鋼鐵廢水中含有氧化鐵屑、油、苯、酚等有機(jī)物,將其處理后實(shí)現(xiàn)重復(fù)使用,可大大節(jié)約水資源,降低企業(yè)成本和污染。但傳統(tǒng)的鋼鐵廢水處理一直是采用“混凝—澄清—過(guò)濾—冷卻”工藝,不進(jìn)行除鹽處理,易造成設(shè)備腐蝕、結(jié)垢。本文舉例雙膜法在某鋼廠廢水處理廠外排水回收利用工程300 m3 / h 脫鹽水系統(tǒng)中的應(yīng)用情況。
1、工藝流程
本項(xiàng)目的原水為鋼廠廢水處理廠處理后的外排水,工藝流程為:原水箱(原有) →疊片式過(guò)濾器→UF →UF 產(chǎn)水箱(原有) →保安過(guò)濾器→一級(jí)RO 裝置→RO 產(chǎn)水箱(原有) →廠區(qū)循環(huán)水管網(wǎng)。濃水反滲透系統(tǒng)工藝流程為:一級(jí)RO 濃水→RO 濃水箱→濃水RO 裝置→RO 水箱(原有) →用水點(diǎn)。
本項(xiàng)目采用UF —RO 雙膜法,系統(tǒng)工藝簡(jiǎn)單,運(yùn)行安全可靠;降低工程造價(jià);系統(tǒng)能源消耗及藥劑消耗低,減少運(yùn)行成本,提高了脫鹽水的回收率,減少濃鹽水的排放量。
2. 1預(yù)處理系統(tǒng)
本項(xiàng)目?jī)?yōu)化了原有試驗(yàn)工藝,在超濾系統(tǒng)進(jìn)水管路增加了微絮凝反應(yīng)和粉末活性炭吸附兩個(gè)工藝過(guò)程。對(duì)于廢水作為深度處理的原水來(lái)說(shuō),微絮凝過(guò)濾能使混凝劑與原水通過(guò)管道混合器快速混合在水中形成細(xì)小的微絮體(1～50μm) ,進(jìn)入超濾系統(tǒng)前,進(jìn)行絮凝和過(guò)濾,為了避免進(jìn)入超濾系統(tǒng)前就已形成較大的絮體而造成濾膜的堵塞,在超濾裝置前設(shè)置過(guò)濾精度為100 μm 的疊片式過(guò)濾器作為超濾裝置的保安過(guò)濾器。粉末活性炭能吸附處理水中的油及有機(jī)物,保障超濾設(shè)備更加安全,提高超濾設(shè)備的出水水質(zhì)。粉末活性炭根據(jù)調(diào)試中實(shí)際的排放污水含油量及有機(jī)物含量決定其加入量。加入的活性炭由疊片式自清洗過(guò)濾器清洗去除。
2. 2 UF 系統(tǒng)
UF 系統(tǒng)(見(jiàn)圖1) 共3 套,并聯(lián)或單獨(dú)運(yùn)行。主要技術(shù)參數(shù)為: 每套產(chǎn)水水量138. 9 m3 / h (20 ℃時(shí)) ;出水污染指數(shù)( SDI) < 3 ; 膠體硅去除率≥98 %;水的回收率≥90 %;操作溫度≤40 ℃;最大進(jìn)水壓力0. 5 MPa ;膜元件采用多孔內(nèi)壓式超濾膜,單支膜面積為50 m2 ,膜通量為60～120 L/ (h ?m2 ) ,立式安裝。
在超濾膜運(yùn)行方式和安裝方式上,針對(duì)廢水回收的進(jìn)水水質(zhì),為了使膜不易堵塞和更便于清洗,運(yùn)行方式由原來(lái)的死端過(guò)濾改為微錯(cuò)流過(guò)濾。微錯(cuò)流過(guò)濾更適合濁度或SS 含量較高的進(jìn)水,水流沿膜壁方向沖刷累積的雜質(zhì)(濾餅) ,濾餅增加受到控制,水的滲透流量可以保持穩(wěn)定。安裝方式由原來(lái)的橫式安裝改為立式安裝,這樣更加有利于膜的清洗和維護(hù)。
