雙膜法處理化工廢水及回用工程應用

2021-01-08 全國能源信息平臺

【能源人都在看，點擊右上角加'關注'】

北極星水處理網訊:採用超濾膜及反滲透膜工藝處理某化工集團產生的化工廢水並回用。結果表明，系統對汙染物去除效果較好，電導率去除率可穩定在98%以上。系統產水水質、水量穩定，產水可回用於化工生產工藝，滿足化工工藝要求，實現了生產廢水"近零排放"的目標。

新疆某化工集團生產廢水主要來自該集團各生產單位外排廢水。由於產品和工藝不同，廢水水質波動較大，其處理採用收集不同類型廢水進行集中處理、排放地表水體的方式。隨著國家環保要求的進一步提高，傳統的廢水集中處理方式已不能滿足環保要求。

為此，該集團採用超濾、反滲透工藝對集中處理後的化工廢水進行深度處理，並回用化工生產，以實現廢水「近零排放」的目標。筆者介紹了該項目的處理工藝、膜結垢與汙堵的控制措施，以及系統運行情況，為行業內相關項目運行提供一定經驗。

1 廢水水質與水量

集中收集的總廢水經兩級石灰—絮凝沉澱法去除部分無機懸浮物、有機汙染物及鈣鎂離子，產水一部分供廠區衝洗地面和衛生間，一部分供超濾、反滲透膜系統使用。膜系統處理水量為3 600 t/d，其進水水質如表1所示。

2 處理工藝

該工程系統進水具有高溶解固體含量(TDS)、高硬度、高pH、高有機物(COD)等特點，處理工藝主要考慮去除無機懸浮物、有機汙染物及鈣鎂離子，使系統產水中的離子含量達到可接受範圍，產水回用於化工工藝過程不致對化工產品質量產生不利影響。

反滲透膜技術可以很好地達到去除離子的目的。根據原水水質，設計採用投加純鹼降鈣+常規絮凝沉澱+多介質過濾(MMF)+超濾膜法(UF)+反滲透膜法(RO)工藝進行處理。

該工藝具有佔地面積小、處理水量大、產水水質穩定、全自動PLC+上位機控制運行、操作簡單等特點。工藝流程如圖1所示。

採用蘇伊士水務技術(上海)有限公司超濾膜，過濾孔徑0.03 μm，超濾膜裝置2套，單套產水100 m3/h。採用BW30-400FR型抗汙染反滲透膜(美國陶氏)，反滲透膜裝置2套，單套產水75 m3/h，回收率70%。在線流量、pH、電導率、氧化還原電位(ORP)儀表均採用+GF+SIGNET儀表，在線硬度採用APA6000高量程硬度計(美國HACH公司)，在線氟表採用1218ATI氟化物分析儀，加藥裝置均採用MILTONROY計量泵。

3 工藝流程重點

採用超濾膜與反滲透膜技術處理廢水，關鍵是防止膜組件的汙堵和結垢，同時保證膜的產水通量。採用以下措施控制膜的結垢與汙堵風險。

01 絮凝劑、助凝劑和純鹼的投加

在絮凝反應池中投加適量絮凝劑(PAC)、助凝劑(PAM)和足量純鹼，經斜板沉澱池沉澱後可除去95%以上的Ca2+和部分重金屬離子，以降低後續反滲透膜表面形成難溶重金屬沉澱的可能性。

由於PAM是長鏈高分子化合物，與RO膜的高分子材質類同，過量PAM到達RO膜後會導致RO膜嚴重汙堵，且無法通過化學清洗恢復膜通量。因此，只能適量投加助凝劑，最佳PAC和PAM聯合投加量根據現場小試確定。

02 酸的投加

由於原廢水呈鹼性，pH較高，重金屬離子易在鹼性環境中形成難溶沉澱物，並在膜表面形成結垢。為防止重金屬離子在膜表面沉澱結垢，調節原水pH至關重要。在沉澱池產水至多介質過濾器的進水管上投加鹽酸，調節pH至7~7.5，能有效控制重金屬離子在反滲透膜表面的結垢。

