微滤-反渗透在印染废水深度处理回用工程中的应用

Posted 2023-01-12 反渗透

篇首语：桃李不言，下自成蹊。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了微滤-反渗透在印染废水深度处理回用工程中的应用相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

为实现工业园区节水减排的目标，对印染废水生化处理出水进行微滤-反渗透深度处理后再利用。工程运行结果显示，连续微滤(CMF)-反渗透系统运行过程中膜通量和产水水质稳定，CMF产水SDI小于2，反渗透产水CODMn的质量浓度小于5mg/L，电导率小于150μS/cm，满足印染车间染整工艺用水要求。
1.工程概况
某纺织工业园区共有中小型企业20余家，受用水量指标和排污量指标限制，园区规模无法进一步扩大和发展。为实现节水减排的目标，促进工业园区的进一步发展，决定对园区污水处理厂的生化处理出水进行深度处理后回用，深度处理水回用作印染车间的染整工艺用水。
2.深度处理工艺选择
2.1深度处理水质、水量
目前园区污水处理厂日均废水排放量为3000m3左右。生化处理出水水质波动较大，CODCr的质量浓度为150～180mg/L，电导率为5060～8790μS/cm，浊度小于20NTU。
2.2深度处理工艺选择
印染废水深度处理主要对常规二级处理系统出水进行处理，去除的污染物主要是色度、COD和盐度(电导率)等，使出水水质满足生产工艺的要求。印染行业目前使用的废水深度处理回用方法主要有吸附法、氧化法、生物法和膜法[2-3]。除了膜法外，其余3种方法主要用于印染厂中水回用过程中，其产水水质不高，达不到染整工艺用水的要求，而采用膜法，其出水品质高，能直接回用于印染环节，同时浓水可回流至常规工序处理，实现废水零排放和清洁生产[4-5]。随着膜组件成本的不断降低和膜性能的不断提升，膜处理技术已经在各领域废水的深度处理和回用工程中越来越多地被人们所接受和采用[6-8]。
根据回用水源水质和用水水质要求，经小试和中试确定，采用连续微滤(CMF)-反渗透(RO)双膜法对生化处理系统二沉池出水进行深度处理，反渗透产水回用于印染车间。
2.3CMF-RO处理工艺流程
设计CMF产水量为2500m3/d，RO产水量为1250m3/d。CMF-RO处理工艺流程见图1。

二沉池出水自流进入循环水池，经砂滤罐和自清洗过滤器过滤后，进入CMF连续微滤装置，CMF装置采用连续错流过滤的方式，浓水回流至生化系统集水池，产水进入中间水池，再经RO反渗透装置过滤后，产水回用至印染车间；反渗透浓水集中收集后返回至生化工段循环处理。
3.主要处理单元
3.1CMF
CMF包括配套完整的供水系统、微滤机台、压缩空气系统、反冲洗系统、化学清洗系统、人机界面自控系统等。微滤机台为MF-30设备，共3套，2用1备。每套机台含30支8寸外压式微滤膜组件。中空纤维膜丝外径为1200μm，内径为700μm，膜表面积为40m2，膜丝材质为聚偏氟乙烯(PVDF)。单支膜组件设计通量为45L/(m2.h)，微滤系统总回收率为93%。
3.2RO
RO装置包括供水系统、反渗透机台、加药系统、化学清洗系统和PLC自控系统。反渗透机台为RO-36设备，共3套，2用1备。每套机台含36支反渗透膜，6支膜壳。膜组件为海德能8寸膜元件。系统采用1级2段设计，排列方式为4∶2。
4.运行结果与分析
4.1CMF产水SDI
SDI是反渗透给水的一个重要指标，通常情况下，反渗透膜元件要求给水SDI<5。CMF产水的SDI见图2。

由图2可以看出，CMF产水SDI在1.33～2.22之间，未出现较大的波动。微滤膜元件的过滤孔径为0.2μm，可以去除水中99%以上的颗粒物和悬浮物。能够保证出水SDI小于5，完全能达到反渗透进水要求。
4.2浊度的去除效果
浊度的去除效果见图3。

由图3可以看出，砂滤去除浊度的效果非常明显，浊度去除率在61%左右，砂滤产水浊度在6NTU左右。但当循环水池浊度波动较大时，砂滤耐冲击的能力较差，在进水浊度较高时，过滤压差迅速增加，需要进行正反洗或气洗，而且冲洗的时间和频率也略有增加，影响了系统的稳定运行。
CMF产水浊度在0.069～0.146NTU之间。浊度去除率达到98.2%以上。由于原水水质不好且不稳定，所以CMF在调试时，适当地增加了气水反洗的频率，每运行20min，进行一次气水反洗和反冲洗。气水反洗时间为50s，反冲洗时间为40s。
4.2COD去除效果
COD去除效果见图4。

由图4可以看出，砂滤和微滤对COD的去除率很低。原水CODCr的质量浓度为128～197mg/L，砂滤、微滤和反渗透对COD的去除率分别为11.47%、17.62%和97.05%。反渗透产水ρ(CODMn)≤5mg/L。
由于生化出水的COD浓度较高，故在石英砂过滤器进水中投加NaClO，保证砂滤产水中NaClO的质量浓度为5mg/L。CMF在运行30个周期后，进行一次化学增强反洗，反洗时NaClO的投加量为20mg/L，防止微滤膜元件发生生物污染。同时，为防止中间水池内微生物的繁殖，在CMF产水管道中投加NaClO，保证中间水池中余氯的质量浓度为1mg/L。
反渗透膜元件的耐氯性很小，需要在进水管路中投加NaHSO3，其投加量为3mg/L，去除来水中的余氯，并加强监测，防止余氯进入反渗透系统。
4.4脱盐效果
脱盐效果见图5。

由图5可以看出，反渗透产水的电导率和脱盐率基本上稳定，小幅的变化是由进水温度变化引起的。产水电导率基本维持在150μS/cm。从系统运行的第120天开始，虽然原水电导率有明显的上升趋势，但反渗透产水电导率没有显著的变化。
4.5系统污染及化学清洗
CMF系统在运行90d后，出现了跨膜压差逐步增大的现象，且气反洗后，通量没有恢复。打开膜组件，观察发现膜发生了生物污染。
分析原因，发现NaClO储罐内的有效浓度由11%降低到了4%，而加药量没有调整，导致砂滤和微滤发生了严重的生物污染，遂进行了一次化学清洗。10月至次年4月，系统运行稳定。4月底又进行了一次化学清洗，膜通量恢复良好。
反渗透系统运行稳定，各项监测指标没有发生大幅变化。系统运行6个月以后，进行了一次化学清洗，背压和膜通量恢复良好，脱盐率和产水量未发生明显衰减。
5.结论
采用CMF-RO工艺处理纺织工业园区污水厂生化处理出水，系统运行稳定，产水水质达到了设计要求。CMF反洗水、浓水和反渗透浓水循环到生化系统集水池，实现了废水零排放。
本工程的微滤单元采用了单一的石英砂过滤器作为预处理，处理效果没有达到预期目标，导致微滤的反洗频率增加。可考虑在循环水池之前增加1套一体式微絮凝设备或混凝沉淀设备，可大幅降低深度处理系统进水的浊度和COD浓度，保证微滤设备连续稳定运行，降低运行能耗和药耗。