朱加生，許加俊，程曉輝

（中電環(huán)保股份有限公司，江蘇南京 211102）

“UF+RO+DTRO”工藝在中水回用工程中運(yùn)用

朱加生，許加俊，程曉輝

（中電環(huán)保股份有限公司，江蘇南京 211102）

本文介紹了“UF+RO+DTRO”在某純堿項(xiàng)目中水回用中的運(yùn)用案例，處理后的水質(zhì)滿足回用水標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益，運(yùn)行期顯示,出水水質(zhì)優(yōu)良，表明該工藝設(shè)計(jì)合理，為工業(yè)廢水“零排放”提供很好的借鑒案例。

超濾；反滲透；中水回用

隨著反滲透工藝技術(shù)的提高，目前反滲透膜（RO膜）已廣泛運(yùn)用于電子、醫(yī)藥、環(huán)保、食品等各類行業(yè)[1-2]，而反滲透膜工藝也在水資源回用方面表現(xiàn)的良好性能保證了其在中水回用方面的優(yōu)勢[3]。

某公司年產(chǎn)60萬噸純堿項(xiàng)目采用“預(yù)處理+UF+RO+DTRO”工藝處理污水并回用于系統(tǒng)，項(xiàng)目總投資3 430萬元，最大處理量達(dá)550t/h，于2013年2月進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，調(diào)試期5個(gè)月，并于7月正式運(yùn)營，運(yùn)營期間裝置運(yùn)行穩(wěn)定，脫鹽效果良好，污水回用率滿足要求。結(jié)果表明裝置整體脫鹽率大于85%，污水回用率大于90%，外排濃鹽水水量小于10t/h。回用水水質(zhì)高于國家標(biāo)準(zhǔn)《城市污水再生利用 工業(yè)用水水質(zhì)》，達(dá)到水資源循環(huán)再生的目的，工藝系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，本文主要介紹“預(yù)處理+UF+RO+DTRO”工藝的設(shè)計(jì)、運(yùn)行情況。

1 工藝流程

1.1 設(shè)計(jì)水量、水質(zhì)

本裝置接收的廢水包括循環(huán)水站排污、脫鹽水站濃排水、全廠未預(yù)見水量排水和污水處理站出水等，各種廢（污）水經(jīng)地下管網(wǎng)匯入本裝置內(nèi)設(shè)置的原水調(diào)節(jié)池。水量表見表1，本工程按最大水量設(shè)計(jì)，水量Q=550t/h，進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)見表2。

表1 原水水量表

1.2 工藝流程

分析調(diào)節(jié)池水質(zhì)數(shù)據(jù)和對回用水的水質(zhì)要求，本著工藝先進(jìn)、運(yùn)行安全可靠、節(jié)能的原則，本項(xiàng)目為了實(shí)現(xiàn)廢水“零排放”，降低污水蒸發(fā)投資，采用DTRO的工藝流程如圖1所示。

表2 進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)

圖1 DTRO的工藝流程圖

各股污水（廢水）進(jìn)入回用水調(diào)節(jié)池，經(jīng)提升泵提升，先進(jìn)入BAF曝氣生物濾池去除有機(jī)物污染物和氨氮，出水自流進(jìn)入石灰軟化澄清池中進(jìn)行軟化處理，并依次加入石灰乳、PAC、PAM藥劑進(jìn)行混凝反應(yīng)沉淀，沉淀后的澄清水調(diào)節(jié)pH后進(jìn)入濾池過濾。濾池出水加壓后進(jìn)入膜處理工段。膜處理工段包括超濾、反滲透、管式超濾及DTRO工段四部分，產(chǎn)水回用于循環(huán)水系統(tǒng)，濃水排入蒸發(fā)裝置。BAF的反洗水、濾池反洗水、超濾裝置自用水自流至調(diào)節(jié)池再處理，以提高系統(tǒng)產(chǎn)水率，減少系統(tǒng)外排水量。澄清池排泥收集后，泵送入污水處理裝置的污泥脫水機(jī)脫水處理。

1.3 BAF曝氣生物濾池

從工程經(jīng)驗(yàn)來說，生物濾池運(yùn)行周期為5天反洗一次，硝化細(xì)菌在BAF池中可以自由生長掛膜，以顆粒狀填料及其附著生長的生物膜為主要處理介質(zhì)，充分發(fā)揮生物代謝、物理過濾、生物降解和填料吸附作用及反應(yīng)器內(nèi)食物鏈的分級(jí)捕食作用[4]。在自養(yǎng)菌的硝化作用下，水中的BOD5和氨氮、COD等含量得到降低。本工程設(shè)置BAF曝氣生物濾池的目的是用于去除有機(jī)物及氨氮，由于進(jìn)水中的有機(jī)物難降解，COD處理負(fù)荷不大于1.0kg CODCr/m3·d，氨氮處理負(fù)荷不大于0.45kg NH4+/m3·d，設(shè)計(jì)單格BAF面積63m3，可保證出水氨氮小于5mg/L。

