陳哲峰

(廈門煙草工業(yè)有限責任公司,福建廈門 361002)

中水深度處理回用技術探討

陳哲峰

(廈門煙草工業(yè)有限責任公司,福建廈門 361002)

隨著國家對節(jié)能減排的重視,污水處理后的中水的有效利用率越來越受關注,對中水深度處理能力的要求越來越大,文章探討通過哪些途徑提高中水深度處理回用技術的處理效率。

中水深度處理 袋式過濾器 石英砂過濾罐 活性炭過濾罐 超濾膜組件 反滲透膜組件

公司冷卻塔補水所采用的水質就是利用污水站處理后的中水通過深度處理技術,將水中所含的溶解鹽、膠體、有機物、細菌和病毒等雜質從水中分離去除,使水質由于去除了鈣鎂離子和其他雜質而得到凈化,并通過用來提供做為冷卻塔的補水而使水資源得到充分利用,隨著城市化建設的深入,我公司在節(jié)能減排的新形勢下,冷卻塔補水對于自動化產品、降低勞動強度、提高工藝處理效率、環(huán)保節(jié)能減排、設備優(yōu)化改造等方面提出了更高的要求。

我公司的中水回用深度處理系統(tǒng)從2008年運行至今,已經有6年的時間,在這段時間當中,我公司的中水回用深度處理系統(tǒng)還是比較穩(wěn)定的, 為進一步加大公司中水回用系統(tǒng)處理量,減少污水外排和冷卻塔自來水使用量,達到節(jié)能減排的目的我們對系統(tǒng)的處理能力做了一些改造。在這里我對公司中水回用深度處理系統(tǒng)的改造內容做一下介紹。

1 中水深度處理系統(tǒng)介紹

我公司的中水深度處理系統(tǒng)的處理流程是:污水站處理后的中水通過水泵——中水箱——通過原水泵——石英砂過濾器——活性炭過濾器——袋式過濾器——超濾膜組件——中間水箱——反滲透膜組件——純凈水箱——冷卻塔補水。通過流程后的中水變成了純凈水,用來實現(xiàn)對冷卻塔的補水,這樣就基本實現(xiàn)了中水的零排放。下面是我認為可以提高中水深度處理能力的一些方面的改進。

2 各個流程段的改進分析

2.1 石英砂及活性炭過濾器

石英砂及活性炭過濾器能去除水中的異色,異味和汞,鉛,鎘,鋅,鐵,錳,鉻等重金屬物質,還可去除清水中的砷,氫化物,硫化物,余氯等高分子化合物及鍶,鐳等放射性物質,去除和殺死水中的細菌和大腸桿菌以及其它致癌物質。是生活飲水,食品,飲料,制藥,化學等工業(yè)凈化水的理想給水設備。石英砂過濾罐、活性炭過濾罐采用平面閥來進行自動正洗、反洗的操作,其產水量大小直接影響后續(xù)超濾系統(tǒng)和反滲透系統(tǒng),系統(tǒng)由于過濾器控制頭限流導致中水回用系統(tǒng)產水量較低,反洗的水量應為正常過濾水量的2倍左右;目前,兩個過濾器的控制頭控制系統(tǒng)正常過濾和反洗的水量一樣大,導致兩個過濾器反洗效果差,罐內嚴重結板,使得過濾的水量下降,最終影響整個中水系統(tǒng)處理效率。通過對石英砂過濾器和活性炭過濾器控制頭和管道大小的改造,可使系統(tǒng)反洗水量為正常運行水量2倍左右,實現(xiàn)較好的反洗效果我們可以通過以下幾個方面來進行改進:

(1)將控制頭更換為雙由令球閥控制,運行管道管徑為DN50,材質為UPVC,品牌為臺灣三厘,手動切換閥門進行正反洗,此操作大約一個星期一次。(2)反洗管道管徑為DN65(材質為UPVC,品牌為臺灣三厘),增大反洗強度,保證過濾流量保持12m3/h以上;(3)將已經結板的濾料更換;(4)同時在兩個過濾器進水口與出水口都安裝壓力表(0～0.6Mp)。方便觀察過濾器的運行情況。

2.2 袋式過濾器

袋式過濾器一種結構新穎、體積小、操作簡便靈活、節(jié)能、高效、密閉工作、適用性強的多用途過濾設備。袋式過濾器是一種新型的過濾系統(tǒng)。袋式過濾器內部由金屬網籃支撐濾袋,液體由入口流進,經濾袋過濾后從出口流出,雜質攔截在濾袋中,更換濾袋后可繼續(xù)使用。由于袋式過濾器的過濾能力不足,將影響下一道工序,因此將原有的10m3/h袋式過濾器更換為過濾量為20m3/h的袋式過濾器,同時增加壓力表(0～0.6Mp)與袋式過濾器的排氣口,方便對袋式過濾器的觀察維護。

2.3 超濾系統(tǒng)

超濾是一種膜分離技術,能夠將溶液凈化,分離或者濃縮。超濾是介于微濾與納濾之間,且三者之間無明顯的分界線。一般來說,超濾膜的孔徑在0.05um-1nm之間,操作壓力為0.1-0.5Mpa。主要用于截留去除水中的懸浮物、膠體、微粒、細菌和病毒等大分子物質。超濾系統(tǒng)存在的問題是無法實現(xiàn)在線清洗,當超濾膜出現(xiàn)污堵時,需將每支超濾膜從膜機架上拆下來,一支支進行藥劑的浸泡及循環(huán)清洗,一般清洗一次超濾膜需要十天左右的時間,耗時長,人工費用高,且影響整個系統(tǒng)正常運行。原有三支超濾膜設計產水量為9m3/h,增加三支超濾膜與原有的三支超濾膜進行配對,形成一體化超濾設備。主要通過以下幾個方面來進行改進:

