摘要：近幾年我國水資源不斷短缺，對工業(yè)企業(yè)來說，由于對水的需求較大，水源不能及時(shí)供應(yīng)，企業(yè)就不能擴(kuò)大規(guī)模進(jìn)行生產(chǎn)發(fā)展。和發(fā)達(dá)國家相比，我國的工業(yè)企業(yè)也在水資源上浪費(fèi)很大，單位的工業(yè)產(chǎn)值取水量還是趕不上發(fā)達(dá)國家。這幾年發(fā)展迅速較快的一種技術(shù)就是膜分離技術(shù)，安全環(huán)保、分離效果好、操作簡單而且占地小。由于水資源短缺這種狀況，在工業(yè)污水處理中可以利用膜法水處理技術(shù)回用污水?；诖吮疚尼槍I(yè)企業(yè)污水，研究了企業(yè)廢水處理中的膜分離集成技術(shù)，通過具體的工程例子介紹，希望可以給相關(guān)人員提供借鑒。

我國的水資源總量雖然在世界居于第六位，但人均的占有量僅為世界人均水量的四分之一，是世界13 個(gè)缺水國家之一，水資源短缺，而且水污染非常嚴(yán)重。當(dāng)前，由于水價(jià)上漲，且工業(yè)企業(yè)用水由于用途不同，水質(zhì)要求也存在差異，就導(dǎo)致處理水所花的費(fèi)用很高。所以工業(yè)企業(yè)不斷加大對城市污水的回用力度，使水的重復(fù)利用率得到提高。在對水質(zhì)進(jìn)行處理時(shí)，必須考慮水質(zhì)要求，針對不同的裝置選擇不同的工藝，并結(jié)合污水處理費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。本文就針對企業(yè)的不同污水，研究了膜分離集成技術(shù)在處理企業(yè)廢水方面的應(yīng)用，以及用工程例子加以說明。

1工業(yè)污水回用常用的技術(shù)分析

1.1物化技術(shù)物理化學(xué)處理法是常用的污水處理技術(shù)，主要有活性炭吸附、過濾混凝沉淀等工藝。相比生物法物理化學(xué)法更適合較小規(guī)模的污水處理工程，其在整個(gè)污水處理過程中投資較大，且水質(zhì)會隨著物理化學(xué)藥劑的變化而變化。優(yōu)點(diǎn)為流程短、運(yùn)行管理方便、簡單，占地空間小。

(1)活性炭吸附法。在對污水進(jìn)行深度處理時(shí)，由于活性炭吸附法的吸附劑可重復(fù)利用、適應(yīng)范圍很廣、回收有用的物料可以得到回用以及處理水質(zhì)的效果較好等，就廣泛地應(yīng)用在深度處理中。當(dāng)前，國外比如歐洲在很多的水廠都用的是BAC 技術(shù)，但是這種技術(shù)存在缺陷，如操作較復(fù)雜、預(yù)處理要求比較高、系統(tǒng)很龐大以及運(yùn)行的費(fèi)用比較高等，所以在未來的發(fā)展中將BAC 結(jié)合有關(guān)預(yù)處理措施，使處理效果更好。

(2)過濾吸附。過濾吸附就是水中懸浮的雜質(zhì)以及干擾物通過粒狀的濾料層過濾，得到比較清澈水質(zhì)的過程。當(dāng)在后續(xù)進(jìn)行消毒時(shí)，就會效率很高而且使用消毒劑的量得到降低，可以結(jié)合生物脫氮法進(jìn)行。我國賈建軍等人在回用中水處理試驗(yàn)中過濾器利用的是纖維球，結(jié)果表明可行，經(jīng)過處理的污水各項(xiàng)指標(biāo)都達(dá)到了我國中水回用的相關(guān)要求，如SS、NH3-N、濁度以及COD 等。