03 多介質過濾器

為有效提高超濾膜進水水質，在超濾膜前設置多介質過濾器。多介質過濾器用粗石英砂、細石英砂和片狀無煙煤為過濾介質。廢水經多介質過濾器過濾後，產水濁度保持在1~2 NTU，減輕了後續超濾系統的運行負荷，有效降低了超濾膜的汙堵風險。

04 氧化劑的投加

為防止懸浮物和微生物在超濾膜表面累積造成汙堵，在超濾系統設置2個氧化劑(次氯酸鈉)投加點，一處在超濾進水管上，另一處在超濾反洗管路上。投加氧化劑可使超濾運行跨膜壓差(TMP)和產水通量穩定維持在設計水平。

05 阻垢劑的投加

原廢水中的SO42-濃度很高，Ba2+、Sr2+等重金屬離子很容易與SO42-形成難溶鹽。此外，Ca2+和F-也易形成難溶鹽。這些難溶鹽是反滲透膜運行過程中結垢的主要因素。為有效防止反滲透膜結垢，在反滲透膜進水管中投加適量阻垢劑。

超濾穩定產水後，需對超濾產水進行全水質分析，採用DOW FilmtecTM ROSA9.1反滲透計算軟體計算超濾產水進入反滲透膜是否有結垢風險。經分析，超濾產水進反滲透膜存在BaSO4、SrSO4的結垢風險，軟體提示需投加阻垢劑以降低表面結垢風險。採用OSMOTREAT OSM35阻垢劑(納爾科工業服務有限公司)，該產品可有效降低BaSO4、SrSO4和CaF2等難溶鹽在反滲透膜表面的結垢風險。用OSMAS計算軟體計算OSM35阻垢劑的最佳投加量。

06 超濾膜與反滲透膜注意事項

系統水源為經深度處理後的工業廢水，為防止汙染物在膜表面形成累積汙染，系統運行中應注意以下事項。

(1)超濾系統連續運行20~30 min應進行1次夾氣反洗。經過8次夾氣反洗後進行1次加強反洗，以恢復超濾膜的過濾通量。加強反洗採用加鹽酸和加鹼的方式進行。

(2)超濾宜採用錯流方式運行，將超濾裝置錯流閥開至合適位置。

(3)嚴格控制反滲透系統的回收率，應在設計回收率範圍內運行。

(4)反滲透系統連續運行2 h應停機，使用反滲透產水對反滲透膜進行1次10 min左右的衝洗，以降低反滲透濃水側難溶金屬鹽的濃度，減輕其在膜表面的結垢。

(5)超濾膜跨膜壓差達到0.1 MPa以上及反滲透在正常給水壓力下產水量較正常值下降10%~15%時，需對超濾膜、反滲透膜進行化學清洗。化學清洗液配方應根據系統膜汙堵汙染物的實際情況確定。

4 系統運行效果

系統經過1個月的連續運行，出水水質水量穩定，膜處理系統運行工況良好。將回用水與原生產工藝用水進行對比，回用水水質優於原生產工藝用水水質，能更好地滿足化工生產要求。

01 超濾膜運行效果

超濾膜連續運行情況如圖2所示。

從圖2可以看出，連續運行1個月，超濾膜的跨膜壓差有所上升，但一直維持在可接受範圍內。隨著跨膜壓差的上升，超濾產水量呈下降趨勢。在反滲透進水管保安過濾器前測定進水淤塞指數(SDI)，SDI在2~3，符合反滲透膜進水條件。

02 反滲透膜運行效果

反滲透膜運行壓差及產水量變化情況如圖3所示。

由圖3可見，隨著反滲透膜截留汙染物和鹽分的不斷增加，運行壓差呈上升趨勢，膜通量和產水量也隨之下降。

反滲透膜過濾孔徑在納米級，能去除相對分子質量在數百以下的分子和離子，使廢水中大部分鹽分被去除掉。運行情況表明，反滲透系統對鹽分的去除率趨於穩定，在98%以上。產水電導率在230 μS/cm左右，離子含量較低。此外，反滲透產水中的氯離子、含鹽量等指標可達到化工生產工藝回用的需要。

