大型化工廠污水深度處理的新思路

摘 要:首先闡述我廠化工污水的現狀，然后論述回用水的用途，回用所采用的技術等。通過介紹污水回用技術的基本原理、污染物去除機理、主要性能與和基本流程，探討化工污水經深度處理工藝，以達到回用于生產的目標。化工污水深度處理可有效去除廢水中的有機物、色度、硬度和大部分離子，出水優于新水，投資省，運行成本低，占地面積小。一方面減少廢水排放，減輕環境污染;另一方面降低生產成本，節約水資源。

關鍵詞:化工污水深度處理纖維過濾微慮反滲透

中圖分類號:X703文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)05(b)-0123-03

隨著我國經濟的迅速發展，工業進程的加快，水資源的緊缺及水污染的日趨加劇已經成為工業發展的制約因素。新疆獨山子石化公司對已達標排放的化工廢水作深度處理，去除其中的有機物、色度、硬度和大部分離子，達到生產工藝用水標準，有效實現化工廢水回用于生產，在一定程度上緩解當地水資源匱乏等矛盾。污水深度處理及回用是一項有著深遠意義的節水及環保舉措。

1 化工污水現狀

化工污水主要特點為富含石油類，COD、濁度高且變化范圍大。經過“老三套”污水處理裝置生化處理后，易被生物分解的有機物已經得到較為充分的降解去除，出水中的COD物質大部分為難生化降解的大分子有機物和芳香族化合物，但還存在部分生化中間產物，且含鹽量較高，和工業新鮮水相比其電導率最高可達到2倍以上(工業新鮮水電導率一般為300～500μs/cm左右)。因此，回用難度很大。

2 污水回用方向

針對不同的回用方向，確定回用水水質需根據水源水質、水量狀況、回用技術工藝可行性、投資、運輸費用及水價等因素綜合考慮，探求最佳的處理方案，確保處理系統高效、穩定、可靠運行，并取得最大的經濟效益。化工企業的用水主要有四方面:(1)生產工藝過程及鍋爐用的脫鹽水及軟化水，水質要求較高;(2)循環冷卻水系統補充水，用水量較大;(3)生產輔助設施用水，一般充當化工新水，達到新水標準即可;(4)生活用水及其它雜用水。

3 工藝流程簡介

3.1 工藝說明

從污水處理裝置經“老三套”處理的污水，經提升后首先進入生物濾池，然后進入生物濾池出水貯存池暫存，用于生物濾池和纖維過濾器的反沖洗。為了節省提升次數，在纖維過濾和微濾之間不設中間水池和二次提升，從纖維過濾器出來的水之間經管道進入微濾裝置。纖維過濾器的反洗用水也因此使用生物濾池的出水。微濾裝置的出水經微濾出水貯存池暫存后經加壓后供給反滲透裝置，反滲透處理過的水可達到回用鍋爐給水或循環水的要求，反滲透的濃水達標排放。為了防止微生物在纖維過濾器內滋生造成濾料板結，在生物濾池的出水總渠上設有次氯酸鈉投加點，對生物濾池的出水進行消毒。預處理水經反滲透處理后，其濃水中各種離子被濃縮4倍，因此在進入反滲透系統前需加阻垢劑以防止反滲透濃水側結垢。反滲透系統采用的是復合膜，這種膜對氯只能耐受1000ppm·hr。由于透過水中含有余氯，因此需要在反滲透給水中投加還原劑，脫除給水中的余氯，保護反滲透膜免遭不可逆轉的氧化損壞。

3.2 污水深度處理流程圖(圖1)

4 工藝原理及關鍵技術

(1)采用曝氣生物濾池(BFA)作為雙膜前的第一道預處理工藝，其工作原理是在濾池內放置直徑只有粒徑為3～5mm的多孔濾料－陶粒作為生物群落的附著繁殖載體，通過設在濾層下面的配氣系統(也有置于濾層中間者)向生物群落供氣(氣源為鼓風機)。其技術特征是在濾池內充填特殊的陶粒填料，具有巨大的比表面積，可附著很大的生物量，對與低濃度有機污染水具有較好的凈化效果。對污水的凈化除主要依靠濾料上的生物膜降解有機物外，濾層內還截留了大量類似活性污泥的懸浮生物，對污染物質也具有吸附、降解作用。它成功地降低了原水中的COD、NH3-N、NO2，提高出廠水的水質和生物穩定性。曝氣生物濾池具有流程筒單，水力負荷及容積負荷大，占地小，投資省，運行成本較低，出水水質好等優點。但是，它的池體結構較復雜，設備較多，自動化程度較高，要求較高的建造質量及運行管理水平(圖2)。

