粘膠纖維生產(chǎn)廢水回用中的膜處理技術(shù)

鄧傳東+張揚(yáng)

摘 要：研究人絲生產(chǎn)產(chǎn)生的廢水的末端處理中水的再利用，它通過采用膜處理技術(shù)將末端廢水大部分回用，實(shí)現(xiàn)污水的資源化利用，達(dá)到水的取用與治理一體化，從而減少排入江河的生產(chǎn)廢水。

關(guān)鍵詞：粘膠纖維；廢水；回用；膜處理技術(shù)；反滲透

粘膠纖維行業(yè)生產(chǎn)噸粘膠長絲耗純水200噸，噸粘膠短纖維耗純水120噸。粘膠纖維產(chǎn)生的污水，分別含有硫化物、酸堿和懸浮物、纖維素、半纖維等。經(jīng)常規(guī)處理系統(tǒng)處理后達(dá)到一級排放標(biāo)準(zhǔn)，但不能滿足生產(chǎn)回用水的水質(zhì)要求，通過膜處理技術(shù)進(jìn)行回用水。

1 膜處理回用水源選擇

適合膜回用水源有精煉工序廢水和綜合排放水兩種，廢水回用的經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)難易程度，進(jìn)行了一下對比分析。

1.1加藥量：綜合廢水呈酸性，處理時(shí)需要加堿調(diào)整pH值至中性。精煉工序排放水呈堿性，回用處理時(shí)需要加酸調(diào)整pH值至中性。

1.2水質(zhì)波動(dòng)：精煉工序廢水屬于未經(jīng)均質(zhì)調(diào)節(jié)的廢水原初廢水，因而水質(zhì)中各種污染因子含量隨時(shí)間變化波動(dòng)較大，導(dǎo)致處理效果波動(dòng)，使產(chǎn)水水質(zhì)不穩(wěn)。最終排放水已經(jīng)過處理工藝的充分調(diào)節(jié)均質(zhì)，水質(zhì)較為穩(wěn)定，對生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量較有利。

1.3處理難度：采用膜處理工藝，對于過程控制而言，主要的影響參數(shù)是：懸浮物、溶解固體、有機(jī)物含量等指標(biāo)。精煉工序排放廢水中有一定懸浮物，溶解固體較少，但有一定波動(dòng)。有機(jī)物含量較高，COD達(dá)到200～500mg/l，含有一定量的乳化油，易造成反滲透膜污染。綜合廢水達(dá)到一級排放標(biāo)準(zhǔn)，懸浮物和COD值較低，水質(zhì)相對優(yōu)于精煉工序排放水。

因此，本技術(shù)主要采用水源為：綜合排放水。根據(jù)進(jìn)出水水質(zhì)情況按照以下工藝過程進(jìn)行回用處理。

綜合排放廢水 →多介質(zhì)濾池 →自清洗過濾器→RO→回用于生產(chǎn)水

2 技術(shù)的應(yīng)用背景

處理水量：1000m3/h。

由于膜系統(tǒng)處理流量上存在水回收率，一般整體水回收率為65%～75%。即對于如上產(chǎn)水量，需要進(jìn)水量1333m3/h～1538m3/h，24小時(shí)約36000m3/d。

3 處理工藝選擇

3.1 水質(zhì)特點(diǎn)

綜合排放水是各個(gè)生產(chǎn)工序所排廢水已經(jīng)過均質(zhì)吹脫、中和及混凝沉淀處理后的出水，其濁度、COD、SS等指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到較低的水平。主要水質(zhì)特點(diǎn)有：

3.1.1水質(zhì)均勻穩(wěn)定較好，出水濁度、COD、SS等指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到很低的水平。

3.1.2還含有一定的可溶物TDS，電導(dǎo)率達(dá)到5200μs/cm，需要采用脫鹽工藝，以滿足回用要求。

3.1.3有一定的金屬離子如Zn2+，以及Ca2+、Mg2+和S2-等，有一定的結(jié)垢傾向。

3.1.4中和混凝工藝中加入了石灰水，使廢水中Ca2+離子含量較高，有結(jié)垢傾向。

3.2 脫鹽工藝

利用膜法處理廢水，要實(shí)現(xiàn)將粘膠纖維廢水進(jìn)行生產(chǎn)水回用。必須進(jìn)行脫鹽處理因此只能選用反滲透膜，而納濾膜只能作為反滲透工藝的前工藝。

