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雙膜法在鋼鐵廠廢水回用應用簡析
來源:    發布時間:2015-11-25

鋼鐵廢水中含有氧化鐵屑、油、苯、酚等有機物,將其處理后實現重復使用,可大大節約水資源,降低企業成本和污染。但傳統的鋼鐵廢水處理一直是采用“混凝—澄清—過濾—冷卻”工藝,不進行除鹽處理,易造成設備腐蝕、結垢。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 脫鹽水系統中的應用情況。


1、工藝流程

本項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) →疊片式過濾器→UF →UF 產水箱(原有) →保安過濾器→一級RO 裝置→RO 產水箱(原有) →廠區循環水管網。濃水反滲透系統工藝流程為:一級RO 濃水→RO 濃水箱→濃水RO 裝置→RO 水箱(原有) →用水點。


本項目采用UF —RO 雙膜法,系統工藝簡單,運行安全可靠;降低工程造價;系統能源消耗及藥劑消耗低,減少運行成本,提高了脫鹽水的回收率,減少濃鹽水的排放量。


2. 1預處理系統

本項目優化了原有試驗工藝,在超濾系統進水管路增加了微絮凝反應和粉末活性炭吸附兩個工藝過程。對于廢水作為深度處理的原水來說,微絮凝過濾能使混凝劑與原水通過管道混合器快速混合在水中形成細小的微絮體(1~50μm) ,進入超濾系統前,進行絮凝和過濾,為了避免進入超濾系統前就已形成較大的絮體而造成濾膜的堵塞,在超濾裝置前設置過濾精度為100 μm 的疊片式過濾器作為超濾裝置的保安過濾器。粉末活性炭能吸附處理水中的油及有機物,保障超濾設備更加安全,提高超濾設備的出水水質。粉末活性炭根據調試中實際的排放污水含油量及有機物含量決定其加入量。加入的活性炭由疊片式自清洗過濾器清洗去除。


2. 2 UF 系統

UF 系統(見圖1) 共3 套,并聯或單獨運行。主要技術參數為: 每套產水水量138. 9 m3 / h (20 ℃時) ;出水污染指數( SDI) < 3 ; 膠體硅去除率≥98 %;水的回收率≥90 %;操作溫度≤40 ℃;最大進水壓力0. 5 MPa ;膜元件采用多孔內壓式超濾膜,單支膜面積為50 m2 ,膜通量為60~120 L/ (h ?m2 ) ,立式安裝。


在超濾膜運行方式和安裝方式上,針對廢水回收的進水水質,為了使膜不易堵塞和更便于清洗,運行方式由原來的死端過濾改為微錯流過濾。微錯流過濾更適合濁度或SS 含量較高的進水,水流沿膜壁方向沖刷累積的雜質(濾餅) ,濾餅增加受到控制,水的滲透流量可以保持穩定。安裝方式由原來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。


在超濾膜的反洗方式上,反洗強度大、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。同時根據膜污染的情況,采用在沖洗水中投加一定濃度的清洗藥劑進行加強反洗。根據系統實際運行情況確定超濾膜是否進行化學清洗,清洗周期視原水水質而定,一般大于45 d?;瘜W清洗采用NaClO/ NaOH 和HCl ,清洗時間一般為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,即可繼續投入運行。


2. 3 RO 系統

RO 系統的主要作用是把經預處理的水進行膜分離脫鹽。主要包括下列單元設備: 5 μm 保安過濾器、高壓泵、RO 裝置、RO 清洗和沖洗系統,本系統按處理規模為3 ×100 m3 / h 設計,并配置相關的附屬設備。RO 裝置是本系統中最主要的脫鹽裝置,利用反滲透膜的特性來除去水中絕大部分可溶性鹽分、膠體、有機物及微生物。由于RO 系統采用廢水處理廠的回用水,雖經過前級預處理,但因水質較差,故采用美國陶氏化學公司BW300-365FR 的抗污染RO 膜組件。

