有机污水处理产水回用技术的讨论

有机污水处理产水回用技术的讨论

姜欣男

辽宁大唐国际阜新煤制天然气有限责任公司辽宁阜新123000

摘要：化工企业中，对污水进行处理是重要的工序，处理后污水一般直接排放。为了节约企业用水成本，减少排污成本，考虑将此废水的回用处理。由于有机污水处理产水含有一定量微生物，胶体及一定COD，采用浸没式超滤+反渗透处理工艺，取得了较好成果。

关键词：有机污水处理产水；浸没式超滤；反渗透

某公司生产废水含有大量酚、氨等污染物，CODCr在3500mg/L左右。生产废水经均量均质调节后，依靠混凝和剩余污泥生物吸附作用去除油份。除油后废水进行厌氧生物处理、好氧生物处理、深度处理后送至回用水站进行除盐回用处理。

1.装置基本流程

结合有机污水产水的水质特点及其含有一定量微生物、胶体等微生物的特点，采用浸没式超滤+反渗透的回用工艺。

1）预处理：由于装置处理生物处理的产水，水中不可避免带有大量微生物。为了避免微生物对膜系统造成污染，首先要进行杀菌处理。采用次氯酸钠进行杀菌处理，可以有效减少外加离子的引入，降低后续膜系统负担。

温度是一个十分关键的设计参数。给水泵压力、各段产水量平衡、淡水水质及难溶盐的溶解度等各个设计参数均与温度密切相关。作为一种粗略算法：给水温度每降低10℃，给水泵压力则需增加15%。各段产水量也受到温度的影响。水温增加时，位于RO系统前端的膜元件产水量增加，而后端的膜元件产水量下降。而水温较低时，各段产水量较为均衡。水温较高时，离子透过膜体的动能增加，因而系统透盐率增加。水温增高时，碳酸钙的溶解度下降。水温降低时，硫酸钙、硫酸钡、硫酸锶及二氧化硅的溶解度下降。为了保证冬季运行时系统温度，杀菌后入水经换热进入超滤系统。

2）超滤系统：超滤（简称UF）系统作为反渗透的前处理，系统一般由粗过滤器、超滤膜系统、反洗水泵、化学清洗装置（与反渗透系统共用）、阀门、管道、所需的检测控制仪表、信号变送器和就地控制盘柜以及必要的附件组成。经过超滤处理后的水质SDI≤3，能够满足反渗透的进水指标。由于装置处理来水为深度处理出水，含有一定量微生物、胶体等污染物。为了提高超滤装置的抗污堵性能，选用浸没式超滤。

浸没式超滤系统的主要特点如下：

①膜材料化学性能和膜的机械性能

聚偏氟乙烯膜材料在恒温、恒湿、高洁净度的环境下生产制造，机械强度高，化学稳定性好，耐pH及余氯范围广，具有更强的抗污染性能和清洗易恢复性。

②对进水的要求和适应范围

当原水悬浮物含量或有机污染物含量高时，浸没式不会像压力式膜组件那样容易造成污染物浓缩并堵死在压力容器中及膜丝之间，因此浸没式对悬浮物和有机污染物含量高或者波动大的系统更合适。

③膜清洗和化学品耐受性

浸没式超滤由于在较低的压力和较低的产水通量下运行，大大延缓了污染速度，并且污染物对膜的污染强度比压力式超/微滤膜低得多，结合空气擦洗和水反洗，更容易恢复膜的通量；当膜被污染必需进行化学清洗时，浸没式超滤膜具有更强的化学耐受性（PH、氧化剂等），使清洗更为容易和彻底，膜寿命更长。

④出水水质

膜的有效孔径为0.04μm，孔径分布均匀，出水SDI<3，浊度0.1NTU，对细菌病毒的去除率99.99%。

本装置首先对来水进行消毒处理。消毒后来水经过配水渠进入膜池底部，通过过滤纤维膜进行过滤后干净水由负压驱动穿过膜壁进入膜纤维腔中。膜组件（膜柱）先与集水端管连接形成四个一组，集水端管再与不锈钢集水横管连接形成一排膜组件挂架。过滤出水通过每个集水横管汇集由滤液泵送出汇合流向滤后水池。膜过滤装置的透过液泵产生抽吸提供一个最高可达到85kPa的跨膜压力，流量控制是通过透过液流量计和滤液泵变频驱动实现。