03 系統運行問題

超濾膜和反滲透膜壓差達到一定程度後用鹽酸進行化學清洗，膜通量可以很好地恢復到設計通量範圍內。

系統運行過程中發現5 μm保安過濾器壓差上升較快，對整個系統連續運行造成一定影響。將保安過濾器濾芯拆下後，發現為鈣鹽等金屬鹽沉澱造成，經鹽酸浸泡後可以恢復正常壓差。整個系統含鹽量較高是保安過濾器濾芯汙染的主要原因。

由於系統採用多介質和超濾作為反滲透處理系統的預處理工藝，過濾精度已經較高，反滲透進水管上SDI保持在1.5~3。為解決保安過濾器運行壓差上升較快的問題，可考慮使用過濾孔徑較大的保安過濾器濾芯。

5 結論

(1)採用雙膜法處理化工廢水，系統對有機汙染物、硬度的去除效果較好，TDS去除率可穩定在97%以上，反滲透產水回用於化工生產工藝，反滲透濃水用於衝灰。整個系統運行可實現集團廢水的「近零排放」，經濟和環境效益顯著。

(2)隨著系統的連續運行，超濾膜和反滲透膜均有一定程度的汙染，壓差有所上升，產水量有所下降。經過化學清洗後膜通量可以恢復到設計值。

(3)為保證系統長時間連續運行，可考慮使用過濾孔徑為10 μm的保安過濾器濾芯。

原標題:雙膜法處理化工廢水及回用工程應用

免責聲明：以上內容轉載自北極星電力新聞網，所發內容不代表本平臺立場。全國能源信息平臺聯繫電話：010-65367702，郵箱：hz@people-energy.com.cn，地址：北京市朝陽區金臺西路2號人民日報社

