微污染地下水回用处理

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超滤-反渗透工艺由于其良好的去除有机物、浊度、脱色脱盐等特点,已经广泛被用于污水回用试验研究和工程实践,并取得了显著的成效。曾杭成等利用超滤-反渗透工艺处理高含盐性、可生化性差的印染废水,结果表明,超滤为预处理单元去除废水的浊度和大分子有机物,使反渗透的进水水质稳定,反渗透单元对有机物和盐的去除率分达99%和93%。徐竟成等采用了微滤-反渗透工艺处理深度处理印染废水,结果表明,反渗透系统对总硬度、氯化物、硫酸根和钠离子的去除率分别为90%、95%、90%、95%以上,产水电导率小于150 μS/cm,脱盐率达到95%以上。尹晓峰介绍了反渗透技术在河北省某发电厂蒸汽锅炉给水/ 补给水处理系统中的工程应用实例,工程用多介质过滤器-反渗透-混床的组合工艺对原水进行脱盐处理,效果显著,运行稳定。

本文介绍并分析了多介质过滤器-超滤-反渗透工艺在某大

型石化企业地下水源微污染水回用处理中的工程应用实例。

1 工艺流程

本系统采用“多介质过滤器-超滤-反渗透”联合工艺处理某大型石化企业地下水源微污染水,工艺流程见图1,进水水质见表1。出水回用于该企业工业用水。原水进入原水池,经原水泵提升加压进入多介质过滤器装置,经过此装置后水中的悬浮物、胶体、大分子有机物被去除,然后直接进入超滤,超滤出水达到反渗透进水要求,经高压泵加压后进入反渗透装置,反渗透去除大部分的溶解盐类、有机物等,除盐率达95%以上,设计产水量为141.3 m3/h。

2 主要构筑物及设计参数

2.1 多介质过滤器

多介质过滤器是利用石英砂、无烟煤为滤料的过滤设备,主要是预处理段去除原水中的悬浮物、胶体、色度、浊度、有机物、油等影响后续单元运行的杂质。本装置在滤层上部放置较轻的大颗粒无烟煤,下部为大比重的小颗粒石英砂,水流通过多介质过滤器的滤料层时,滤料缝隙对水中悬浮物起筛滤作用使悬浮物吸附并截留在滤料表面。

本单元采用直径3 000 mm 多介质过滤器3 台,单台正常出水能力为72 m3/h 左右。设计产水量216m3/h,实际平均产水量204.6 m3/h;产水水质:设计产水浊度≤10 NTU,实际平均出水浊度为0.106 NTU。

2.2 超滤装置

膜过滤是一种膜分离技术,其膜为多孔性不对称结构,用于溶液中大分子级别物质的分离。本单元采用的UF 膜为过滤孔径≤0.04 μm,具有抗污染、通量高、强度高、耐受高浓度氧化剂性能好等特点的污水回用处理专用中空纤维膜。本装置结构合理,不易污堵,截污量高,易清洗,能够自动气、水反冲洗和在线加药清洗。主要是进一步去除大分子有机物、胶体、细菌等,确保出水满足反渗透的进水要求,即SDI≤3.0、浊度≤0.5 NTU。设计生产能力:216 m3/h(2×108 m3/h 套)。

2.3 保安过滤器

保安过滤器设置的主要目的是截留反渗透进水中的颗粒、胶体、悬浮物等,以防止大颗粒物进入反渗透膜。内装精度5 μm 滤芯。在正常工作情况下,滤芯使用寿命在4 个月左右,当大于设定的压差(通常为0.1 MPa)时应当更换。

2.4 反渗透

RO 装置按2×75 m3/h 配置,膜组件选用陶氏BW30-400FR 抗污染低压复合膜,设计通量≤19L/(m2·h)。RO 本体系统配置5 μm 保安过滤器、高压泵、RO 装置本体、清洗系统和冲洗系统、控制系统等全套设施。

