礦產行業(yè)煤灰處理氨氮廢水技術概論

印染紡織廢水具有水量大、有機污染含量高、水質變化大、可生化性差等特點，屬于難處理的工業(yè)廢水之一，廢水中含有大量染料、漿料、無機鹽、酸堿等復雜成分。在全國各工業(yè)行業(yè)中，紡織印染業(yè)廢水每年排放總量為14.13 億噸，其中印染廢水約為11.3億噸，約占全國工業(yè)廢水排放量的6%，每天排放量在300～400 萬噸。隨著水資源的日益短缺，廢水回用顯得日趨重要，雙膜法技術是目前廢水回用研究和運用的熱點之一。廣東省某印染工業(yè)園區(qū)污水處理廠根據現有廢水處理工藝和排水水質的特點以及回用要求，確定了以超濾結合一級反滲透為主的雙膜法工藝路線，將現有的廢水處理系統(tǒng)的排放廢水進行深度處理，產水作為生產及生活用水，達到回用目標，從而減少對新鮮水的使用和廢水的外排。

1 廢水水質、水量及排放標準

該工業(yè)園區(qū)污水處理廠主要匯集了園區(qū)內各印染企業(yè)排放生產污水、園區(qū)生活污水，為積極響應國家政策，公司將現有工業(yè)達標排放廢水采用“雙膜法”工藝進行深度處理后作為生產水回用。根據該廠污水處實際情況設計了膜法系統(tǒng)綜合進水指標和產水指標見表1。

2 工藝流程

該印染廢水回用項目采用“雙膜法”工藝，包括：預處理系統(tǒng)、超濾系統(tǒng)、反滲透系統(tǒng)及其輔助裝置。設計時考慮超濾濃水零排放，反洗水進入調節(jié)池再處理，反滲透濃水達標排放，具體工藝流程如圖1 所示。

3 主要構筑物及設計參數

3.1 預處理系統(tǒng)

3.1.1臭氧系統(tǒng)

包括臭氧發(fā)生器和臭氧接觸氧化池，對進入臭氧池的污水進行底部曝氣，不斷對廢水進行曝氣氧化處理，進一步降低廢水的COD 和色度。

3.1.2砂濾池

二沉池出水經臭氧處理后，其色度與COD 得到明顯改善，但仍然存在著一定量的懸浮物、膠體等雜質。為保護和改善后續(xù)膜系統(tǒng)的運行，需要去除污水中的相關雜質，降低其濁度。

3.1.3自清洗濾器

以機械篩分原理去除較大粒徑的有機和無機顆粒，保護后續(xù)工藝的超濾膜不受該懸浮固體的損害。其運行采用PLC 自動控制，按一定的時間間隔控制過濾器依次輪流進行反洗，沖洗出攔截在濾網表面的各種懸浮固體。

3.2 超濾系統(tǒng)

該項目超濾裝置共有10 套，超濾裝置凈產水量為1 250 m3/h，自用水量為190 m3/h；每套裝置凈產水量為125 m3/h，每套配備68 支PVDF1808 膜元件，膜元件凈產水通量為18 L/(m2·h)。為了在膜表面可以形成較大的剪切力，從而有效降低膜的污染，超濾的運行采用錯流過濾的模式。

3.2.1超濾水力清洗方式

超濾的水力清洗方式包括水的正洗、反洗、氣洗。超濾的正洗、反洗可以清除膜面的濾餅層。超濾的正洗利用原水作為水源，設置產水排放閥將產水排至地溝即正洗。反洗是從中空纖維膜絲的產水側把等于或優(yōu)于透過液的水輸向進水側，與過濾過程的水流相反。因為水被從反方向透過中空纖維膜絲，從而松懈并沖走膜表面在過濾過程中形成的污染物。反洗系統(tǒng)由產水池、反洗水泵、NaClO 和NaOH加藥泵、藥池、及相應管道和閥門等組成。超濾反洗采用超濾產水作為反洗水源。氣洗是讓無油壓縮空氣通過中空纖維膜絲的進水側表面，則利用汽水混合液的強力湍動，來松懈并沖走膜表面在過濾過程中形成的污染物。氣洗系統(tǒng)包括空壓機及相應閥門、管道。

3.2.2分散化學清洗系統(tǒng)

