基于浸沒式超濾膜的循環冷卻水排污水回用技術

高培

（山東省環境保護科學研究設計院有限公司，山東 濟南 250013）

化工行業的污水排放量排名一直居高不下，如果可以將處理后達標的廢水循環利用，可以大量地節省水資源，為綠色生產節能出自己的一份力，降低工廠的生產成本。有些化工廠因為生產要求的特殊性，排放的污水含鹽量過高，這些工廠產生的污水在排放之前就應做好回收處理，污水排放不達標的工廠需要更換原本的污水排放裝置，采用生物技術進行再生處理，解決污水無法回收的問題[1]。

利用循環冷卻水系統把排放后的污水進行補充水回用過濾，降低污水的排放量，增加水的利用率。常規的物理方法處理的污水含有很多防腐劑和除垢劑等化學成分，化學方式處理污水雖然去除了水中有害的化學物質，但是卻容易留下大量的鹽，將污水排放出去還是容易造成環境污染，按照我國現在每小時平均200t-350t 的污水排放量，對環境造成的破壞幾乎是不可逆的。很多工廠只能將污水排放到特定的污水處理廠進行處理，費用高昂且每日的處理量是有限的，使用浸沒式超濾膜的循環冷卻水進行污水處理，可以輕松的實現無污染殘留排放，具有長久的利用優勢。

1 優化超率裝置過濾器

在工業生產的過程中，生產機械和設備會散發大量的熱能，及時地進行冷卻才能保證正常的生產，冷卻水就是用來保證工程正常生產的重要部分[2]。冷卻水在使用過程中會蒸發一部分，因此需要不斷的加入新的水來維持冷卻效果，水蒸氣的蒸發是不會帶走水中的鹽分的，因此，冷卻水隨之使用時間的增加，含鹽量也不斷增加，針對循環水中含鹽量高的特點，使用滲透法可以去除水中大部分的鹽分，反滲透裝置的排污流程如圖1 所示。

圖1 循環水反滲透排污流程

如圖1 所示，與傳統方法相比，浸沒式超濾膜的循環冷卻水排污水回用技術有兩次機組水循環系統，兩次過濾。可將水中的含油量和含鹽量降低到1mg/L，反滲透技術的運用正是為了達到這種目的，反滲透技術原本是為了解決淡水量不足的問題，在高壓滲透的壓力下將水和其他物質進行物理分離，將反滲透裝置應用到污水過濾中，應先優化過濾器，在進入高壓泵進行反滲透之前，使用過濾器進行過濾，將直徑為1 微米以上的物質過濾出去，保證脫鹽處理的水質穩定。過濾雜質越多阻力也會隨之增大，為保持進水和出水的壓力差可達到0.05Mpa 以上，應經常清洗過濾器。反滲透組件是反滲透技術提高脫鹽率的關鍵，反滲透組件的膜組采用浸沒式超濾膜，化學穩定性和脫鹽率都很高[3]。

污水出游的工藝工分為三步，基于油脂的密度首先采用沉淀方式進行第一步脫油，在脫鹽后的污水中加入混凝劑，混凝劑可以快速達到油水分離的效果，油脂和油脂中包裹的雜質會迅速的漂浮在水表面，通過二次機器過濾將油脂和雜質過濾出去，使用硬顆粒過濾介質吸附水中的剩余油脂，將污水中的油含量降低到小于3mg/L 后再使用浸沒式超濾膜進行懸浮微粒去除，水中的鹽和油脂去除之后，再分離出有害的細菌和有機物質，最終將油含量和濁度降低到符合排放要求。