3.3 預(yù)處理工藝

由于反滲透膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為保證反滲透系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，一般要求膜的進(jìn)水無懸浮物、膠體類等物質(zhì)，且有機(jī)油類含量盡可能低。

為防止廢水經(jīng)沉淀池的出水中殘余的絮凝絮體、少量的沉淀膠體和顆粒進(jìn)入反滲透膜系統(tǒng)，形成污染，需要在反滲透膜系統(tǒng)前設(shè)置過濾工藝。

3.3.1過濾

從技術(shù)的可行性本身而言，超濾是作為反滲透預(yù)處理的一個(gè)較為理想的選擇。本技術(shù)系統(tǒng)的投資規(guī)模和綜合經(jīng)濟(jì)性比較，本技術(shù)不采用超濾。

根據(jù)以上所述，可對各單元工藝進(jìn)行選擇組合，各個(gè)單元處理工藝相互協(xié)助，做為相互的工藝補(bǔ)充，共同完成對污染物的去除，使廢水凈化達(dá)到回用的目的。經(jīng)比較采用工藝路線如下：“廢水+多介質(zhì)過濾池+自清洗過濾器+反滲透膜系統(tǒng)”

4 工藝技術(shù)

4.1 工藝技術(shù)簡述

本技術(shù)主工藝采用：以綜合排放廢水為原水，經(jīng)過多介質(zhì)填料濾池，去除原水的殘余沉淀絮體等污染物質(zhì)，并截留其它懸浮物、膠體類物質(zhì)，對后續(xù)反滲透RO進(jìn)行保護(hù)，反滲透膜主要進(jìn)行脫鹽，產(chǎn)水達(dá)到回用指標(biāo)。回用水率達(dá)到67%。濃水回流至污水處理系統(tǒng)處理經(jīng)和沉淀的方法，去除多數(shù)金屬和COD，使之達(dá)到排放指標(biāo)。

4.1.1 預(yù)過濾濾池

本技術(shù)濾池4座，采用雙格并聯(lián)土建構(gòu)筑物，廢水通過原水泵打入濾池，濾池內(nèi)使用無煙煤、石英砂、卵石多介質(zhì)填料。濾池設(shè)有水反洗泵和氣反洗用風(fēng)機(jī)，周期或根據(jù)運(yùn)行壓差或產(chǎn)水量對池體進(jìn)行反洗。

濾池設(shè)置液位、壓差計(jì)、流量計(jì)等在線儀表，對濾池進(jìn)行全自動(dòng)控制。

系統(tǒng)通過PLC、氣動(dòng)閥、電動(dòng)閥等控制，分別實(shí)現(xiàn)氣洗、水洗、或氣水聯(lián)合洗等不同工藝步驟。

4.1.2 反滲透膜系統(tǒng)

濾池的產(chǎn)水在進(jìn)入反滲透前經(jīng)過自清洗過濾，以防止濾池濾料的跑漏或污染物質(zhì)的穿透，保護(hù)后續(xù)膜不被損傷或污染。

反滲透設(shè)置獨(dú)立的5套系統(tǒng)，在一定程度上降低整體風(fēng)險(xiǎn)。反滲透進(jìn)水加入酸或堿進(jìn)行pH調(diào)整，結(jié)合阻垢劑加藥，緩和膜表面的離子平衡，防止重金屬、鈣鎂離子等結(jié)垢產(chǎn)生。反滲透通過輸水泵打入膜系統(tǒng)，并使用高壓泵提升壓力至15～20bar，采用進(jìn)口高脫鹽率抗污染反滲透膜S-4I08，該膜通過膜表面的改性，降低對水中有機(jī)污染的吸附作用，具有高通量、抗污染等特點(diǎn)，適用于操作壓力低、污染性水源的情況。本技術(shù)的原水含鹽量、鈣鎂等指標(biāo)較高，有一定的結(jié)垢傾向，技術(shù)上采用中等的通量及收率，降低系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。反滲透主要技術(shù)及控制如下：

4.1.2.1反滲透膜系統(tǒng)主要技術(shù)