在超濾膜的反洗方式上,反洗強(qiáng)度大、反洗徹底。反洗水量視不同的工藝可控制在總水量的1 %～7 %,每次反洗15 s 左右。同時(shí)根據(jù)膜污染的情況,采用在沖洗水中投加一定濃度的清洗藥劑進(jìn)行加強(qiáng)反洗。根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況確定超濾膜是否進(jìn)行化學(xué)清洗,清洗周期視原水水質(zhì)而定,一般大于45 d?；瘜W(xué)清洗采用NaClO/ NaOH 和HCl ,清洗時(shí)間一般為2～4 h ,清洗后清洗液回收到清洗箱中,備下次使用。膜組件用清水沖洗后,即可繼續(xù)投入運(yùn)行。
2. 3 RO 系統(tǒng)
RO 系統(tǒng)的主要作用是把經(jīng)預(yù)處理的水進(jìn)行膜分離脫鹽。主要包括下列單元設(shè)備: 5 μm 保安過(guò)濾器、高壓泵、RO 裝置、RO 清洗和沖洗系統(tǒng),本系統(tǒng)按處理規(guī)模為3 ×100 m3 / h 設(shè)計(jì),并配置相關(guān)的附屬設(shè)備。RO 裝置是本系統(tǒng)中最主要的脫鹽裝置,利用反滲透膜的特性來(lái)除去水中絕大部分可溶性鹽分、膠體、有機(jī)物及微生物。由于RO 系統(tǒng)采用廢水處理廠的回用水,雖經(jīng)過(guò)前級(jí)預(yù)處理,但因水質(zhì)較差,故采用美國(guó)陶氏化學(xué)公司BW300-365FR 的抗污染RO 膜組件。
經(jīng)過(guò)預(yù)處理后合格的原水進(jìn)入置于壓力容器內(nèi)的膜組件,水分子和極少量的小分子有機(jī)物通過(guò)膜層,經(jīng)收集管道集中后,通往產(chǎn)水管再注入RO 水箱。反之不能通過(guò)的就經(jīng)由另一組收集管道集中后通往濃水排放管,排入后續(xù)系統(tǒng)。系統(tǒng)的進(jìn)水、產(chǎn)水和濃水管道上都裝有一系列的控制閥門(mén)、監(jiān)控儀表及程控操作系統(tǒng),它們將保證設(shè)備能長(zhǎng)期保質(zhì)、保量的系統(tǒng)化運(yùn)行。經(jīng)過(guò)RO 膜專用計(jì)算軟件計(jì)算,當(dāng)設(shè)計(jì)RO 裝置的回收率為80 %時(shí), 每套配置132 根BW30-365FR 膜,每根膜組件有效膜面積為34 m2 ,分別安裝在22 根FRP 壓力容器內(nèi),成14 ×8 排列,共3套。
3、系統(tǒng)運(yùn)行狀況
3. 1UF 系統(tǒng)運(yùn)行狀況
預(yù)處理系統(tǒng)為疊片過(guò)濾器和UF。本項(xiàng)目UF選用的是世界最新一代超濾膜———多孔膜。與傳統(tǒng)的單孔膜相比,多孔纖維膜不但提供精密的過(guò)濾效果,而且具有比單孔膜更高的機(jī)械強(qiáng)度,成本較低。纖維超濾膜所分離的組分直徑在0. 02～0. 03 μm ,對(duì)于顆粒、膠體、蛋白質(zhì)、微生物和大多數(shù)病菌等具有極高的去除率,出水SDI < 3 ,因此超濾產(chǎn)品在處理地表水、海水,以及經(jīng)生化處理過(guò)的廢水時(shí),都能提供穩(wěn)定的出水水質(zhì),目前已被用于半導(dǎo)體工業(yè)超純水的終端處理,RO 的預(yù)處理等領(lǐng)域。
3. 1. 1濁度的去除效果