1.2膜分離法膜處理法既離不開生物處理技術(shù)的支持也離不開物理化學(xué)處理技術(shù)的配合。膜處理技術(shù)是采用膜技術(shù)來進(jìn)行中水處理，并且使得中水水質(zhì)達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)的新型技術(shù)。目前采用的膜處理法主要有微濾、納濾、超濾、滲析、反滲透、電滲析等，其處理效果好、且占地面積小、能耗低、易于操作和管理。研究表明，應(yīng)用膜生物反應(yīng)器來進(jìn)行污水處理，可使難降解物質(zhì)在反應(yīng)器中停留時(shí)間更長，其去除效果更好，還能夠起到二沉池的作用，可防菌和澄清污水。在同一中水工程中與物理化學(xué)和生物技術(shù)相比，膜生物反應(yīng)器在不增加反應(yīng)器容量的前提下，能夠處理更多的污水，且水質(zhì)會更好。例如反滲透膜，其處理城市污水廠二級出水，脫鹽率可達(dá)90% 以上，水的回收率在75% 左右，COD 和BOD 去除率在85%左右，細(xì)菌去除率在90% 以上。其缺點(diǎn)是投資相對較大，且有膜污染的問題，這些缺點(diǎn)一直困擾著膜處理技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。

1.3生物處理技術(shù)生物處理法有優(yōu)勢也有缺陷。成本比較低，出水后的水質(zhì)較好以及處理有機(jī)物效率高等;但有特定的適用地區(qū)、運(yùn)行過程較復(fù)雜而且對原水水質(zhì)要求很高。

(1)好氧生物處理法。此法可以實(shí)現(xiàn)有機(jī)物經(jīng)過處理后，對環(huán)境沒有污染而且穩(wěn)定。也就是要有游離氧存在，去除好氧微生物的方法。水中有機(jī)物很多都受到污染，微生物在好氧代謝時(shí)是營養(yǎng)源。所以當(dāng)處理于生物污水時(shí)可以應(yīng)用好氧生物法。

(2)厭氧生物處理法。此法是在去除廢水的有機(jī)物時(shí)，在無游離氧條件下，處理厭氧微生物甚至分解。我國韓紅軍等人利用兩相分段厭氧對甲醇廢水進(jìn)行處理時(shí)，COD 去除率為30%。而且對煤化工的廢水進(jìn)行處理，用了好氧、厭氧以及生物脫氮等工藝，去除NH3-N去除率接近87%，COD 去除率接近96%。當(dāng)產(chǎn)水的水質(zhì)達(dá)到一級標(biāo)準(zhǔn)后，可在回用處理中利用膜處理等工藝。

1.4組合工藝聯(lián)用技術(shù)在我國袁志容等人處理城市污水時(shí)利用臭氧- 生物活性炭工藝深度處理，TOC 去除率接近26%，UV 的去除率接近58%。孔祥輝等人就在回用水進(jìn)行深度處理中利用膜- 生物活性炭工藝，條件是低溫進(jìn)行。通過對結(jié)果進(jìn)行分析，膜- 生物活性炭反應(yīng)器處理回用水的有機(jī)物，達(dá)到了效果。UV410 去除率是40%，COD 去除率是33%，UV25 去除率是35%。

2膜法水處理技術(shù)概述

處理水時(shí)利用膜法水處理技術(shù)。其處理主要利用逆滲透膜，英文就是RO，此技術(shù)最早是在美國的20 世紀(jì)60 年代，太空總署為了解決宇宙飛船中宇航員的飲用水以及載水問題，經(jīng)過多年的研發(fā)而出現(xiàn)的高科技產(chǎn)品。如今廣泛地應(yīng)用在在很多的行業(yè)。

原理就是由于逆滲透膜在施壓下，溶液中的溶質(zhì)以及溶劑就會分離。逆滲透膜過濾孔徑僅為0.0001μm，眾所周知，滲透只是物理現(xiàn)象，逆滲透當(dāng)在水中有鹽的情況下，就要施加比自然滲透壓力更大的壓力，這樣濃度高的水就會流入到濃度低的一方，有鹽水分子就會因?yàn)閴毫Χ侥さ牧硪欢?，得到純水，如果是其它雜質(zhì)就會壓到膜的另一邊。

3膜法水處理技術(shù)在工業(yè)污水回用中的應(yīng)用

某石化煉油廠在污水去除鹽時(shí)，回收利用中采用膜法“超濾結(jié)合反滲透”以及“膜法裝置濾結(jié)合反滲透”，最重要的就是處理污水利用除鹽裝置直接用于鍋爐補(bǔ)給水。實(shí)現(xiàn)污水回用。設(shè)計(jì)反滲透產(chǎn)水規(guī)模410 m3/h，超濾產(chǎn)水規(guī)模560 m3/h。