2 采用二級超濾膜進行COD 去除

通過上一步基礎的脫鹽脫油處理，可以通過二次的過濾系統進行進一步的雜質處理。浸沒式超濾膜排污水回用使污水在反滲透作用截留雜質，在此過程中，去除水中的溶解于水的溶解鹽，而細菌病毒和油脂物質只能去除一部分，想要達到污水有害物質的去除率在97%以上，需要提高出水的電阻率。電阻率至少達到0.5 M°cm 才說明污水可以進入循環利用階段，一級除鹽工藝在用反滲透方法，整個污水處理的過程在常溫環境中進行，污水在淡化鹽分和去除有害物質的過程中，沒有發生任何化學物質的改變[4]。但進行COD 去除就要使用化學藥劑和酸堿綜合，化學藥劑使用不當容易在使用過程中引發二次污染，傳統的處理方法就經常造成化學廢液有害物質超標，在一級脫鹽的廢水中再次加入混凝劑，再加入0.2Mg/L 的助凝劑，使用機器進行快速攪拌，等待混凝劑和助凝劑與廢水充分融合之后，靜置沉淀促進絮體的沉降[5]。COD 去除后，循環水的濁度在一定程度上也會降低。

3 測試實驗

為了驗證本文提出的循環冷卻水污水排回用技術的污水處理能力，設計對比實驗，對比MBR 膜法排污水回用技術、活性炭過濾技術和本文的循環冷卻水污水排回用技術的污水處理能力。

3.1 實驗準備

實驗地點為某污水處理廠，原水溫度控制在25℃-30℃之間。最為實驗對象的污水儲存在三個高效澄清池中，編號分為1號池、2 號池、3 號池。使用的實驗裝置名稱有污水抽吸泵、次氯酸鈉清洗泵、抽吸控制閥門、酸化學清洗泵、鼓風機、供水控制閥門和反洗箱。裝置簡易示意圖如圖2 所示。

圖2 實驗裝置示意簡圖

過濾實驗裝置的膜組件使用的是蘇科的PTFE－MB 膜組件。需要5 個膜通量為25～35 L/(m2·h)的SPMW－13128 膜組件，每組實驗使用20m2的膜組件。共需要3 組膜組件，膜組件的具體參數如表1 所示。

表1 PTFE－MB 膜組件的規格和參數

在實驗中，每天進行一次濾池進出的水量和出水的水質。水溫采用溫度計進行檢測，系統每天將膜壓、溫度和耗電量等數據顯示出來，以便隨時進行調試。

3.2 實驗結果與分析

使用型號為2I00N 的濁度儀進行濁度測定，對比三個水池中的污水經過排污水回用技術處理后的濁度。實驗結果如圖3所示，通過三種方法對同樣污染程度的污水進行排污水回用技術處理，本文設計的循環冷卻水排污水回用的方法在第4 天就將污水中的有害物質排除干凈，進水濁度在2.5NTU 的條件下，本文方法的去除率高達90%以上，而MBR 膜法排污水回用技術將濁度從2.5NTU 降低到0.5NTU，去除率為80%，而活性炭過濾技術的污水處理技術與MBR 膜法排污水回用技術差不多，在第2 天到第3 天還出現了濁度上升的現象，排污效果十分不穩定。

圖3 濁度效果對比

COD 為污水處理中衡量水中有機物含量的指標，有機物中如果不溶性COD 含量太高，則即使污水達到排污標準也可能無法循環利用，因此，在本次實驗中，還檢測了水中COD 含量，實驗結果如圖4。

圖4 COD 含量去除效果

由圖2 可知，本文設計的方法將初始80mg/L 的COD 含量在實驗時間內降低到了10 以下，并且去除過程是平滑的下降曲線。MBR 膜法排污水回用技術在降低COD 含量的最終結果是由80mg/L 降低到30mg/L，COD 含量依舊在15 mg/L 以上，不符合排放的標準。而活性炭過濾技術的污水處理技術也沒有將COD 含量降到標準范圍內，這兩種方式處理后的污水很大程度上依舊不能循環利用，造成能源的浪費。

結束語

本文對冷卻水的排污水回用技術的提升起到了推動作用，浸沒式超濾膜的使用后增加了過濾效果，降低了污水的濁度，平衡了污水的酸堿性。在污水處理的過程中減少了二次污染，污水處理能力比傳統方法更高，符合當下環保綠色的生產主題。