疊片過(guò)濾器出水濁度最高為50N TU ,最低為2. 6 N TU ,出水濁度受原水濁度的變化影響較大,去除率在46. 96 %～94. 51 %。超濾出水濁度最高為0. 2 N TU , 最低為0. 01 N TU 。去除率在99. 92 %。超濾的降濁作用非常明顯,在疊片過(guò)濾器出水濁度較高、變化較大的情況下,出水濁度也非常穩(wěn)定,能滿足RO 進(jìn)水濁度< 1 N TU 的要求。
3. 1. 2 SDI 的變化
SDI 是污染指數(shù)的簡(jiǎn)稱,在RO 系統(tǒng)中,SDI 是用來(lái)衡量反滲透進(jìn)水的一個(gè)重要指標(biāo)。RO 系統(tǒng)進(jìn)水要求SDI15 < 5 ,推薦值SDI15 < 4 。RO 進(jìn)水SDI15越小說(shuō)明進(jìn)水對(duì)RO 膜的污染程度越小。。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn),UF 出水SDI15最大2. 6 ,最小0. 5 ,優(yōu)于SDI15 < 4 的反滲透進(jìn)水推薦值,說(shuō)明UF對(duì)SDI15的過(guò)濾效果非常好。UF 進(jìn)水(即疊片過(guò)濾器出水) SDI15 > 6. 67(SDI 極限值) , 無(wú)法測(cè)量。這表明,如果不使用超濾進(jìn)行更深度的處理,疊片過(guò)濾器的產(chǎn)水是不能滿足反滲透的進(jìn)水要求的。因此,在此水質(zhì)條件下UF 是必需的處理工序。
3. 2 RO 系統(tǒng)的除鹽效果
原水、一級(jí)和濃水反滲透產(chǎn)水的電導(dǎo)率如圖5所示。RO 系統(tǒng)包括一級(jí)RO 及濃水反滲透。一級(jí)RO 在本工程中作為主脫鹽裝置,脫除水中絕大部分的溶解鹽類(lèi)、顆粒、硬度和活性硅。濃水反滲透利用一級(jí)RO 濃水作為進(jìn)水進(jìn)行再次脫鹽,以達(dá)到提高水的回收率。脫鹽處理后的水再返回廠區(qū)回用水管道,在廢水處理廠排水全部回收的同時(shí),降低廠區(qū)循環(huán)水系統(tǒng)含鹽量。
4、存在的問(wèn)題
對(duì)本工程運(yùn)行的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)查,發(fā)現(xiàn)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和操作管理中,對(duì)廢水中的細(xì)菌防治措施不力。開(kāi)始投入運(yùn)行兩個(gè)月左右,就產(chǎn)生嚴(yán)重的細(xì)菌污染,造成UF 及RO 污堵,后經(jīng)停產(chǎn)消毒之后恢復(fù)正常運(yùn)行。之后為預(yù)防細(xì)菌污堵,增加了殺菌藥劑的投加量,而過(guò)量的殺菌劑造成了對(duì)UF 膜的氧化,部分膜絲斷裂,影響UF 的出水水質(zhì)。因此,對(duì)細(xì)菌正確的防治,在廢水回收系統(tǒng)中應(yīng)特別重視,這樣才能保證系統(tǒng)長(zhǎng)期、安全運(yùn)行。
5、結(jié)論
(1) 采用雙膜法(UF —RO) ,系統(tǒng)工藝簡(jiǎn)單、運(yùn)行安全可靠,工程造價(jià)低;系統(tǒng)能源消耗及藥劑消耗低,減少運(yùn)行成本;提高了脫鹽水的回收率,減少濃鹽水的排放量。
(2) 雙膜法工藝對(duì)原水水質(zhì)變化的適應(yīng)性較強(qiáng),經(jīng)超濾處理后,產(chǎn)水濁度< 1 N TU ,出水水質(zhì)穩(wěn)定,可大大降低反滲透膜的受污染程度。在廢水回收系統(tǒng)中,超濾作為反滲透的預(yù)處理比較合理。