(2)從BAF出來的水中含有大量的微生物和細菌，會在后續的過濾器中繼續存在，并被大量截留在濾料中，這樣就很容易造成濾料的板結。因此在BAF之后設置高效纖維過濾器，纖維濾料的纖維絲可以做得很細，解決了粒狀濾料的過濾精度受濾料粒徑限制等問題。微小的濾料直徑，極大地增加了濾料的比表面積和表面自由能，增加了水中雜質顆粒與濾料的接觸機會和濾料的吸附能力，從而提高了過濾效率和截污容量，可有效的去除水中的懸浮物，并對水中的有機物、膠體、鐵、錳、油類等有明顯的去除作用。具有過濾速度快、精度高、截留容量大、操作方便、運行可靠、不需特殊維護等優點。

(3)由于化工廢水水質復雜、水量變化大，為此根據原水水質條件，采用Microza壓力式外壓維濾膜作為反滲透的預處理，膜材料為(聚偏二氟乙烯)，預計其PVDF膜的使用壽命至少為10年，具有“海綿狀”結構。以下圖片顯示“海綿狀”微濾膜與一般微濾膜不同的結構，它具有“海綿狀”高度水晶狀的均一結構，整層膜都起分離功能，去除水中的生物污染物、顆粒水、膠體、濁度、細菌，以滿足反滲透系統的進水水質。而一般的微濾膜起分離作用的只是其膜層的外表面，起分離作用的膜厚度不到膜層表觀厚度的1/20，且極易破損和劃傷，相比較其機械強度、化學抵抗力及使用壽命遠小于“海綿狀”微濾膜。“海綿狀”微濾膜具有抗污染能力強(特別是對有機物和生物污染)，化學性能穩定，機械強度高，可恢復性能好等特性，對水質適應范圍寬，系統安全可靠，運行成本低，綜合經濟效益高等特點(圖3)。

(4)反滲透系統是脫鹽的關鍵。反滲透膜采用美國海德能低污染反滲透膜元件LFC3-LD，是在傳統芳香族聚酰胺基礎上，對膜表面進行了根本性的化學改進，在膜表面進行PVA復合涂層技術，將膜表面的電性有通常的負電性改為電中性，從而使RO(反滲透)進水中的負電、正電、中性、兩性污染物在膜表面上的吸附性大大減弱，使膜水通量保持穩定。此外，膜表面與水的接觸角由原先的62度降低到47度，增強了膜的親水性，提高了膜對膠體、有機物、金屬離子的抗污染能力。反滲透膜的透過機理有氫鍵理論、選擇性吸附－毛細管流理論、溶解擴散理論等，目前尚未見有一致公認的解釋，其中以選擇性吸附—毛細管流理論常被引用。該理論以Gibs吸附式為依據，認為膜表面由于親水性原因，能選擇吸附水分子而排斥鹽分，因而在固—液界面上形成厚度為兩個水分子(1nm)的純水層。在施加壓力作用下，純水層中的水分子便不斷通過毛細管流過反滲透膜。膜表皮層具有大小不同的極細孔隙，當其中的孔隙為純水層厚度的一倍時，稱為膜的臨界孔徑，可達到理想的脫除效果(圖4)。

5 進出水水質比較

進出水水質情況見表1。

化工污水經深度處理COD的去除率平均為95.46％，去除率較高，在后期經過調整工藝運行參數(前加氯)，使其去除率效果更加穩定。對油平均脫除率達93.09％，脫除率較高且穩定，對電導率脫除率平均為97.84％，對二價離子基本上有100％的去除率，對總硬、總溶固、SiO2等也有較高的去除率，但產水異養菌偏高，平均為20個/ml，超出回用循環水＜10個/ml的要求。從總的效果看是比較好的，達到了既定目標。

6 結論

該項工藝技術在實際應用上，具有耗能低，工時少，材料價格低廉，處理水準高，運行費用低等優勢。經該項工藝處理過的水，水質優于自來水，達到鍋爐用水標準，無需再進行除鹽軟化。化工污水深度處理后，可以基本上將廢水全部回收利用資源化，減輕了對水資源消耗的同時，也減輕了對環境的污染，在在水資源的匱乏、經濟持續增長、人口增多的今天，化工污水深度處理所產生的環境效益和社會效益也非常顯著。

參考文獻

[1] 宋余輝《工業污水回用工藝技術方案選擇》2007年.新疆石油化工第一卷第2期第43－47頁.

[2] 孫健《工業凈化水庫改擴建工程設計與施工總結》2007年新疆石油化工第一卷第4期第26－30頁.