■蔣林坪 ■翔鷺石化股份有限公司，福建 廈門 361026

1 中試目的

(1)考察回用水是否達(dá)到循環(huán)冷卻水補(bǔ)充水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn);

(2)驗(yàn)證膜分離技術(shù)對(duì)PTA 廢水回用的可行性、考察穩(wěn)定性和膜污染情況及濃縮液處理方法;

(3)為廢水回用提供整體規(guī)劃以及為工業(yè)工程設(shè)計(jì)提供參數(shù);

(4)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工藝條件，選擇最優(yōu)處理方案。

2 雙膜法中試

2.1 實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地來(lái)水及設(shè)備

(1)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地:翔鷺石化放流水出水口附近;

(2)實(shí)驗(yàn)來(lái)水:經(jīng)生物系統(tǒng)處理后之排放水(COD∶35-40mg/L、SS∶25-30mg/L);(3)實(shí)驗(yàn)設(shè)備:中試設(shè)備、水質(zhì)分析實(shí)驗(yàn)設(shè)備及器具、膜通量檢測(cè)工具等。

2.2 實(shí)驗(yàn)工藝及原理

本實(shí)驗(yàn)工藝流程示意圖見下圖:

(1)進(jìn)水前的預(yù)處理。本實(shí)驗(yàn)考慮采用連續(xù)“中空纖維膜微濾/超濾(CMF)”作為預(yù)處理。CMF 截留尺度在0.1um-0.01um 間，可以有效截留SS 并去除大分子膠體物質(zhì)(這是導(dǎo)致SDI 高的主要因素)，出水水質(zhì)高，同時(shí)能有效截留水中的細(xì)菌，防止后級(jí)膜的細(xì)菌污染。系統(tǒng)水回收率一般在90-95%，清洗一般通過(guò)產(chǎn)品水反沖洗的形式來(lái)進(jìn)行。

(2)廢水的深度處理。由于廢水預(yù)處理后的出水含鹽量較高，并且含有大量一價(jià)鈉鹽，主要以碳酸鈉存在，因此本實(shí)驗(yàn)將中空纖維膜的出水直接進(jìn)入反滲透進(jìn)行脫鹽處理。反滲透對(duì)鹽(NaCl)的截留率達(dá)到98%以上，且反滲透出水的水質(zhì)極優(yōu)，不經(jīng)任何處理可直接回用。

(3)濃水處理。由于膜為物理分離過(guò)程，不對(duì)廢水中的污染物質(zhì)、鹽產(chǎn)生直接的降解作用，因此，膜產(chǎn)生淡水的同時(shí)也產(chǎn)生了含較高鹽分、COD 的廢水，我們稱為濃水。濃水一般占整個(gè)處理水量的40%左右，COD 大致在100-150mg/L 左右，含鹽在8000ppm 以上，色度80倍。濃水的處理需要一并考慮。

3 試驗(yàn)過(guò)程、數(shù)據(jù)分析及結(jié)果

3.1 預(yù)處理中空纖維膜的運(yùn)行考察

放流水先經(jīng)過(guò)中空纖維膜處理，出水放置在循環(huán)罐里，然后進(jìn)行反滲透的實(shí)驗(yàn)，濃水管回流到中空膜循環(huán)罐。出水管根據(jù)實(shí)驗(yàn)考察參數(shù)的不同而放置在不同的位置，考察運(yùn)行參數(shù)和出水水質(zhì)的時(shí)候滲濾液收集在出水桶里面，隨著設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)料罐里面料液的濃度逐漸增大。

放流水經(jīng)中空纖維膜處理后，濁度由處理前的27NTU 下降到6-9≥NTU，由上表看出，中空纖維膜在運(yùn)行期間，通量下降較快，經(jīng)2 月14日的清洗，通量有所恢復(fù)，但依然沒(méi)有達(dá)到初期水平，且較難清洗，需用強(qiáng)堿性化學(xué)清洗劑。

推測(cè)其原因如下:

表1 中空纖維膜的運(yùn)行參數(shù)