超濾進水中可能含有鐵、鋁等高價金屬的膠體、有機物或者懸浮物，也可能存在硬度等結垢傾向，這些雜質都可能造成超濾膜的污染。在此情況下，建議在化學加強反洗過程中加一定濃度的酸、堿溶液進行化學加強反洗，所用的酸、堿可根據具體原水水質情況選用相對應的清洗藥劑。對于由無機物結垢引起的污染，選擇酸洗；對于由有機物引起的污染，選擇堿洗。

3.2.3化學清洗系統(tǒng)

在超濾系統(tǒng)中，化學清洗作為一種維護性清洗模式，較為頻繁，但清洗時間較短、藥劑濃度較小。故隨著系統(tǒng)的長期運行，膜污染的加劇，超濾膜的跨膜壓差仍然會逐步上升，當跨膜壓差上升到0.12 MPa時，需要對系統(tǒng)進行化學清洗。

3.2.4超濾系統(tǒng)實際運行效果

該項目通過一定前處理工藝，嚴格控制了超濾進水水質，使得超濾系統(tǒng)的產水水質非常穩(wěn)定、完全滿足反滲透系統(tǒng)的進水要求，為后續(xù)反滲透系統(tǒng)的運行提供了有力保障。圖2 示出超濾系統(tǒng)產水SDI值與濁度變化。由圖2 可知，超濾產水SDI 值穩(wěn)定維持在3 以下，濁度穩(wěn)定維持在0.1 NTU 以下，故采用超濾作為反滲透系統(tǒng)的前處理工藝，能為反滲透系統(tǒng)提供穩(wěn)定、優(yōu)良的進水條件。

3.3 反滲透系統(tǒng)

3.3.1反滲透裝置

反滲透系統(tǒng)是整個中水回用系統(tǒng)的關鍵，該項目選用國產北斗星反滲透膜。該反滲透膜通過改進進水網格流道、改善水流狀態(tài)，降低壓力損失，減少死角等方式提高了膜組件的流體性能從而降低膜污染。本系統(tǒng)反滲透裝置總產水量840 m3/h，共5 套，每套產水能力為168 m3/h，裝填240 支膜元件。

3.3.2酸加藥系統(tǒng)

為了防止不溶解于水的化合物的形成，需要在反滲透的給水中加入酸通過調節(jié)水的pH 來調節(jié)碳酸系化合物的平衡濃度，防止碳酸鈣等沉淀的形成[4]。

3.3.3還原劑加藥系統(tǒng)

防止超濾系統(tǒng)產水中殘留的氧化性物質可能對反滲透膜性能造成損壞。

3.3.4阻垢劑加藥系統(tǒng)

為了防止反滲透膜面結垢，使用阻垢劑能通過“門檻效應”使得少量的阻垢劑吸附到微晶體的表面從而防止微晶體的長大和沉積，提高反滲透系統(tǒng)的產水量和產水質量，降低運行費用。

3.3.5反滲透系統(tǒng)實際運行效果

該工程實際投入運行以后，5 套反滲透系統(tǒng)實際產水量均穩(wěn)步達到170 m3/h，各項指標均達到設計要求。圖3 為實際運行過程中電導率的進水和產水曲線，可以看出，出水電導率穩(wěn)定在55 μS/cm 以下，產水水質、水量完全達到設計要求，保證了園區(qū)生產與生活用水供給。具體參見http://www.dowater.com更多相關技術文檔。

4 經濟效益分析

該中水回用項目總投資5 000 萬元，其中土建投資800 萬元，設備投資（含安裝）2 200 萬元，電氣投資450 萬元，自動化控制投資900 萬元，其他費用650 萬元。項目占地面積4 000 m2，制水能力為840 m3/h，年運行時間按350 個工作日計算，每年可回收污水706 萬噸。按照印染廠新水4.2 元/ m3，污水排放費0.21 元/m3，運行成本為1.7 元/m3，每年可節(jié)約1 913.3 萬元。

5 結論

該工藝具有結構緊湊、設計合理、運行管理安全可靠、構筑物布局緊湊等優(yōu)點，各項技術性能均能滿足設計要求。該項目實施后，具有明顯的經濟效益和社會效益。出水水質完全能夠達到印染企業(yè)污水回用標準。