透膜。(2)采用一级二段的反渗透设计工艺。

一级反渗透膜设计能满足产水电导率的要求,并且二段膜的排列可使系统的回收率达到75%左右。(3)进反渗透膜之前投加的药剂种类:①还原剂(亚硫酸氢钠);②阻垢剂;③盐酸。(4)设计参数:设计通量:20 L/m2·hr;系统回收率:75%;系统脱盐率:97%。(5)设置自动清洗功能。(6)为防止水锤现象对膜元件产生冲击,高压泵后设置电动慢开阀。

3 主要监测数据及效果评价

在调试后的两周运行观察期内,对各个处理阶段的关键指标进行了监测,具体结果如下。

3.1 预处理系统

取砂滤的产水进行分析,主要检测CODCr、SS、浊度和油分四个指标,结果CODCr60 mg/L、SS6 mg/L、浊度0.55NTU、油分检测不出。此数据可以看出,经过混凝沉淀+过滤的工艺可以将原水中较高的浊度和COD值降至超滤允许的进水值范围内。

3.2 超滤系统

(1)运行压差的变化对超滤产水量的影响运行压差对于超滤系统的整个运行状况有着重大的影响。通过观察运行压差的变化来决定超滤的反洗频率以及化学清洗频率。在运行初期运行压差较小,在经过1天左右的运行后跨膜压差慢慢上升,从开始的0.07 MPa上升到0.1 MPa,此时产水量略有下降。经过用次氯酸钠进行化学加强反洗,压差

和产水量又恢复到原先的状态。因此原先设定的超滤30 min反洗周期以及一天一次化学加强反洗频率是适用的。(2)超滤出水SDI值在运行过程中,超滤出水的SDI值在一定范围内波动,但不超过4.5,平均值在3.0以下。满足反渗透进水SDI小于3的要求。(3)超滤出水COD 值超滤可以进一步去除水中的CODcr,超滤出水的COD在12 mg/l左右,去除率在80%左右。

3.3 反渗透系统

(1)反渗透产水量反渗透产水水量比较稳定,平均值能够达到20 L/m2·h以上,其水回收率也在75%以上。满足工艺需求。(2)反渗透进水余氯值反渗透进水的在线ORP仪表显示氧化还原电位在100 mv以下。并且用余氯计检测不出有余氯,说明还原剂投加量足够。(3)反渗透出水电导率经过2周的运行可以发现以超滤膜为前处理的反渗透系统运行比较稳定,脱盐率始终保持在97%以上,出水电导平均值在60μs/cm。

3.4 最终出水指标汇总

取反渗透的产水作为最终出水,送实验室分析,数据如表2。

4 结语

通过对某化工厂冷却塔排污废水回用项目案例的分析可得到以下结论。

(1)超滤能够有效地去除部分水中难以生化降解的溶解性有机物质、降低COD。超滤作为反渗透的前处理能够满足反渗透的进水条件。(2)超滤+反渗透的双膜废水处理工艺能够达到预期的处理效果,出水水质完全满足循环冷却水补水的用水要求。(3)系统总回收率满足60%以上的要求。超滤出水量达到45 L/m2·h,回收率90%以上;反渗透出水量达到20 L/m2·h,回收率75%以上。(4)系统运行稳定,验证了双膜技术在此废水回用领域的可行性和合理性。

参考文献

[1] 彭跃莲,秦振平,孟洪,等.膜技术前沿及应用工程[M].北京:中国纺织出版社,2009:131-133.

[2] 蒋克彬,彭松,陈秀珍,等.水处理工程常用设备与工艺[M].北京:中国石油出版社,2010:425-430.