有機污水處理產水回用技術的討論

遼寧大唐國際阜新煤制天然氣有限責任公司 遼寧阜新 123000

摘要：化工企業中，對污水進行處理是重要的工序，處理后污水一般直接排放。為了節約企業用水成本，減少排污成本，考慮將此廢水的回用處理。由于有機污水處理產水含有一定量微生物，膠體及一定COD，采用浸沒式超濾+反滲透處理工藝，取得了較好成果。

關鍵詞：有機污水處理產水；浸沒式超濾；反滲透

某公司生產廢水含有大量酚、氨等污染物，CODCr在3500mg/L左右。生產廢水經均量均質調節后，依靠混凝和剩余污泥生物吸附作用去除油份。除油后廢水進行厭氧生物處理、好氧生物處理、深度處理后送至回用水站進行除鹽回用處理。

1.裝置基本流程

結合有機污水產水的水質特點及其含有一定量微生物、膠體等微生物的特點，采用浸沒式超濾+反滲透的回用工藝。

1）預處理：由于裝置處理生物處理的產水，水中不可避免帶有大量微生物。為了避免微生物對膜系統造成污染，首先要進行殺菌處理。采用次氯酸鈉進行殺菌處理，可以有效減少外加離子的引入，降低后續膜系統負擔。

溫度是一個十分關鍵的設計參數。給水泵壓力、各段產水量平衡、淡水水質及難溶鹽的溶解度等各個設計參數均與溫度密切相關。作為一種粗略算法：給水溫度每降低10℃，給水泵壓力則需增加15%。各段產水量也受到溫度的影響。水溫增加時，位于RO系統前端的膜元件產水量增加，而后端的膜元件產水量下降。而水溫較低時，各段產水量較為均衡。水溫較高時，離子透過膜體的動能增加，因而系統透鹽率增加。水溫增高時，碳酸鈣的溶解度下降。水溫降低時，硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸鍶及二氧化硅的溶解度下降。為了保證冬季運行時系統溫度，殺菌后入水經換熱進入超濾系統。

2）超濾系統：超濾（簡稱UF）系統作為反滲透的前處理，系統一般由粗過濾器、超濾膜系統、反洗水泵、化學清洗裝置（與反滲透系統共用）、閥門、管道、所需的檢測控制儀表、信號變送器和就地控制盤柜以及必要的附件組成。經過超濾處理后的水質SDI≤3，能夠滿足反滲透的進水指標。由于裝置處理來水為深度處理出水，含有一定量微生物、膠體等污染物。為了提高超濾裝置的抗污堵性能，選用浸沒式超濾。

浸沒式超濾系統的主要特點如下：

①膜材料化學性能和膜的機械性能

聚偏氟乙烯膜材料在恒溫、恒濕、高潔凈度的環境下生產制造，機械強度高，化學穩定性好，耐pH及余氯范圍廣，具有更強的抗污染性能和清洗易恢復性。

②對進水的要求和適應范圍

當原水懸浮物含量或有機污染物含量高時，浸沒式不會像壓力式膜組件那樣容易造成污染物濃縮并堵死在壓力容器中及膜絲之間，因此浸沒式對懸浮物和有機污染物含量高或者波動大的系統更合適。

③膜清洗和化學品耐受性

浸沒式超濾由于在較低的壓力和較低的產水通量下運行，大大延緩了污染速度，并且污染物對膜的污染強度比壓力式超/微濾膜低得多，結合空氣擦洗和水反洗，更容易恢復膜的通量；當膜被污染必需進行化學清洗時，浸沒式超濾膜具有更強的化學耐受性（PH、氧化劑等），使清洗更為容易和徹底，膜壽命更長。

④出水水質

膜的有效孔徑為0.04μm，孔徑分布均勻，出水SDI< 3，濁度0.1NTU，對細菌病毒的去除率99.99%。

本裝置首先對來水進行消毒處理。消毒后來水經過配水渠進入膜池底部，通過過濾纖維膜進行過濾后干凈水由負壓驅動穿過膜壁進入膜纖維腔中。膜組件（膜柱）先與集水端管連接形成四個一組，集水端管再與不銹鋼集水橫管連接形成一排膜組件掛架。過濾出水通過每個集水橫管匯集由濾液泵送出匯合流向濾后水池。膜過濾裝置的透過液泵產生抽吸提供一個最高可達到85kPa 的跨膜壓力，流量控制是通過透過液流量計和濾液泵變頻驅動實現。