相關焦點

  • 採用雙膜法中水回用技術實際意義
    北極星環保網訊:本中主要是介紹水回收利用技術，這種技術主要選取了超濾膜(UF)和反滲透膜(RO)的結合，採用雙膜法中水回用技術具有以下五個優點。1)雙膜法印染廢水中水回用工藝可實現水資源的循環回用和減量排放。
  • 曹國民:高級氧化技術在廢水深度處理與回用工程中的應用
    北極星水處理網訊:曹國民教授在2019中國工業水處理大會暨第39屆年會上的演講PPT，針對我國工業廢水處理現狀以及面臨的主要問題，介紹了高級氧化技術及其在廢水深度處理與回用工程中的應用。作者簡介曹國民，博士，教授，註冊環保工程師，華東理工大學環境工程研究所所長。
  • 2017全國化工廢水處理及回用技術發展論壇通知
    中國環保在線 會議論壇】2017全國化工廢水處理及回用技術發展論壇將於9月4日在江蘇蘇州國信雅都大酒店舉辦。針對化工廢水處理及回用政策、技術、標準等有關話題，業內人士將進行探討。
  • 電鍍廢水化學法綜合處理及回用工程設計
    北極星水處理網訊:摘要：本文通過分析企業廢水來源和廢水含量，應用化學法處理含鉻、含鎳、含氰等多類型廢水，利用膜分離技術進行回水再利用，設計建立了廢水處理中心系統。該系統由pH和ORP控制儀控制各處理單元自動加藥，過程穩定可控，結果可數據化且可實時傳遞至環保管理部門，達到清潔生產Ⅱ級要求，實現了企業節能減排的目的。
  • 24個化工廢水處理項目解析(下)
    【中國環保在線 技術前沿】《24個化工廢水處理項目解析(上)》中已經為大家介紹了十二個化工廢水處理項目。針對複雜的化工廢水處理問題，另外十二個化工廢水處理項目又有何高招？讓我們一睹為快。 常熟新材料產業園是江蘇省常熟市的專業化工園區，園區重點發展了氟化工、精細化工、生物醫藥等行業。該項目作為園區汙水處理廠的二期工程。 　　本項目位於常熟新材料產業園(江蘇高科技氟化學工業園)內，所接納的廢水90%為工業廢水，本園區的化工廢水具有鹽分高、成分複雜、有毒有害物質多、難生物降解(原水B/C小於0.2)，處理難度很大。
  • 有機胺與香料生產複合化工廢水處理工程實例
    我國化工行業飛速發展，對中國經濟發展做出了重要貢獻，截至2016 年底，化工企業在全國工業企業中比例已達到7%[1]。但隨著大量化工產品的生產產生大量的化工廢水，如未經處理直接排放到水體中，不僅會造成水體汙染，而且嚴重危害周圍環境，危及人們的身體健康。
  • 化工廢水的主要特徵及處理方法匯總
    化工廢水是指化工廠生產產品過程中所生產的廢水，如生產乙烯、聚乙烯、橡膠、聚酯、甲醇、乙二醇、油品罐區、空分空壓站等裝置的含油廢水，經過生化處理後，一般可達到國家二級排放標準，現由於水資源的短缺，需將達到排放標準的水再經過進一步深度處理後，達到工業補水的要求並回用。
  • 化工廢水處理方法研究
    化工廢水處理方法研究北極星水處理網訊:有一組調查數據顯示 ，在我國的汙水排放總量中，化工行業排放的汙水佔到全國汙水排放總量的百分之二十左右。化工廢水排放到環境中將對環境產生很大的危害，這就要求化工企業嚴格落實環保理念，對化工過程產生的的廢水進行妥善的化工廢水處理 。
  • 電鍍廢水回用處理的應用說明
    漂洗電鍍廢水中含有大量的重金屬汙染物，其直接排放的廢水會汙染水源。危及人體健康另一方面浪費了貴金屬和水資源。由於電鍍行業用水需求不斷增加和水資源日益短缺這兩個矛盾日益突出，以及環保總局提出電鍍廢水要達到地方排放標準，電鍍廢水回用處理該如何解決？
  • 針對雙極膜電滲析法處理化工廢水探討
    雙極膜電滲析法將廢水中的鹽轉化成相應的酸以及鹼 , 同時 , 酸以及鹼又可以應用到實際的化工生產中 , 實現了經濟效益與環境效益之間的結合 。本文主要針對於雙極膜電滲析法在澳化丁基橡膠廢水與廢鹼液中的應用出發 , 對雙極膜電滲析法進行化工廢水處理的分析與探討 。
  • 化工廢水處理設備
    化工廢水主要來源於化工生產過程，根據生產過程產生的廢水可分為三大部分：①生產原料的包裝、貯存和運輸過程中產生的廢水②生產產品過程中產生的廢水③產品冷卻、貯存和運輸過程中產生的廢水。在這些因素中，產品生產過程產生的廢水量最大，組成最複雜。