根据浸入式超滤膜过滤系统运行程序，系统必须在一定时间内进行全面的膜丝内反冲洗，主要是防止颗粒物质在膜丝内部沉积，维持膜的通量，利于保护膜系统的正常运行。当进水的颗粒杂质在膜表面截留，过流阻力会随过滤时间推移不断加大。在达到一个预设数值之后，系统开始进行自动反清洗，从而保证膜的通量，设定值可以为过膜压力，也可以是时间设定或者膜通量，过膜压力、阻力增加或通量减少，时间等均可以启动反冲洗工序。反冲洗水主要由超滤反洗水泵从超滤水池抽吸输送。[2]

反洗系统先采用鼓风机产生的低压空气擦洗松动累积在膜表面的固体杂质，然后气水反冲洗将固体杂质从膜纤维冲出。

为了对浸没式超滤膜系统进行更彻底的清洗，维护其性能，在周期性反洗之外还要进行周期性化学清洗。

化学加药系统由次氯酸钠、氢氧化钠、盐酸三部分组成。药剂主要用于化学清洗和维护性清洗，药剂直接加在化学清洗系统内部回流管道上，通过加药泵的运行时间来控制药品加入量，通过化学清洗泵和清洗水池内部循环来保证清洗液浓度平均。

本系统配置次氯酸钠加药装置、氢氧化钠加药装置、盐酸加药装置各1套。清洗的目的：防止膜结垢和延缓膜污染。

化学在线清洗（CIP）

当系统TMP或时间结合达到工艺设定的上限或达到设定的清洗周期时，系统停止水过滤运行，进行全范围的化学在线清洗。完整CIP可由PLC控制自动完成。最大过膜压力80-85kPa，正常过膜压力25-35kPa。超滤过膜压力必须进行完整CIP清洗，清洗后达到正常的过膜压力。

化学加强反冲洗（CEB）

CEB和完整CIP的区别在于清洗过程中使用清洗液体的浓度和时间，完整CIP处理需要6到8小时完成，而CEB只需要45分钟，使用的清洗溶液浓度更低。

3）反渗透系统

经超滤系统处理后的水进入反渗透系统，反渗透系统主要功能是脱除水中的盐份。反渗透系统包括反渗透给水泵、保安过滤器、高压给水泵、反渗透装置，现分述如下。

①反渗透给水泵：反渗透给水泵采用耐腐蚀离心泵，泵的过流部件的材质为不锈钢材料，反渗透提升泵提供的压力主要用于克服保安过滤器的阻力，为高压泵提供稳定的进水流量。

②保安过滤器：超滤系统的过滤水浊度<0.2NTU，SDI<3，已完全满足反渗透膜的进水要求。但为了防止超滤水箱防腐材料脱落、设备管道中可能存在的机械杂质以及系统可能发生的二次污染对反渗透膜的损坏，反渗透系统设有保安过滤器。[3]

当过滤器进出口压差大于设定的值（通常为0.1~0.15MPa）时应及时更换滤芯。保安过滤器进出水口设有压力表，用以检测进出口压差变化，当压差达到0.1～0.15MPa时，提示需更换滤芯。

③反渗透高压泵

保安过滤器的出水经高压泵升压后进入反渗透装置。高压泵进出口分别设有高、低压力开关，进口压力低报警停泵，出口压力高延时报警停泵，以保护高压泵。高压泵选用离心泵，泵体材质为耐腐蚀的不锈钢材料。

④反渗透装置

污水回用项目对脱盐率和回收率要求较高，所以适合应用抗污染反渗透膜，以提高反渗透膜的耐污染性和反渗透设备的稳定性，降低运行费用，延长膜的清洗周期，延长膜的寿命。

2.产水及浓水水质

有机污水处理产水水经浸没式超滤、反渗透处理。工艺装置中，超滤系统产水回用率为90%，反渗透回收率按80%设计；装置整体回收率70%。处理后产水水质达到除盐水站入水要求；浓水TDS含量8000mg/L，用于灰渣冲洗，以对水进行充分利用。

3.装置运行情况及结论

该公司有机污水产水回用装置投用后，年回用水量480万吨，为企业节约了大量的引水资金，降低了原水预处理的消耗。同时也减少了相应量的排污，降低了企业的运行成本，具有很大的环境效益。

目前国家在企业环保管理方面执行标准日益严格，企业在排污时需要交纳高额排污费，循环水排污水的高回用率，一方面节约了企业的引水成本，另一方面也降低了企业排污成本，对企业有巨大的经济效益。

参考文献：

[1]周本省.工业水处理[M].北京：化学工业出版社，2011.04

[2]高廷耀，顾国维，周琪.水污染控制工程[M].3.北京：高等教育出版社，2007.07

[3]纪轩.废水处理技术问答[M].北京：中国石化出版社，2011.02