3.1流程西區(qū)輸來回用污水會流入到300 m3 的原水罐里，接下來經(jīng)過原水提升泵進(jìn)入到可以去除膠體以及細(xì)菌等的超濾裝置中，當(dāng)超濾出水的水質(zhì)滿足反滲透裝置進(jìn)水時(shí)，將還原劑和阻垢劑投入到超濾出水口經(jīng)高壓泵加壓后進(jìn)到可以去除溶解鹽類的反滲透裝置中，反滲透產(chǎn)水再進(jìn)入原有離子交換系統(tǒng)進(jìn)一步除鹽后用于鍋爐補(bǔ)給水。如圖1 為“超濾+ 反滲透”膜法工藝流程圖。

3.2主要設(shè)備的設(shè)計(jì)參數(shù)(1)超濾裝置。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)取10 套超濾裝置，在控制上都是自動化的。處理量每小時(shí)為560 m3，產(chǎn)水的濁度小于等于2，產(chǎn)水SDI 小于等于3，自用水率小于等于5%。超濾裝置可以單獨(dú)或者同時(shí)運(yùn)行，一般根據(jù)用水量決定。為了確保反滲透穩(wěn)定運(yùn)行，在前處理中采用了OMEXELLTMSFP 超濾膜。由于它的壽命長、過濾的精度較高以及親水性良好，膠體以及懸浮物得到去除。OMEXELLTMSFP 超濾膜，利用 PVDF 材料，利用中空纖維結(jié)構(gòu)，耐受性強(qiáng)，微生物就不會繁殖。采用外壓式結(jié)構(gòu)不易堵塞，清洗裝置就很徹底。

(2)反滲裝置。在設(shè)計(jì)該反滲透裝置時(shí)，用DOW的BW30-365FR 抗污染膜的反滲透膜，進(jìn)行一級二段排列，由于具有眾多優(yōu)點(diǎn)，如吸附有機(jī)物的能力較弱、膜元件可以得到較長的使用時(shí)間、親水效果好以及膜清洗費(fèi)用降低等。裝置取4 套，產(chǎn)水量為410 m3/h，每一套的產(chǎn)水為103 m3/h，脫鹽率大于等于98%，回收率大于等于75%。

(3)工藝輔助系統(tǒng)。①氧化劑的加藥裝置，為了以免在超濾膜上會有微生物進(jìn)行繁殖如細(xì)菌等，為了去除這些有機(jī)物，就要將氧化劑投到超濾進(jìn)水和反洗水中;②還原劑的裝置，為了對反滲透膜進(jìn)行保護(hù)，使水中具有氧化性質(zhì)的物質(zhì)進(jìn)行還原，就要將還原劑投入到反滲透進(jìn)水中;③阻垢劑的加藥裝置，為了以免膜元件有污垢，阻垢劑要加到反滲透進(jìn)水中。

3.3運(yùn)行情況該項(xiàng)目于2004 年11 月初通過某石化公司經(jīng)過驗(yàn)收后，并應(yīng)用到工業(yè)中進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn)，截止到現(xiàn)在該裝置都在穩(wěn)定的運(yùn)行且運(yùn)行十分穩(wěn)定。

運(yùn)行中重要的指標(biāo)是：(1)超濾的裝置，回收率超于95%， 2.5 產(chǎn)水濁度< 產(chǎn)水的SDI < 0.2NTU，裝置的回收率≥ 95% ;(2)對裝置反滲透每一套的產(chǎn)水量是103 m3/h，回收率≥ 75%，脫鹽率> 98%，產(chǎn)水CODMn < 1 mg/L。

3.4技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

采用膜法水處理技術(shù)，對回用污水進(jìn)行除鹽后用于鍋爐補(bǔ)給水，代替了原來一直使用的新鮮水(地表水)，設(shè)計(jì)新鮮水取用量比原來減少500 m3/h(4 000 000 m3/ 年)，外排污水量減少400 m3/h(3 200 000 m3/ 年)。

4結(jié)語

總之，對水質(zhì)要進(jìn)行回用，但是經(jīng)過單一的生化技術(shù)或物化處理達(dá)不到要求，在對工業(yè)廢水處理中，可以利用膜法水處理技術(shù)結(jié)合其它的技術(shù)，廢水就可以得到回用。此種技術(shù)對市政的污水同樣具有應(yīng)用廣泛性，可以在后續(xù)運(yùn)行以及維護(hù)上降低投入的成本。得到的水質(zhì)也較好，而且效率高，因此應(yīng)用非常廣泛。

來源:《中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量》  作者:李曉輝等

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