1.4 石灰加藥澄清池

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)兩座澄清池設(shè)備，澄清池主要包括石灰筒倉、布袋除塵器、機(jī)械振動(dòng)器、給料機(jī)、螺旋輸粉機(jī)、石灰乳攪拌箱和石灰乳泵等[5]。依次向澄清池中加入石灰乳、PAC、PAM藥劑后混凝沉淀，經(jīng)過沉淀過濾去除，降低水中有機(jī)物、堿度、硬度和磷酸鹽的含量[6]。本項(xiàng)目改進(jìn)的澄清池采用自動(dòng)加藥計(jì)量，實(shí)現(xiàn)石灰加藥的在線操作，在很大程度上降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，增加了加藥的效率，經(jīng)過小試實(shí)驗(yàn)確定最佳的藥劑量，并對加藥效果進(jìn)行在線監(jiān)控。

1.5 UF系統(tǒng)

超濾膜具有較微濾更小的膜孔徑，一般在1～20nm，可截留膠體、溶解性高分子和病毒等，出水水質(zhì)可滿足多個(gè)行業(yè)回用水要求[7]。本項(xiàng)目采用GE公司生產(chǎn)的ZeeWeed 1500外壓式中空纖維膜，設(shè)計(jì)膜通量≤55L/m2·h，膜孔徑0.02μm，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)3套凈產(chǎn)水量≥172m3/h的超濾裝置，為了保護(hù)超濾膜，在超濾前設(shè)置自清洗過濾器。自清洗過濾器選用連續(xù)運(yùn)行、自動(dòng)反洗過濾器，過濾精度為100μ，正常情況下，過濾差壓不大于30kPa，過濾器依據(jù)進(jìn)、出口壓差或者周期制水量進(jìn)行自動(dòng)反洗。在過濾器組套內(nèi)單體過濾元件反洗過程內(nèi)部輪流交替進(jìn)行，自動(dòng)切換工作、反洗狀態(tài)，確保整套過濾器連續(xù)出水。

1.6 RO脫鹽系統(tǒng)

反滲透是利用半透膜透水不透鹽的特性，去除水中的各種鹽分。在反滲透膜的原水側(cè)加壓，使原水中的一部分純水沿與膜垂直方向透過膜，水中的鹽類和膠體物質(zhì)在膜表面濃縮，剩余部分原水沿與膜平行的方向?qū)饪s的物質(zhì)帶走[8]。透過膜的水中僅殘余少量鹽分，收集利用透過水，即達(dá)到了脫鹽的目的。本項(xiàng)目采用反滲透選用原裝進(jìn)口低壓寬流道抗污染膜產(chǎn)品，并遵循其設(shè)計(jì)導(dǎo)則及設(shè)計(jì)軟件。根據(jù)膜元件制造廠商《導(dǎo)則》的規(guī)定本工程一級(jí)反滲透膜平均通量不大于18L/m2·h，設(shè)計(jì)2套凈出力大于150m3/h的反滲透裝置，系統(tǒng)總回收率大于70%，總脫鹽率大于≥98%。

1.7 管式超濾+DTRO

本項(xiàng)目中反滲透濃水水量較大，為了實(shí)現(xiàn)零排放，達(dá)到水的循環(huán)利用需要對其處理并回用[9]，反滲透的濃水中除了各離子雜質(zhì)、有機(jī)物及其前段預(yù)處理沒有去除的懸浮物按反滲透回收率進(jìn)行濃縮之外，在反滲透的進(jìn)水還需相應(yīng)加阻垢劑，防止反滲透濃水側(cè)的結(jié)垢[10]，也有可能前段預(yù)處理沒有處理完的由于循環(huán)水排污水帶入的水穩(wěn)劑等，這些物質(zhì)在前級(jí)加藥、絮凝、沉淀過程中會(huì)發(fā)生不兼容的特性，導(dǎo)致易沉淀的物質(zhì)不易沉淀，故需投加過量的絮凝劑和高分子助凝劑，在加藥沉淀后引入了管式膜，經(jīng)過管式超濾過濾后的水進(jìn)入DTRO裝置進(jìn)一步脫鹽處理，選用7.5MPa的DTRO膜柱，設(shè)計(jì)膜通量為23L/m2·h。DTRO進(jìn)水量大流量37.2m3/h，DTRO裝置產(chǎn)水量大于27.2m3/h，最終的濃水水量小于10m3/h，DTRO裝置在此條件下最大回收率為可達(dá)到75%，系統(tǒng)脫鹽率＞95%，TDS＜720mg/L。最后反滲透濃縮經(jīng)過蒸發(fā)回收部分淡水，鹽槳液排入氨澄清桶，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行期間除鹽率穩(wěn)定在85%以上，產(chǎn)水回用率在90%以上，系統(tǒng)外排水量低于10m3/h。下表3為本項(xiàng)目主要構(gòu)筑物參數(shù)。