  • 【重磅推薦】廢水工程:處理及回用(第四版)+最新版英文原著
    今天推薦的是這個系列的第二本經典教材：《廢水工程：處理及回用》（第四版），由化學工業出版社2004年出版。原著是由（美國）Metcalf & Eddy Inc.編寫。這本書總共1000多頁，原價是¥150元，目前的二手書已經是¥1000+了（瑟瑟發抖ing）。
  • 煤化工含鹽廢水的處理技術應用進展
    總體而言，當前水資源短缺和產生的濃鹽水問題已成為制約煤化工產業發展的瓶頸，尋求處理效果更優、系統運行穩定性更好、投資和運行費用更低的濃鹽水處理回用技術，成為煤化工產業發展的必然需求。基於此，筆者介紹了煤化工含鹽廢水的水質特徵，並總結了煤化工行業目前在含鹽廢水處理端採用的常見技術，以及各類技術的工程應用和研究進展，最後提出了未來煤化工含鹽類廢水處理技術的發展趨勢，以期為企業選擇工藝時提供理論指導。
  • 光催化氧化技術在化工廢水處理中的應用
    北極星水處理網訊:伴隨著環境的汙染 ，人們越來越重視自己的生存環境，其中光催化技術的應用已經成為了在化工廢水處理中非常重要的一部分 ，本文針對光催化技術在化工廢水處理中的應用的相關問題進行了詳細的分析和探索 ，供相關的廢水處理人員參考 。
  • 精細化工廢水處理方法
    染料、醫藥、化纖及農藥等在生產過程中產生的有機廢水，成分複雜、汙染物濃度高對自然環境和人類健康影響嚴重，我們可以稱這種廢水為精細化工廢水。依斯倍環保小編今天和大家談談精細化工廢水處理方法。精細化工廢水中汙染物含量高，COD值高、難生物降解的物質多、有色廢水色度非常高等。依斯倍環保順利幫助雅本化學（南通）公司解決精細化工廢水處理工程項目。這個項目進水主要來自於精細化工生產廢水經現有廢水系統處理後的生化MBR排水。排放出生化出水中，其他指標已符合排放標準，唯有氨氮含量指標超出規定範圍。
  • 購買化工廢水處理設備註意事項
    工業企業、化工企業生產過程中會產生大量廢水，成分複雜、汙染物含量高、有毒有害，鹽度高、難以生物降解等，一直是工業廢水處理領域的難點。工業企業、化工企業大多需要購買化工廢水處理設備，對於此類購買化工廢水處理設備前，企業應該做好哪些注意事項呢？
  • 氟化工廢水處理技術
    北極星水處理網訊:[ 摘要] 六氟丙烯高濃度氟鹽廢水, 採用20%左右的Ca(OH)2 乳液沉澱除F- 、CO32 - , 回收KOH 溶液, 回用於生產中, 達到廢水零排放。[ 關鍵詞] 氟化工;廢水處理;絮凝;沉澱;生物接觸氧化氟化工系20 世紀新興產業, 其產品廣泛用於製冷、航空航天、石油化工、機械、電子、冶金等領域。近年來, 國外氟化學工業發展較快, 特別是氟聚合物產品因具有優異的耐高低溫性、化學穩定性、絕緣性、低摩擦性、不燃性、潤滑性等性能, 各國不斷開發新品種滿足經濟發展的需要。
  • 石油化工廢水處理工藝原理
    【化工高鹽廢水處理】石油化工廢水處理工藝原理在進行化學廢水處理時，必須考慮廢水中的汙染物，然後對藥物如石油化工廢水，分別進行7小時分類：石油化工廢水處理1、含油廢水2、含酚廢水3、含硫廢水4、含氰廢水5、含醛廢水
  • 焦化廢水處理技術概述 附焦化廢水處理工藝流程圖
    ，為了防止對生態環境構成嚴重的威脅，保護有限的水資源，必須對焦化廢水處理工藝流程進行研究。　　一、焦化廢水處理工藝流程　　焦化廢水處理過程基本遵循預處理+生化處理+深度處理的三段式處理工藝。這類廢水含有一定濃度的酚、氰和硫化物，水量不大，但成分複雜。　　③古馬隆聚酯水洗廢液：生產精加工化學品的洗滌廢水，僅少數生產古馬隆產品的焦化廠存在，水量較小，一般呈白色乳化狀態，除含酚、油類物質外，還因聚合反應所用催化劑不同而含有其他產物。　　焦化廠高濃度有機廢水產生來源見下圖。
  • 高濃度化工廢水處理工藝
    高濃度化工廢水處理工藝1、CPS#化工廢水處理2、先進的氧化技術：包括芬頓氧化溼式催化氧化、光化學氧化、臭氧氧化方法之類等；這些類的工藝技術適用的範圍比較廣，其反應速度比較快，處理高效，一般來說沒有二次汙染或汙染比較少；能量和有用物質可回收；含苯環、大分子長鏈物質斷鏈，可破壞其生物毒性，有利於生物處理。