翔鷺石化中水回用項目中試方案

■蔣林坪 ■翔鷺石化股份有限公司，福建 廈門 361026

1 中試目的

(1)考察回用水是否達到循環冷卻水補充水水質標準;

(2)驗證膜分離技術對PTA 廢水回用的可行性、考察穩定性和膜污染情況及濃縮液處理方法;

(3)為廢水回用提供整體規劃以及為工業工程設計提供參數;

(4)根據現場工藝條件，選擇最優處理方案。

2 雙膜法中試

2.1 實驗場地來水及設備

(1)實驗場地:翔鷺石化放流水出水口附近;

(2)實驗來水:經生物系統處理后之排放水(COD∶35-40mg/L、SS∶25-30mg/L);(3)實驗設備:中試設備、水質分析實驗設備及器具、膜通量檢測工具等。

2.2 實驗工藝及原理

本實驗工藝流程示意圖見下圖:

(1)進水前的預處理。本實驗考慮采用連續“中空纖維膜微濾/超濾(CMF)”作為預處理。CMF 截留尺度在0.1um-0.01um 間，可以有效截留SS 并去除大分子膠體物質(這是導致SDI 高的主要因素)，出水水質高，同時能有效截留水中的細菌，防止后級膜的細菌污染。系統水回收率一般在90-95%，清洗一般通過產品水反沖洗的形式來進行。

(2)廢水的深度處理。由于廢水預處理后的出水含鹽量較高，并且含有大量一價鈉鹽，主要以碳酸鈉存在，因此本實驗將中空纖維膜的出水直接進入反滲透進行脫鹽處理。反滲透對鹽(NaCl)的截留率達到98%以上，且反滲透出水的水質極優，不經任何處理可直接回用。

(3)濃水處理。由于膜為物理分離過程，不對廢水中的污染物質、鹽產生直接的降解作用，因此，膜產生淡水的同時也產生了含較高鹽分、COD 的廢水，我們稱為濃水。濃水一般占整個處理水量的40%左右，COD 大致在100-150mg/L 左右，含鹽在8000ppm 以上，色度80倍。濃水的處理需要一并考慮。

3 試驗過程、數據分析及結果

3.1 預處理中空纖維膜的運行考察

放流水先經過中空纖維膜處理，出水放置在循環罐里，然后進行反滲透的實驗，濃水管回流到中空膜循環罐。出水管根據實驗考察參數的不同而放置在不同的位置，考察運行參數和出水水質的時候滲濾液收集在出水桶里面，隨著設備運轉進料罐里面料液的濃度逐漸增大。

放流水經中空纖維膜處理后，濁度由處理前的27NTU 下降到6-9≥NTU，由上表看出，中空纖維膜在運行期間，通量下降較快，經2 月14日的清洗，通量有所恢復，但依然沒有達到初期水平，且較難清洗，需用強堿性化學清洗劑。

推測其原因如下:

表1 中空纖維膜的運行參數

(1)進水的SS 較大，廢水中含有大量的污染物，致使膜通量下降速度較快。

(2)膜芯的保護措施較少，運行后，未用清水頂洗。

(3)廢水中的生物污染。走料為生化二沉池的出水，含有較大數量的殘余細菌，造成膜表面的生物污染。

(4)該中空纖維膜的過濾孔徑較小(0.07um)，單級污染負荷較大，較容易污染。

3.2 RO膜芯性能考察

RO 膜出水管可以放置在RO 進料桶里，也可放進透析收集罐內，出水管根據實驗考察參數的不同而放置在不同的位置，考察運行參數和出水水質的時候滲濾液收集在出水桶里面，隨著設備運轉進料罐里面料液的濃度逐漸增大;考察設備長時間運行的穩定性時，滲濾液回流到進料桶中，這樣可以保持進料桶里面料液濃度不變，模擬長時間運行情況。

兩批次實驗之間，停機后立即使用透析液對RO 膜進行頂水沖洗，實驗過程中使用的膜面積7.9m2，頻率為50Hz，進水流速隨壓力從10-15Bar 變化而在30-45LPM 之間變化，運行溫度控制在30-38℃之間，并且每批次保持溫度不變。

(1)運行壓力選擇。運行壓力是膜分離的動力，也是運行成本的一個主要來源。所選用的膜組件在進壓9-16bar 的范圍內都有比較好的運行狀態，且實驗設備的耐壓范圍為＜17bar，因此，在此范圍內調節系統進壓的大小，觀察膜通量的變化，得到數據如表2 所示:

實驗結果顯示，膜通量隨壓力的升高趨勢在各個壓力下，升高的幅度無較大區別。因此設計的膜管壓力應以運行壓力與產生速率對比，選擇運行成本最低的運行壓力。

(2)出水水質。從進出水水質分析可以看出，連續批次運行中，RO膜4D08 的產水COD 保持在10mg/L 以下，出水電導均在200us/cm 左右，重金屬離子完全去除，這樣的水質已相當于自來水的水質了。因此，4D08 的膜截留性能可以滿足回用水的水質要求。

(3)通量穩定性。運行期間，進水以10bar，考察其初始膜通量，如表3 數據:

由圖看出，從2 月6 日實驗起，至2 月16 日共10 天，通量只有較少的下降。

于2 月14 日有添加清洗劑清洗，通量有所恢復。

(4)壓力-膜通量-濃縮倍數的對應數量

3.3 反滲透濃水的處理

反滲透濃水常用處理方法按優先順序分別為:混凝、吸附、稀釋、Fenton 氧化、微電解等，假如其中單一方法的處理效果無法滿足項目要求，則考慮對上述方法進行復式組合。其為膜系統處理難點，翔鷺石化考慮通過確定濃水排放的最高限制標準，核算最大經濟效益，設計處理規模及回收率，將其與放流水稀釋達標排放。

4 總結

翔鷺石化通過中試確定雙膜法可實現PTA 廢水的再回收利用，但在預處理部分應重點設計，降低進水COD、SS 等，以確保后續膜系統穩定運行，膜污染的清洗應選擇針對性的清洗工藝和清洗劑，工藝流程的選擇應結合現有工藝進行增設或改造，以降低運行及建造成本。該項目最終由“三達膜(廈門)環境工程有限公司”設計建設，其工藝流程如下:

目前該系統穩定運行，并被國內其它PTA 廠借鑒，已取得巨大的經濟與環境效益。