工業(yè)污水處理及其回用措施研究

吳建軍

摘 ? 要：工業(yè)污水處理及有效回用是關(guān)注焦點(diǎn)和重大的研究課題，本文以煉化企業(yè)污水處理回用處理為例，以有效去除工業(yè)污水中的COD、降低TDS為目的，采用反滲透（RO）脫鹽工藝和超濾（UF）預(yù)處理工藝，設(shè)計(jì)“超濾+反滲透”的雙膜系統(tǒng)，較好地解決傳統(tǒng)處理工藝出水水質(zhì)不穩(wěn)定、自動(dòng)化程度低等問題，實(shí)現(xiàn)水資源循環(huán)利用率的最大化。

關(guān)鍵詞：工業(yè)污水 ?處理 ?回用 ?超濾+反滲透

中圖分類號(hào)：X703 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2020）01（a）-0248-02

石油石化行業(yè)的污水處理是重要研究課題，要通過對(duì)工業(yè)污水的深度處理和再生利用的循環(huán)方式，較好地實(shí)現(xiàn)工業(yè)污水資源化的合理配置，引入“超濾+反滲透”雙膜處理技術(shù)，利用其節(jié)能、高效、穩(wěn)定、自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，進(jìn)行工業(yè)污水處理及回用單元的脫鹽處理，提高用水效率，減輕水環(huán)境污染和水資源浪費(fèi)。

1 ?工業(yè)煉化污水回用處理技術(shù)及雙膜系統(tǒng)概述

1.1 污水回用處理技術(shù)

常用的工業(yè)污水回用處理技術(shù)包括有：（1）活性炭吸附。利用具有多孔性的活性炭吸附去除廢水中的污染物，主要是利用微生物的降解作用以及活性炭的物理吸附性，進(jìn)行工業(yè)廢水處理;（2）曝氣生物濾池。采用生物接觸氧化技術(shù)和普通給水濾池技術(shù)，將陶粒、活性炭裝填進(jìn)濾池中，通過鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行曝氣提供生化反應(yīng)所需的氧氣，污水在微生物的強(qiáng)氧化分解及填料層的物理吸附作用下，吸附去除污水中的有機(jī)污染物;（3）臭氧接觸氧化。利用臭氧的強(qiáng)氧化作用，將難降解的有機(jī)大分子轉(zhuǎn)化為小分子有機(jī)物，降低出水的COD，提高出水的可生化性。在該處理技術(shù)之中，要充分考慮臭氧投加量、接觸時(shí)間等因素;（4）膜生物反應(yīng)器。這是將膜分離技術(shù)與生物處理法相結(jié)合的工藝，包括有膜組件和生物反應(yīng)器，通過膜的高效分離替代二沉池，縮減處理單元的水力停滯時(shí)間，實(shí)現(xiàn)固液分離和污泥濃縮。

1.2 雙膜系統(tǒng)

可以將超濾與反滲透相組合，成為一個(gè)“雙膜”系統(tǒng)，共用同一個(gè)加藥系統(tǒng)。其中：超濾膜材料采用聚醚砜（PES）材質(zhì)的內(nèi)壓式膜和聚偏氟乙烯（PVDF）材質(zhì)的外壓式膜，反滲透膜材料主要采用醋酸纖維素（CA）膜和芳香聚酰胺（PA）復(fù)合膜。UF膜組件的過濾方式分為死端過濾和錯(cuò)流過濾，死端過濾是指原水由一端進(jìn)入膜通道，再由另一端流出。錯(cuò)流過濾的濾膜表面不會(huì)產(chǎn)生濃差極化現(xiàn)象和結(jié)垢，然而過濾效果較左，回收率偏低。RO膜組件是一個(gè)完整的卷式反滲透膜組件，分為濃水回流循環(huán)式和原水一次通過式，較好地提高回收率[1]。

2 ?工業(yè)煉化污水處理回用措施的應(yīng)用分析

對(duì)于工業(yè)煉化污水處理回用工藝，可以采用“全混”方案，將含油污水、電脫鹽污水、循環(huán)水排污水、預(yù)處理后的堿渣污水完全混合，由污水處理系統(tǒng)統(tǒng)一處理并進(jìn)入回用系統(tǒng)，最后作為循環(huán)水補(bǔ)水站原水進(jìn)行使用。在工業(yè)污水處理回用工藝方案之中，以降低化學(xué)需氧量（COD）、總?cè)芙夤腆w含量（TDS）、懸浮物、氨氮為目標(biāo)。

脫鹽工藝。通過脫鹽工藝可以有效降低水中的TDS含量，可以選用RO膜分離法作為脫鹽工藝，對(duì)于原水預(yù)處理的要求較高，要求SDI≤3-5，達(dá)到單級(jí)脫鹽99%以上。

反滲透預(yù)處理工藝。可以采用超濾膜技術(shù)作為反滲透預(yù)處理工藝，有效截留2～100nm之間的顆粒和雜質(zhì)，產(chǎn)水濁度低于0.2NTU，高效去除膠體、細(xì)菌和微生物，體現(xiàn)出良好而穩(wěn)定的出水水質(zhì)特點(diǎn)。

2.1 膜元件選型及設(shè)計(jì)

2.1.1 超濾膜工藝方案設(shè)計(jì)與應(yīng)用

超濾系統(tǒng)要達(dá)到出水SDI≤2，回收率≥88%。可以選用具有獨(dú)特外環(huán)形集水孔壁結(jié)構(gòu)的超濾膜組件，單套膜單元處理能力為132.5m3/h，設(shè)計(jì)處理能力為795m3/h，出水量達(dá)到700m3/h。