(1)進(jìn)水的SS 較大，廢水中含有大量的污染物，致使膜通量下降速度較快。

(2)膜芯的保護(hù)措施較少，運(yùn)行后，未用清水頂洗。

(3)廢水中的生物污染。走料為生化二沉池的出水，含有較大數(shù)量的殘余細(xì)菌，造成膜表面的生物污染。

(4)該中空纖維膜的過(guò)濾孔徑較小(0.07um)，單級(jí)污染負(fù)荷較大，較容易污染。

3.2 RO膜芯性能考察

RO 膜出水管可以放置在RO 進(jìn)料桶里，也可放進(jìn)透析收集罐內(nèi)，出水管根據(jù)實(shí)驗(yàn)考察參數(shù)的不同而放置在不同的位置，考察運(yùn)行參數(shù)和出水水質(zhì)的時(shí)候滲濾液收集在出水桶里面，隨著設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)料罐里面料液的濃度逐漸增大;考察設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的穩(wěn)定性時(shí)，滲濾液回流到進(jìn)料桶中，這樣可以保持進(jìn)料桶里面料液濃度不變，模擬長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行情況。

兩批次實(shí)驗(yàn)之間，停機(jī)后立即使用透析液對(duì)RO 膜進(jìn)行頂水沖洗，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中使用的膜面積7.9m2，頻率為50Hz，進(jìn)水流速隨壓力從10-15Bar 變化而在30-45LPM 之間變化，運(yùn)行溫度控制在30-38℃之間，并且每批次保持溫度不變。

(1)運(yùn)行壓力選擇。運(yùn)行壓力是膜分離的動(dòng)力，也是運(yùn)行成本的一個(gè)主要來(lái)源。所選用的膜組件在進(jìn)壓9-16bar 的范圍內(nèi)都有比較好的運(yùn)行狀態(tài)，且實(shí)驗(yàn)設(shè)備的耐壓范圍為＜17bar，因此，在此范圍內(nèi)調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)壓的大小，觀察膜通量的變化，得到數(shù)據(jù)如表2 所示:

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，膜通量隨壓力的升高趨勢(shì)在各個(gè)壓力下，升高的幅度無(wú)較大區(qū)別。因此設(shè)計(jì)的膜管壓力應(yīng)以運(yùn)行壓力與產(chǎn)生速率對(duì)比，選擇運(yùn)行成本最低的運(yùn)行壓力。

(2)出水水質(zhì)。從進(jìn)出水水質(zhì)分析可以看出，連續(xù)批次運(yùn)行中，RO膜4D08 的產(chǎn)水COD 保持在10mg/L 以下，出水電導(dǎo)均在200us/cm 左右，重金屬離子完全去除，這樣的水質(zhì)已相當(dāng)于自來(lái)水的水質(zhì)了。因此，4D08 的膜截留性能可以滿足回用水的水質(zhì)要求。

(3)通量穩(wěn)定性。運(yùn)行期間，進(jìn)水以10bar，考察其初始膜通量，如表3 數(shù)據(jù):

由圖看出，從2 月6 日實(shí)驗(yàn)起，至2 月16 日共10 天，通量只有較少的下降。

于2 月14 日有添加清洗劑清洗，通量有所恢復(fù)。

(4)壓力-膜通量-濃縮倍數(shù)的對(duì)應(yīng)數(shù)量

3.3 反滲透濃水的處理

反滲透濃水常用處理方法按優(yōu)先順序分別為:混凝、吸附、稀釋、Fenton 氧化、微電解等，假如其中單一方法的處理效果無(wú)法滿足項(xiàng)目要求，則考慮對(duì)上述方法進(jìn)行復(fù)式組合。其為膜系統(tǒng)處理難點(diǎn)，翔鷺石化考慮通過(guò)確定濃水排放的最高限制標(biāo)準(zhǔn)，核算最大經(jīng)濟(jì)效益，設(shè)計(jì)處理規(guī)模及回收率，將其與放流水稀釋達(dá)標(biāo)排放。

4 總結(jié)

翔鷺石化通過(guò)中試確定雙膜法可實(shí)現(xiàn)PTA 廢水的再回收利用，但在預(yù)處理部分應(yīng)重點(diǎn)設(shè)計(jì)，降低進(jìn)水COD、SS 等，以確保后續(xù)膜系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，膜污染的清洗應(yīng)選擇針對(duì)性的清洗工藝和清洗劑，工藝流程的選擇應(yīng)結(jié)合現(xiàn)有工藝進(jìn)行增設(shè)或改造，以降低運(yùn)行及建造成本。該項(xiàng)目最終由“三達(dá)膜(廈門)環(huán)境工程有限公司”設(shè)計(jì)建設(shè)，其工藝流程如下:

目前該系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，并被國(guó)內(nèi)其它PTA 廠借鑒，已取得巨大的經(jīng)濟(jì)與環(huán)境效益。