反滲透濃水處理中試方案的初步研究

郭富斌（錦西石化分公司污水處理車間，遼寧 葫蘆島 125001）

污水回用裝置投產(chǎn)后，時(shí)配套的反滲透濃水處理工藝為活性碳吸附工藝。經(jīng)過一段時(shí)間的生產(chǎn)運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)活性碳吸附工藝存在以下問題：

活性碳吸附容量有限，飽和速度過快，導(dǎo)致耗量大，運(yùn)行費(fèi)用高。

活性碳飽和后再生困難。

初期進(jìn)行過量吸附，造成有限的吸附容量浪費(fèi)，難以控制。

活性碳吸附池在原有設(shè)施基礎(chǔ)上進(jìn)行了改造，因此反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)無法達(dá)到最佳效果。

基于上述問題，提出“高級氧化+低負(fù)荷生物膜”新工藝路線，并編制中試方案。

1 反滲透濃水處理的必要性

影響反滲透濃水處理及回收利用的主要問題是反滲透濃水含有很高的硬度、重碳酸鹽和硫酸鹽等離子的含量，而且含有大量的有機(jī)污染物（表現(xiàn)為較高的CODCr），同時(shí)可生化性較差，其堿度、硬度及其他污染指標(biāo)較大，超過城市綠化及其它用水標(biāo)準(zhǔn)。目前，國內(nèi)對反滲透濃水基本沒有處理而是直接外排，因此如何降低及合理控制這些有害物質(zhì)是能否回收利用或達(dá)標(biāo)排放的關(guān)鍵。

2 中試流程的選擇

2.1 氧化技術(shù)的比選

對于石化污水采用雙膜技術(shù)后排放的高含鹽濃水，由于進(jìn)雙膜裝置前已進(jìn)行嚴(yán)格的生化預(yù)處理，污水中殘存的有機(jī)污染物幾乎全部為不可生物降解或極難生物降解的物質(zhì)，COD構(gòu)成成分（即溶解性有機(jī)物，DOM）主要是疏水性有機(jī)酸（HOA，約占45%）和親水性有機(jī)酸（HiA，約占26%），其來源主要是微生物殘?bào)w經(jīng)酶分解、氧化、微生物合成等過程生成的代謝產(chǎn)物。如腐殖酸、瀝青質(zhì)和膠質(zhì)化合物、雜環(huán)類化合物等，這些有機(jī)污染物雖然濃度較低（CODCr濃度約150-300mg/L），但處理難度很大，處理成本較高，普通處理工藝難以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)有效的污染治理。

對于該類廢水的處理，目前比較有效的手段是采用羥基自由基（·OH）進(jìn)行氧化，并且所有的用羥基自由基（·OH）進(jìn)行氧化的污水處理工藝全部成為高級氧化工藝，包括了傳統(tǒng)的Fen?ton氧化工藝、臭氧氧化工藝等。不過單純的高級氧化工藝的處理成本較高（約需3-5元/噸水或更高），為降低處理成本，往往采用“高級氧化處理+生化處理”相結(jié)合的技術(shù)路線來去除該廢水中的有機(jī)污染物。

本次試驗(yàn)采用納米臭氧技術(shù)作為生化前預(yù)處理工藝。

2.2 納米臭氧氧化技術(shù)

濃水中存在各種能與臭氧快速反應(yīng)的化合物（如酚、硫等）和其它高濃度物質(zhì)（如鹽類和碳酸鹽等）。因此在實(shí)際應(yīng)用中，臭氧氧化工藝遇到的難題來源于兩方面：一方面，因?yàn)檫@些能與臭氧快速反應(yīng)的化合物濃度高，所以傳質(zhì)是臭氧氧化的限速步驟；另一方面，因?yàn)樗写嬖诖罅康某粞醴纸獾囊种苿┮约傲u基自由基的捕獲劑，終止了以間接反應(yīng)過程為主要途徑去除污染物的臭氧氧化反應(yīng)，使得那些難以被臭氧直接氧化的污染物不能通過臭氧間接氧化的方法去除（當(dāng)與臭氧快速反應(yīng)的化合物的濃度不斷降低，以致臭氧氧化反應(yīng)體系變成了慢速體系，這時(shí)就屬于這種情況）。