超滤产水进入超滤产水箱,再经增压泵提升进入反渗透装置,去除96%以上的硬度等。在反渗透的进水中投加适量的还原剂和阻垢剂,其中还原剂的作用是还原进入反渗透的水中含有的氧化性物质,保护反渗透膜不被氧化性物质所氧化,而阻垢剂则是防止反渗透膜结垢。产水量:每套设计产水能力≥75 m3/h,实际平均产水量为70.6 m3/h。脱盐率:设计≥97%,实际平均脱盐率为97.79%。

3 运行效果分析

选择了近期连续20 d 的平均进出水数据,对装置运行情况进行考察,水质分析见表1。

3.1 进水水质

由表1 可以看出,进水中的总碱度、总硬度、浊度、油含量和CODMn等指标没有超出设计指标;进水中Cl-设计指标165 mg/L,实际进水为609.67mg/L,超出设计指标近2~3 倍;SO42-也超出设计进水指标;由此导致进水电导率由设计时指标1 500μS/cm 上升到目前平均2 603.33 μS/cm 左右,超出设计进水水质指标73.5%。

3.2 产水水质

由表1 可以看出,总碱度、总硬度、含油量、SO42-和浊度的去除率均在95%以上,出水完全达到设计指标的要求。由表1 和图2 可以看出,出水CODMn平均为0.45 mg/L,去除率为87.1%,去除效果良好,达到设计标准,但是从连续20 d 的分析数据看偶尔有少量超标。由表1 可见,Cl-的出水平均值为9.3mg/L,去除率为98.5%;电导率的出水平均值为57.38 mg/L,去除率为97.8%,但是均未达标。由图2可以看出,出水Cl-和电导率值大部分时间都有一定的超标,分析其主要原因在于进水水质高于设计值,对装置运行和处理效果会产生较大影响,因此需要控制好进水水质。

4 经济效益分析

该套工艺的装置总价值为1 000 万元,按照15年的使用寿命,折旧费1 826.5元/d,维修费按照4%计算,约为1 200元/d。聚合铝用量0.06 t/d,单价2 300元/t,合计115元/d;杀菌剂用量0.6 t/d,单价2 400元/t,合计1 440元/d;电耗2 393 kWh/d,单价0.47元/kWh,合计1 124.71元/d;还原剂用量0.017t/d,单价3 100元/t,合计52.7元/d;阻垢剂用量0.017 t/d,单价69 800元/t,合计1 163.33元/d。处理水量为141.3 m3/h,合计处理成本为2.04元/m3。

可以看出,处理成本主要由药剂成本、电耗和设备折旧构成,其中药剂成本占总成本的40%,药剂成本可通过工艺参数优化等措施减少药剂的消耗量,从而降低水处理成本。

5 结论

多介质过滤器-超滤-反渗透联合工艺在微污染地下水回用处理过程中运行稳定,总体效果良好:总碱度、总硬度、含油量、SO42-和浊度的去除率均在95%以上,CODMn的去除率为87.1%,去除效果良好,出水完全达到设

计指标的要求;Cl-的去除率为98.5%,电导率的去除率为97.8%,但是均有一定的超标,主要原因在于这2 项指标进水值高出设计值,需要控制好进水水质。可考虑在工艺前段增加预处理单元,严格控制进水水质,同时对系统工艺参数进行优化,以提降低出水的各项指标。具体参见http://www.ryzekj.com更多相关技术文档。

该组合工艺运行成本为2.04元/m3,比较合理,可见该工艺具有较高的经济价值、实用价值和良好的推广前景。

多年的研究与工业实践表明,膜分离系统主要用于处理回用微污染水,其成功运行的3 个关键因素是:(1)稳定的进水水质;(2)合理的膜过滤通量;(3)设备运行的精心维护。另外,为了保障系统运行的长期可靠性和经济性,选择耐污染和耐化学清洗的膜产品尤为重要。

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