(1)增加超濾產水量達到18m3/h,符合預處理所需水量。(2)設計為每3支超濾膜為一組,可在膜機架上對每組超濾膜單獨進行正反清洗與藥洗,方便快捷而又不影響另一組正常運行產水。(3)超濾管道更改為管徑為DN50,材質為UPVC,品牌為臺灣三厘,在超濾進口、出口分別安裝壓力表(0～0.6Mp),方便對超濾的運行狀況進行觀察維護。

2.4 反滲透系統(tǒng)

反滲透又稱逆滲透,一種以壓力差為推動力,從溶液中分離出溶劑的膜分離操作。對膜一側的料液施加壓力,當壓力超過它的滲透壓時,溶劑會逆著自然滲透的方向作反向滲透。從而在膜的低壓側得到透過的溶劑,即滲透液;高壓側得到濃縮的溶液,即濃縮液。主要運用在太空水、純凈水、蒸餾水等制備;酒類制造及降度用水;醫(yī)藥、電子等行業(yè)用水的前期制備;化工工藝的濃縮、分離、提純及配水制備;鍋爐補給水除鹽軟水;海水、苦咸水淡化;造紙、電鍍、印染、食品等行業(yè)用水及廢水處理;城市污水深度處理。公司的反滲透系統(tǒng)主要通過以下幾個方面來進行改進:

(1)現(xiàn)有反滲透系統(tǒng)產水量約為140-160m3/天,膜件的排列采用的是2:1排列,由于反滲透及超濾膜的老化,使系統(tǒng)的產水效率下降,經常出現(xiàn)前端的待處理水箱是滿的而產水水箱液位低,水泵不工作。可通過增加一支膜殼(內含3支RO膜),可實現(xiàn)反滲透系統(tǒng)3:2排列,使反滲透系統(tǒng)產水量達到200m3/天;(2)對反滲透設備上的電導率儀、ORP儀表、GF流量計表進行校準,對已損壞的儀器儀表進行更換,提高反滲透設備監(jiān)測的準確度。(3)在純凈水恒壓變頻供水出口加裝一臺機械水表。方便對反滲透設備的運行狀況進行觀察維護。

2.5 電氣自動化優(yōu)化

(1)目前對超濾膜系統(tǒng)及反滲透膜系統(tǒng)的控制模式采用的是通過廠區(qū)生產的壓縮空氣來對氣動閥進行控制,從而實現(xiàn)系統(tǒng)各路閥門的啟停操作,但是這種控制模式也存在一定的缺點:一是運行狀況受廠區(qū)氣源影響,如廠區(qū)周末未生產而設備無法運行,從而后續(xù)的反滲透系統(tǒng)也沒原水生產。二是沒有氣源時而系統(tǒng)又在運行容易導致水泵燒壞。三是氣動閥的部分配件較容易損壞。通過改造,使反滲透、超濾系統(tǒng)的工藝控制采用由電磁閥來進行控制,對氣管線路更換為電路,使設備脫離氣源限制,停氣時也能進行正常產水、補水作業(yè),可實現(xiàn)一區(qū)制冷站反滲透系統(tǒng)的連續(xù)運行,且解決了由于氣動閥膜片容易損壞頻繁更換膜片,影響設備日常產水的情況。(2)對中水深度處理系統(tǒng)的PLC控制箱進行改造,對設備的自動化運行的程序進行重新編寫,并對電控柜內的線路與電器元氣件進行專業(yè)排查,如出現(xiàn)老化或損壞的,應進行更換;使系統(tǒng)對水箱液位的控制、水泵的啟停、切換、報警功能等更加合理有效。

3 中水深度回用處理能力改進的意義

反滲透技術是利用壓力表差為動力的膜分離過濾技術,源于美國二十世紀六十年代宇航科技的研究,后逐漸轉化為民用,已廣泛運用于科研、醫(yī)藥、食品、飲料、海水淡化等領域。反滲透膜孔徑小至納米級(1納米=10-9米),在一定的壓力下,H2O分子可以通過反滲透膜,而源水中的無機鹽、重金屬離子、有機物、膠體、細菌、病毒等雜質無法通過反滲透膜,中水深度處理就是通過對中水進行深度處理凈化,使處理后的水質達到冷卻塔補水水質的要求,而中水深度處理回用處理能力的提高將帶來顯著的社會、經濟、環(huán)境效益。我公司的污水站產生的中水已基本實現(xiàn)了對外的零排放,對污水站處理后的中水用來澆花,實現(xiàn)了水資源的循環(huán)再利用,并且對中水進行深度處理后,其出水用來作為公司冷卻塔設備的補充水,使污水站產生的中水得到了充分有效的利用,實現(xiàn)了中水的節(jié)能減排,不僅改善了環(huán)境質量,起到了保護環(huán)境的作用,而且對于改善企業(yè)形象有著巨大的作用,從而促進了企業(yè)經濟的可持續(xù)發(fā)展。

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