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礦產(chǎn)行業(yè)煤灰處理氨氮廢水技術(shù)概論

印染紡織廢水具有水量大、有機(jī)污染含量高、水質(zhì)變化大、可生化性差等特點(diǎn)，屬于難處理的工業(yè)廢水之一，廢水中含有大量染料、漿料、無(wú)機(jī)鹽、酸堿等復(fù)雜成分。在全國(guó)各工業(yè)行業(yè)中，紡織印染業(yè)廢水每年排放總量為14.13 億噸，其中印染廢水約為11.3億噸，約占全國(guó)工業(yè)廢水排放量的6%，每天排放量在300～400 萬(wàn)噸。隨著水資源的日益短缺，廢水回用顯得日趨重要，雙膜法技術(shù)是目前廢水回用研究和運(yùn)用的熱點(diǎn)之一。廣東省某印染工業(yè)園區(qū)污水處理廠根據(jù)現(xiàn)有廢水處理工藝和排水水質(zhì)的特點(diǎn)以及回用要求，確定了以超濾結(jié)合一級(jí)反滲透為主的雙膜法工藝路線，將現(xiàn)有的廢水處理系統(tǒng)的排放廢水進(jìn)行深度處理，產(chǎn)水作為生產(chǎn)及生活用水，達(dá)到回用目標(biāo)，從而減少對(duì)新鮮水的使用和廢水的外排。

1 廢水水質(zhì)、水量及排放標(biāo)準(zhǔn)

該工業(yè)園區(qū)污水處理廠主要匯集了園區(qū)內(nèi)各印染企業(yè)排放生產(chǎn)污水、園區(qū)生活污水，為積極響應(yīng)國(guó)家政策，公司將現(xiàn)有工業(yè)達(dá)標(biāo)排放廢水采用“雙膜法”工藝進(jìn)行深度處理后作為生產(chǎn)水回用。根據(jù)該廠污水處實(shí)際情況設(shè)計(jì)了膜法系統(tǒng)綜合進(jìn)水指標(biāo)和產(chǎn)水指標(biāo)見(jiàn)表1。

2 工藝流程

該印染廢水回用項(xiàng)目采用“雙膜法”工藝，包括：預(yù)處理系統(tǒng)、超濾系統(tǒng)、反滲透系統(tǒng)及其輔助裝置。設(shè)計(jì)時(shí)考慮超濾濃水零排放，反洗水進(jìn)入調(diào)節(jié)池再處理，反滲透濃水達(dá)標(biāo)排放，具體工藝流程如圖1 所示。

3 主要構(gòu)筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)

3.1 預(yù)處理系統(tǒng)

3.1.1臭氧系統(tǒng)

包括臭氧發(fā)生器和臭氧接觸氧化池，對(duì)進(jìn)入臭氧池的污水進(jìn)行底部曝氣，不斷對(duì)廢水進(jìn)行曝氣氧化處理，進(jìn)一步降低廢水的COD 和色度。

3.1.2砂濾池

二沉池出水經(jīng)臭氧處理后，其色度與COD 得到明顯改善，但仍然存在著一定量的懸浮物、膠體等雜質(zhì)。為保護(hù)和改善后續(xù)膜系統(tǒng)的運(yùn)行，需要去除污水中的相關(guān)雜質(zhì)，降低其濁度。

3.1.3自清洗濾器

以機(jī)械篩分原理去除較大粒徑的有機(jī)和無(wú)機(jī)顆粒，保護(hù)后續(xù)工藝的超濾膜不受該懸浮固體的損害。其運(yùn)行采用PLC 自動(dòng)控制，按一定的時(shí)間間隔控制過(guò)濾器依次輪流進(jìn)行反洗，沖洗出攔截在濾網(wǎng)表面的各種懸浮固體。

3.2 超濾系統(tǒng)

該項(xiàng)目超濾裝置共有10 套，超濾裝置凈產(chǎn)水量為1 250 m3/h，自用水量為190 m3/h；每套裝置凈產(chǎn)水量為125 m3/h，每套配備68 支PVDF1808 膜元件，膜元件凈產(chǎn)水通量為18 L/(m2·h)。為了在膜表面可以形成較大的剪切力，從而有效降低膜的污染，超濾的運(yùn)行采用錯(cuò)流過(guò)濾的模式。

3.2.1超濾水力清洗方式

超濾的水力清洗方式包括水的正洗、反洗、氣洗。超濾的正洗、反洗可以清除膜面的濾餅層。超濾的正洗利用原水作為水源，設(shè)置產(chǎn)水排放閥將產(chǎn)水排至地溝即正洗。反洗是從中空纖維膜絲的產(chǎn)水側(cè)把等于或優(yōu)于透過(guò)液的水輸向進(jìn)水側(cè)，與過(guò)濾過(guò)程的水流相反。因?yàn)樗粡姆捶较蛲高^(guò)中空纖維膜絲，從而松懈并沖走膜表面在過(guò)濾過(guò)程中形成的污染物。反洗系統(tǒng)由產(chǎn)水池、反洗水泵、NaClO 和NaOH加藥泵、藥池、及相應(yīng)管道和閥門(mén)等組成。超濾反洗采用超濾產(chǎn)水作為反洗水源。氣洗是讓無(wú)油壓縮空氣通過(guò)中空纖維膜絲的進(jìn)水側(cè)表面，則利用汽水混合液的強(qiáng)力湍動(dòng)，來(lái)松懈并沖走膜表面在過(guò)濾過(guò)程中形成的污染物。氣洗系統(tǒng)包括空壓機(jī)及相應(yīng)閥門(mén)、管道。