1. 反滲透系統(tǒng)采用2段式過濾，樹型排列結(jié)構(gòu)，通過適當(dāng)?shù)拇⒙?lián)結(jié)構(gòu)組合，達(dá)到節(jié)省系統(tǒng)整體能耗和均衡兩段膜芯元件的產(chǎn)水量。endprint

本系統(tǒng)通過PLC、氣動(dòng)閥門、在線流量壓力儀表等實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制。

3.對進(jìn)水SDI、pH、電導(dǎo)率等設(shè)置在線監(jiān)測，即時(shí)反饋進(jìn)水波動(dòng)及產(chǎn)水情況，并預(yù)設(shè)人工檢測COD、硬度等指標(biāo)，全面監(jiān)控水質(zhì)狀況。

4.系統(tǒng)采用產(chǎn)水進(jìn)行清洗，通過設(shè)置自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)分段清洗，防止清洗導(dǎo)致的二次污染。

4.1.2.2工藝主要特點(diǎn)是

1.傳統(tǒng)給水工藝，處理效果好，水收率較高。

2.抗污染反滲透膜，降低膜面污染，減少了系統(tǒng)的清洗頻率，即減少清洗排放，同時(shí)延長了膜使用壽命。

4.2 水平衡衡算

系統(tǒng)的水平衡圖見上圖2。

由于濾池設(shè)置反洗，使用其產(chǎn)水進(jìn)行水反洗。因此產(chǎn)水流量略小于進(jìn)水流量。濾池收率約為95%。實(shí)際運(yùn)行時(shí)根據(jù)廢水水質(zhì)，產(chǎn)水的污染情況有差別，因此反洗強(qiáng)度和頻率有所波動(dòng)。濾池反洗水含有的主要污染物質(zhì)為懸浮物和大顆粒膠體類物質(zhì)，可將反洗出水回流至前工藝的沉淀池入口前，再進(jìn)入沉淀工藝，可實(shí)現(xiàn)對其所含懸浮固體進(jìn)行去除，同時(shí)提高系統(tǒng)整體收率。

反滲透膜系統(tǒng)是物理分離，對廢水的污染成份進(jìn)行分離，而產(chǎn)生一定量的濃縮液排放，本系統(tǒng)濃縮液排放量約428m3/h。該濃縮液是對廢水中截留的污染鹽類、有機(jī)物COD等進(jìn)行富集濃縮，主要含有大量的無機(jī)鹽類和有機(jī)物，可能導(dǎo)致金屬或COD指標(biāo)超過排放要求。由于RO膜對無機(jī)溶解鹽類物質(zhì)的截留，該部分濃縮液不可回流至前處理，以免導(dǎo)致鹽類濃縮累積。需要另行建立濃縮液再處理裝置，對其進(jìn)行處理達(dá)到排放。

濃水再處理，對于該濃縮液中含超標(biāo)金屬、COD的處理，采用中和沉淀的方法，可去除多數(shù)金屬和COD，使之達(dá)到排放指標(biāo)。

5 結(jié)束語

粘膠纖維生產(chǎn)生產(chǎn)用水的取用與治理一直以來都是實(shí)行的兩條獨(dú)立工藝，也即，制水-使用，治理-排放。通過在廢水回用中采用了膜處理技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)制水與廢水治理的一體化，工藝的首位連接，從而實(shí)現(xiàn)廢水的部分閉路循環(huán)回用。

膜處理技術(shù)從水的使用到排放整個(gè)系統(tǒng)上可解決污水處理難題。從運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用的經(jīng)濟(jì)性解決膜處理技術(shù)在粘膠纖維廢水處理中的應(yīng)用可行性。從根本上減少粘膠纖維生產(chǎn)中廢水排放量，實(shí)現(xiàn)真正意義上的清潔生產(chǎn)，達(dá)成環(huán)境友好型企業(yè)的目標(biāo)找尋到有效的技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1]《水的深度處理與回用技術(shù)》著者：張林生，ISBN：9787122037640，出版社：化學(xué)工業(yè)出版社

[2]《膜技術(shù)在污水治理及回用中的應(yīng)用》編著：劉茉娥 蔡邦肖 陳益棠，ISBN：7502561145，出版日期：2005-01-01，出版社： 化學(xué)工業(yè)出版社endprint