根據浸入式超濾膜過濾系統運行程序，系統必須在一定時間內進行全面的膜絲內反沖洗，主要是防止顆粒物質在膜絲內部沉積，維持膜的通量，利于保護膜系統的正常運行。當進水的顆粒雜質在膜表面截留，過流阻力會隨過濾時間推移不斷加大。在達到一個預設數值之后，系統開始進行自動反清洗，從而保證膜的通量，設定值可以為過膜壓力，也可以是時間設定或者膜通量，過膜壓力、阻力增加或通量減少，時間等均可以啟動反沖洗工序。反沖洗水主要由超濾反洗水泵從超濾水池抽吸輸送。[2]

反洗系統先采用鼓風機產生的低壓空氣擦洗松動累積在膜表面的固體雜質，然后氣水反沖洗將固體雜質從膜纖維沖出。

為了對浸沒式超濾膜系統進行更徹底的清洗，維護其性能，在周期性反洗之外還要進行周期性化學清洗。

化學加藥系統由次氯酸鈉、氫氧化鈉、鹽酸三部分組成。藥劑主要用于化學清洗和維護性清洗，藥劑直接加在化學清洗系統內部回流管道上，通過加藥泵的運行時間來控制藥品加入量，通過化學清洗泵和清洗水池內部循環來保證清洗液濃度平均。

本系統配置次氯酸鈉加藥裝置、氫氧化鈉加藥裝置、鹽酸加藥裝置各1套。清洗的目的：防止膜結垢和延緩膜污染。

化學在線清洗（CIP）

當系統TMP或時間結合達到工藝設定的上限或達到設定的清洗周期時，系統停止水過濾運行，進行全范圍的化學在線清洗。完整CIP可由 PLC控制自動完成。最大過膜壓力 80-85kPa，正常過膜壓力25-35kPa。超濾過膜壓力必須進行完整CIP清洗，清洗后達到正常的過膜壓力。

化學加強反沖洗（CEB）

CEB和完整 CIP的區別在于清洗過程中使用清洗液體的濃度和時間，完整CIP處理需要6到8小時完成，而CEB只需要45分鐘，使用的清洗溶液濃度更低。

3）反滲透系統

經超濾系統處理后的水進入反滲透系統，反滲透系統主要功能是脫除水中的鹽份。反滲透系統包括反滲透給水泵、保安過濾器、高壓給水泵、反滲透裝置，現分述如下。

①反滲透給水泵：反滲透給水泵采用耐腐蝕離心泵，泵的過流部件的材質為不銹鋼材料，反滲透提升泵提供的壓力主要用于克服保安過濾器的阻力，為高壓泵提供穩定的進水流量。

②保安過濾器：超濾系統的過濾水濁度<0.2 NTU，SDI<3，已完全滿足反滲透膜的進水要求。但為了防止超濾水箱防腐材料脫落、設備管道中可能存在的機械雜質以及系統可能發生的二次污染對反滲透膜的損壞，反滲透系統設有保安過濾器。[3]

當過濾器進出口壓差大于設定的值（通常為0.1 ～ 0.15 MPa）時應及時更換濾芯。保安過濾器進出水口設有壓力表，用以檢測進出口壓差變化，當壓差達到0.1～0.15MPa時，提示需更換濾芯。

③反滲透高壓泵

保安過濾器的出水經高壓泵升壓后進入反滲透裝置。高壓泵進出口分別設有高、低壓力開關，進口壓力低報警停泵，出口壓力高延時報警停泵，以保護高壓泵。高壓泵選用離心泵，泵體材質為耐腐蝕的不銹鋼材料。

④反滲透裝置

污水回用項目對脫鹽率和回收率要求較高，所以適合應用抗污染反滲透膜，以提高反滲透膜的耐污染性和反滲透設備的穩定性，降低運行費用，延長膜的清洗周期，延長膜的壽命。

2.產水及濃水水質

有機污水處理產水水經浸沒式超濾、反滲透處理。工藝裝置中，超濾系統產水回用率為90%，反滲透回收率按80%設計；裝置整體回收率70%。處理后產水水質達到除鹽水站入水要求；濃水TDS含量8000mg/L，用于灰渣沖洗，以對水進行充分利用。

3.裝置運行情況及結論

該公司有機污水產水回用裝置投用后，年回用水量480萬噸，為企業節約了大量的引水資金，降低了原水預處理的消耗。同時也減少了相應量的排污，降低了企業的運行成本，具有很大的環境效益。

目前國家在企業環保管理方面執行標準日益嚴格，企業在排污時需要交納高額排污費，循環水排污水的高回用率，一方面節約了企業的引水成本，另一方面也降低了企業排污成本，對企業有巨大的經濟效益。

參考文獻：

[1]周本省. 工業水處理[M].北京：化學工業出版社，2011.04

[2]高廷耀，顧國維，周琪. 水污染控制工程[M].3.北京：高等教育出版社，2007.07

[3]紀軒. 廢水處理技術問答[M].北京：中國石化出版社，2011.02