3.2.2分散化學(xué)清洗系統(tǒng)

超濾進(jìn)水中可能含有鐵、鋁等高價(jià)金屬的膠體、有機(jī)物或者懸浮物，也可能存在硬度等結(jié)垢傾向，這些雜質(zhì)都可能造成超濾膜的污染。在此情況下，建議在化學(xué)加強(qiáng)反洗過(guò)程中加一定濃度的酸、堿溶液進(jìn)行化學(xué)加強(qiáng)反洗，所用的酸、堿可根據(jù)具體原水水質(zhì)情況選用相對(duì)應(yīng)的清洗藥劑。對(duì)于由無(wú)機(jī)物結(jié)垢引起的污染，選擇酸洗；對(duì)于由有機(jī)物引起的污染，選擇堿洗。

3.2.3化學(xué)清洗系統(tǒng)

在超濾系統(tǒng)中，化學(xué)清洗作為一種維護(hù)性清洗模式，較為頻繁，但清洗時(shí)間較短、藥劑濃度較小。故隨著系統(tǒng)的長(zhǎng)期運(yùn)行，膜污染的加劇，超濾膜的跨膜壓差仍然會(huì)逐步上升，當(dāng)跨膜壓差上升到0.12 MPa時(shí)，需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行化學(xué)清洗。

3.2.4超濾系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行效果

該項(xiàng)目通過(guò)一定前處理工藝，嚴(yán)格控制了超濾進(jìn)水水質(zhì)，使得超濾系統(tǒng)的產(chǎn)水水質(zhì)非常穩(wěn)定、完全滿足反滲透系統(tǒng)的進(jìn)水要求，為后續(xù)反滲透系統(tǒng)的運(yùn)行提供了有力保障。圖2 示出超濾系統(tǒng)產(chǎn)水SDI值與濁度變化。由圖2 可知，超濾產(chǎn)水SDI 值穩(wěn)定維持在3 以下，濁度穩(wěn)定維持在0.1 NTU 以下，故采用超濾作為反滲透系統(tǒng)的前處理工藝，能為反滲透系統(tǒng)提供穩(wěn)定、優(yōu)良的進(jìn)水條件。

3.3 反滲透系統(tǒng)

3.3.1反滲透裝置

反滲透系統(tǒng)是整個(gè)中水回用系統(tǒng)的關(guān)鍵，該項(xiàng)目選用國(guó)產(chǎn)北斗星反滲透膜。該反滲透膜通過(guò)改進(jìn)進(jìn)水網(wǎng)格流道、改善水流狀態(tài)，降低壓力損失，減少死角等方式提高了膜組件的流體性能從而降低膜污染。本系統(tǒng)反滲透裝置總產(chǎn)水量840 m3/h，共5 套，每套產(chǎn)水能力為168 m3/h，裝填240 支膜元件。

3.3.2酸加藥系統(tǒng)

為了防止不溶解于水的化合物的形成，需要在反滲透的給水中加入酸通過(guò)調(diào)節(jié)水的pH 來(lái)調(diào)節(jié)碳酸系化合物的平衡濃度，防止碳酸鈣等沉淀的形成[4]。

3.3.3還原劑加藥系統(tǒng)

防止超濾系統(tǒng)產(chǎn)水中殘留的氧化性物質(zhì)可能對(duì)反滲透膜性能造成損壞。

3.3.4阻垢劑加藥系統(tǒng)

為了防止反滲透膜面結(jié)垢，使用阻垢劑能通過(guò)“門(mén)檻效應(yīng)”使得少量的阻垢劑吸附到微晶體的表面從而防止微晶體的長(zhǎng)大和沉積，提高反滲透系統(tǒng)的產(chǎn)水量和產(chǎn)水質(zhì)量，降低運(yùn)行費(fèi)用。

3.3.5反滲透系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行效果

該工程實(shí)際投入運(yùn)行以后，5 套反滲透系統(tǒng)實(shí)際產(chǎn)水量均穩(wěn)步達(dá)到170 m3/h，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。圖3 為實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中電導(dǎo)率的進(jìn)水和產(chǎn)水曲線，可以看出，出水電導(dǎo)率穩(wěn)定在55 μS/cm 以下，產(chǎn)水水質(zhì)、水量完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求，保證了園區(qū)生產(chǎn)與生活用水供給。具體參見(jiàn)http://www.dowater.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

該中水回用項(xiàng)目總投資5 000 萬(wàn)元，其中土建投資800 萬(wàn)元，設(shè)備投資（含安裝）2 200 萬(wàn)元，電氣投資450 萬(wàn)元，自動(dòng)化控制投資900 萬(wàn)元，其他費(fèi)用650 萬(wàn)元。項(xiàng)目占地面積4 000 m2，制水能力為840 m3/h，年運(yùn)行時(shí)間按350 個(gè)工作日計(jì)算，每年可回收污水706 萬(wàn)噸。按照印染廠新水4.2 元/ m3，污水排放費(fèi)0.21 元/m3，運(yùn)行成本為1.7 元/m3，每年可節(jié)約1 913.3 萬(wàn)元。

5 結(jié)論

該工藝具有結(jié)構(gòu)緊湊、設(shè)計(jì)合理、運(yùn)行管理安全可靠、構(gòu)筑物布局緊湊等優(yōu)點(diǎn)，各項(xiàng)技術(shù)性能均能滿足設(shè)計(jì)要求。該項(xiàng)目實(shí)施后，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。出水水質(zhì)完全能夠達(dá)到印染企業(yè)污水回用標(biāo)準(zhǔn)。