本文中試采用的納米臭氧技術(shù)有效解決了這些問題。該裝置通過OHR高校混和器在水中形成納米氣泡，將幾個ppm的微量成份瞬間均勻分散于整個反應(yīng)器中，使得水中各類污染物幾乎同時(shí)與臭氧接觸，大大提高了接觸反應(yīng)效率，同時(shí)避免了選擇性反應(yīng)而導(dǎo)致臭氧消耗過大的問題。

2.3 生化技術(shù)的選擇

借助于高級氧化技術(shù)改善了廢水的可生化性能后，廢水可進(jìn)一步采用廉價(jià)的生化處理工藝進(jìn)行處理。由于污染物在廢水中的濃度很低，普通的生化處理工藝受污染物傳質(zhì)效率的影響，難以在生化反應(yīng)器中存活高濃度的活性污泥，而實(shí)現(xiàn)對污染物的高效去除，因此需要采用生物固定化技術(shù)來消除這種不良影響。借助優(yōu)良的生物載體完成對微生物的截留、富集，特別是能富集長泥齡、低基質(zhì)要求的微生物，滿足生化反應(yīng)器高效運(yùn)行對微生物濃度的需要，保證生化處理的效率。

對于低污染物濃度的生化處理，目前比較成熟的工藝為曝氣生物濾池（BAF）。但由于該系統(tǒng)采用的是陶粒濾料，為避免積累的生物污泥和懸浮固體堵塞，需定期進(jìn)行反沖洗，濾料在頻繁反沖洗過程中，磨損比較嚴(yán)重，使得陶粒濾料表面所掛生物膜受到?jīng)_擊較大，導(dǎo)致在石化污水深度處理領(lǐng)域的效果較差，必須首先解決曝氣生物濾池系統(tǒng)的陶粒濾料問題。

本方案采用的MBAF技術(shù)（固定化微生物－曝氣生物濾池工藝），采用國家發(fā)明專利產(chǎn)品“卍”字形嵌套填料，采用一種具有網(wǎng)狀大孔結(jié)構(gòu)的高分子合成材料，具有反應(yīng)性、親水性、通透性、高比表面積等特點(diǎn)，并具有空間懸臂及網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)結(jié)構(gòu)，能與微生物、酶形成共價(jià)鍵結(jié)合。

3 中試流程方案確定

鑒于中試流程中各種技術(shù)的特點(diǎn)，確定了中試流程方案。

反滲透濃水儲存至原水箱，由原水泵提升，先經(jīng)過5μm精密過濾器過濾截流水中顆粒物和懸浮物等，以免系統(tǒng)堵塞，后進(jìn)入至納米氣浮裝置。

臭氧采用純氧型臭氧發(fā)生器制備，產(chǎn)生的臭氧投加至溶氣泵，與回流水混合輸送至OHR混合器。通過OHR混合器將臭氧氣體破碎成納米級，噴射至納米氣浮裝置。在裝置內(nèi)，納米級的臭氧和原水充分混合反應(yīng)，去除部分污染物，并提高原水B/C值。出水靠重力自流至中間水箱。中間水箱設(shè)置鼓風(fēng)曝氣裝置，必要時(shí)通過曝氣吹脫水中殘余臭氧，以降低水中氧化還原點(diǎn)位。

中間水箱的污水通過中間水泵提升至MBAF反應(yīng)器曝氣段，與空氣混合流入反應(yīng)段。經(jīng)過MBAF去除水中有機(jī)物、氨氮等污染物，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后排入廠區(qū)排水管網(wǎng)。