2 運(yùn)行效果分析

本工藝技術(shù)先進(jìn)，運(yùn)行安全可靠，節(jié)能、節(jié)水、環(huán)保，設(shè)備質(zhì)量優(yōu)良，工程質(zhì)量優(yōu)良，通過自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)數(shù)字化運(yùn)行，節(jié)省大量人力成本，通過工程優(yōu)化膜運(yùn)行方式和運(yùn)行參數(shù)等工藝技術(shù)，利用邊運(yùn)行、邊沖洗的優(yōu)化運(yùn)行模式，在提高膜通量的同時(shí)，減少污染物在膜表面的積存，延長了膜清洗周期，減少膜工作清洗時(shí)間，實(shí)現(xiàn)智能自動(dòng)清洗和監(jiān)測等維持系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。

在項(xiàng)目實(shí)施中，本工程選取了進(jìn)水、中間段及回用水水質(zhì)中的COD、SS、TDS指標(biāo)進(jìn)行效果分析。

2.1 運(yùn)行期COD的濃度變化

運(yùn)行期的COD的濃度實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖2，可知出水水質(zhì)良好，出水的COD濃度很低，最終產(chǎn)水水質(zhì)：COD＜0.71mg/L。BAF濾池對COD的去除效果較好，去除率為43.4%～63.8%。

圖2 運(yùn)行期的COD的濃度變化

2.2 運(yùn)行期SS的濃度變化

運(yùn)行期的SS濃度的濃度實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖3，可知出水水質(zhì)良好，出水的SS濃度很低，SS超出檢測限，其他指標(biāo)的去除效果良好。

圖3 運(yùn)行期SS的濃度變化

表3 本項(xiàng)目主要構(gòu)筑物參數(shù)

表4 進(jìn)、出水水質(zhì)指標(biāo)參數(shù)

2.3 運(yùn)行期TDS的濃度變化

運(yùn)行期的TDS的濃度實(shí)驗(yàn)結(jié)果見圖4，可知出水水質(zhì)良好，TDS＜80mg/L，氨氮＜0.92mg/L。BAF濾池對COD的去除效果較好，從產(chǎn)水TDS數(shù)據(jù)結(jié)果分析進(jìn)水中較多的Ca2+、Mg2+、SO42-等離子得到大幅的去除。

圖4 運(yùn)行期的TDS變化

2.4 運(yùn)行過程中DTRO效果

運(yùn)行過程中為了檢測DTRO的運(yùn)行效果，對DTRO裝置前后的SDI值進(jìn)行了測定，結(jié)果表明，進(jìn)DTRO裝置的水質(zhì)SDI值約為1 750，產(chǎn)水SDI＜20，具體的出水水質(zhì)指標(biāo)見表4。

3 結(jié)語

“預(yù)處理+UF+RO+DTRO”工藝在工業(yè)廢水“零排放”方面很廣闊的應(yīng)用前景，成熟的超濾、反滲透膜工藝在實(shí)現(xiàn)出水穩(wěn)定化、水的循環(huán)利用方面相比其他工藝具有很大的應(yīng)用前景，可以實(shí)現(xiàn)PLC自動(dòng)化操作和在線監(jiān)測，大大節(jié)省了運(yùn)營成本和操作難度。

本項(xiàng)目自投產(chǎn)以來系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，出水水質(zhì)滿足回用水要求，脫鹽效果良好，污水回用率滿足要求，結(jié)果表明裝置整體脫鹽率大于85%，污水回用率大于90%，外排濃鹽水水量小于10t/h。一方面達(dá)到了水資源再生利用的目的，達(dá)到了水的“零排放”標(biāo)準(zhǔn)，此項(xiàng)工程給企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，因此該工藝可為后續(xù)工程設(shè)計(jì)和研究人員提供經(jīng)驗(yàn)和學(xué)習(xí)借鑒。

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The Using of “UF+RO+DTRO” Process in Reclaimed Water Re-use Project

Zhu Jia-sheng,Xu Jia-jun,Cheng Xiao-hui
(CEC Environmental Protection Co.,Ltd,Jiangsu Nanjing 211102)

This paper introduces the application of “UF+RO+DTRO” process in water re-use in a pure alkali project.The treated water quality meets the water reuse standard,Environmental benefits and economic benefits are realized.The good water quality in working period shows this process design is reasonable,and provide a good example for “zero emission” of industrial waste water.

UF;RO;Reclaimed water re-use

X703

A

2096-0387（2017）05-0070-04

本文系南京高端人才團(tuán)隊(duì)引進(jìn)計(jì)劃“抗污染反滲透膜產(chǎn)業(yè)化”（項(xiàng)目編號(hào)：寧人才辦（2016）2號(hào)）的階段性研究成果。

朱加生（1967—），男，浙江富陽人，博士，工程師、技術(shù)總監(jiān)，研究方向：工業(yè)水處理、反滲透膜研制、膜法水處理應(yīng)用等。