2.1.2 反滲透膜工藝設(shè)計(jì)與應(yīng)用

反滲透膜系統(tǒng)要結(jié)合原水水質(zhì)進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)處理水量為700m3/h，進(jìn)水SDI≤2，回收率達(dá)到81.7%，出水TDS含量由2300mg/L降至120mg/L。同時(shí)，要將HCl投加到反滲透進(jìn)水中，將進(jìn)水pH值控制在6.5～7.5之間，避免CaCO3等難溶鹽的結(jié)垢現(xiàn)象[2]。

2.1.3 超濾系統(tǒng)清洗設(shè)計(jì)與應(yīng)用

由于存在超濾膜污染現(xiàn)象，如：膜表面吸附、膜孔堵塞、膜表面附著等，為此要進(jìn)行超濾系統(tǒng)的清洗。清洗過程設(shè)計(jì)為：反沖洗。無須添加化學(xué)藥劑，采用定期重復(fù)清洗的方式，可以去除膜表面吸附的濾餅層和膜孔中堵塞物質(zhì)。通常采用超濾產(chǎn)品水作為反沖洗水，反沖洗水量設(shè)置為過濾水量的2～3倍，頻率為40～60min/次，清洗時(shí)間為60s;CEB化學(xué)加強(qiáng)洗。先投入NaOH和NaClO進(jìn)行堿洗，再投加HCl進(jìn)行酸洗，有效去除超濾膜絲中的可逆性污染，彌補(bǔ)清水反洗不足的缺陷;CIP化學(xué)清洗。可以采用酸、堿、氧化性清洗劑，溶解和去除凝膠層中的有害物質(zhì)。

2.1.4 反滲透膜污染應(yīng)對(duì)措施

對(duì)于反滲透膜污染的應(yīng)對(duì)措施主要包括有：（1）難溶性鹽結(jié)垢。對(duì)于難溶性鹽在膜表面或系統(tǒng)管路中析出固體沉淀物的現(xiàn)象，要添加專門的阻垢劑和HCl，防止CaCO3結(jié)垢的現(xiàn)象;（2）膠體及顆粒物沉積。可以采用超濾作為反滲透預(yù)處理技術(shù)，有效降低進(jìn)水SDI值。并設(shè)置專門分析出水SDI值的分析儀，密切監(jiān)控RO進(jìn)水的SDI值，當(dāng)其超標(biāo)時(shí)則要及時(shí)清洗超濾膜;（3）微生物污染。可以在反滲透進(jìn)水前添加NaHSO3、Na2HSO3等還原劑，實(shí)現(xiàn)工業(yè)污水的脫氧除氯處理;（4）沖洗過程。采用阻垢劑、殺菌劑可以防止難溶性鹽造成的結(jié)垢及微生物污染現(xiàn)象，然而過濾過程中的膜面仍舊存在嚴(yán)重的濃差極化現(xiàn)象，對(duì)此要對(duì)膜進(jìn)行物理沖洗或CIP化學(xué)清洗，以金屬氧化物和CaCO3造成的無機(jī)鹽垢為例，可以采用HCl進(jìn)行酸洗，或采用磷酸、檸檬酸進(jìn)行沖洗去除。因CaSO4、BaSO4造成的硫酸鹽垢，則采用NaOH進(jìn)行堿洗。

2.2 輔助設(shè)備及工藝管道流程設(shè)計(jì)與應(yīng)用

（1）泵的選型。動(dòng)設(shè)備如泵、壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)等存在能量消耗的現(xiàn)象，在進(jìn)行設(shè)備選型的過程中，要確定介質(zhì)性質(zhì)，包括介質(zhì)溫度、比重、粘度、腐蝕性、毒性等，選取清水泵、油泵、化工泵或耐腐蝕泵。并確定流量和揚(yáng)程，計(jì)算獲悉泵的有效功率和軸功率。

（2）靜設(shè)備及其他系統(tǒng)裝置。要設(shè)置具有一定過濾精度的過濾器，避免大顆粒雜質(zhì)對(duì)膜面的損害。同時(shí)，還要設(shè)計(jì)采用中間水池、超濾CIP清洗池、反滲透產(chǎn)水池、反滲透CIP清洗池、CIP廢水中和池，確保雙膜系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行。

（3）工藝管道流程設(shè)計(jì)與應(yīng)用。UF系統(tǒng)。系統(tǒng)的6個(gè)膜單元配有獨(dú)立的進(jìn)水泵和自清洗過濾器，能夠有效截留超過0.02um粒徑的顆粒，確保后續(xù)反滲透膜組件的正常運(yùn)行;RO系統(tǒng)。包括中間水池、增壓泵、保安過濾器、反滲透膜等，進(jìn)行工業(yè)出水的加壓、脫鹽處理、超濾膜清洗，實(shí)現(xiàn)資源的高效利用[3]。

3 ?結(jié)語

綜上所述，工業(yè)污水處理及其回用可以采用“超濾+反滲透”雙膜系統(tǒng)和工藝，選擇反滲透（RO）作為脫鹽處理工藝，超濾（UF）作為反滲透預(yù)處理工藝，較好地實(shí)現(xiàn)去除COD、降低TDS的污水處理回用效果，適用于煉化企業(yè)工業(yè)污水處理回用。后續(xù)還要深入探討整個(gè)系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行的策略，擴(kuò)大系統(tǒng)應(yīng)用范圍。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙振興.工業(yè)污水處理PLC控制系統(tǒng)的研究[D].河北科技大學(xué)，2014.

[2] 張庭慧.首鋼動(dòng)力廠污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].東北大學(xué)，2013.

[3] 王泉.MBR工藝在煉油工業(yè)污水處理的應(yīng)用研究[D].華南理工大學(xué)，2016.