       經過預處理后合格的原水進入置于壓力容器內的膜組件,水分子和極少量的小分子有機物通過膜層,經收集管道集中后,通往產水管再注入RO 水箱。反之不能通過的就經由另一組收集管道集中后通往濃水排放管,排入后續系統。系統的進水、產水和濃水管道上都裝有一系列的控制閥門、監控儀表及程控操作系統,它們將保證設備能長期保質、保量的系統化運行。經過RO 膜專用計算軟件計算,當設計RO 裝置的回收率為80 %時, 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,成14 ×8 排列,共3套。


3、系統運行狀況

3. 1UF 系統運行狀況

預處理系統為疊片過濾器和UF。本項目UF選用的是世界最新一代超濾膜———多孔膜。與傳統的單孔膜相比,多孔纖維膜不但提供精密的過濾效果,而且具有比單孔膜更高的機械強度,成本較低。纖維超濾膜所分離的組分直徑在0. 02~0. 03 μm ,對于顆粒、膠體、蛋白質、微生物和大多數病菌等具有極高的去除率,出水SDI < 3 ,因此超濾產品在處理地表水、海水,以及經生化處理過的廢水時,都能提供穩定的出水水質,目前已被用于半導體工業超純水的終端處理,RO 的預處理等領域。


3. 1. 1濁度的去除效果

疊片過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,在疊片過濾器出水濁度較高、變化較大的情況下,出水濁度也非常穩定,能滿足RO 進水濁度< 1 N TU 的要求。


3. 1. 2 SDI 的變化

SDI 是污染指數的簡稱,在RO 系統中,SDI 是用來衡量反滲透進水的一個重要指標。RO 系統進水要求SDI15 < 5 ,推薦值SDI15 < 4 。RO 進水SDI15越小說明進水對RO 膜的污染程度越小。。通過對系統連續監測發現,UF 出水SDI15最大2. 6 ,最小0. 5 ,優于SDI15 < 4 的反滲透進水推薦值,說明UF對SDI15的過濾效果非常好。UF 進水(即疊片過濾器出水) SDI15 > 6. 67(SDI 極限值) , 無法測量。這表明,如果不使用超濾進行更深度的處理,疊片過濾器的產水是不能滿足反滲透的進水要求的。因此,在此水質條件下UF 是必需的處理工序。


3. 2 RO 系統的除鹽效果

原水、一級和濃水反滲透產水的電導率如圖5所示。RO 系統包括一級RO 及濃水反滲透。一級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、顆粒、硬度和活性硅。濃水反滲透利用一級RO 濃水作為進水進行再次脫鹽,以達到提高水的回收率。脫鹽處理后的水再返回廠區回用水管道,在廢水處理廠排水全部回收的同時,降低廠區循環水系統含鹽量。

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4、存在的問題

對本工程運行的實際情況進行調查,發現在系統設計和操作管理中,對廢水中的細菌防治措施不力。開始投入運行兩個月左右,就產生嚴重的細菌污染,造成UF 及RO 污堵,后經停產消毒之后恢復正常運行。之后為預防細菌污堵,增加了殺菌藥劑的投加量,而過量的殺菌劑造成了對UF 膜的氧化,部分膜絲斷裂,影響UF 的出水水質。因此,對細菌正確的防治,在廢水回收系統中應特別重視,這樣才能保證系統長期、安全運行。


5、結論

(1) 采用雙膜法(UF —RO) ,系統工藝簡單、運行安全可靠,工程造價低;系統能源消耗及藥劑消耗低,減少運行成本;提高了脫鹽水的回收率,減少濃鹽水的排放量。


(2) 雙膜法工藝對原水水質變化的適應性較強,經超濾處理后,產水濁度< 1 N TU ,出水水質穩定,可大大降低反滲透膜的受污染程度。在廢水回收系統中,超濾作為反滲透的預處理比較合理。

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