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砂滤-超滤-反渗透集成技术深度处理循环冷却排污水研究
作者:管理员    发布于:2016-04-15 08:25:54    文字:【】【】【

  第二届中国膜科学与技术报告会砂滤-超滤-反渗透集成技术深度处理循环冷却排污水研究樊智锋1王志M解利昕1刘广春2陈平2王世昌1(1.天津大学化工学院化学工程研究所,天津300072;2.华北制药股份有限公司,石家庄050015)究,结果表明,废水水质波动尽管会对超滤膜产水通量产生影响,但是砂滤-超滤始终能有效截留废水中的悬浮物和微生物,为后续反渗透提供稳定而且合格的进水;反渗透能够有效去除水中的绝大部分无机盐,特别是二价离子,产水完全满足回用要求。

  基金项目:天津市科技攻关重点项目(0331810112)工业用水主要包括锅炉用水、工艺用水和冷却用水等,其中用水量大的是冷却用水,约占工业用水的7080.为了节约用水,目前许多企业都采用循环冷却水系统。根据实际冷却效果的变化或者系统中冷却水水质的恶化情况,循环冷却系统在一定周期内都会排放掉一部分冷却水,即循环冷却排污水。冷却水在系统中循环时,会与空气、管道、容器接触而使其中含有大量的悬浮物、胶体和细菌等;工艺物料的泄露使得循环冷却排污水中含有部分物料;此外,经过冷却系统的浓缩后,循环冷却水中无机盐的含量也很高,尤其是HCOT等易结垢离子的浓度过高,呈重结垢倾向。

  相对于其他工业废水而言,循环冷却排污水属于较干净的废水,并且其排放量也很大,在当前工业用水量增加与水资源短缺矛盾日益加剧的情况下,对这类废水的回用进行研究具有相当大的实用。常规的混凝沉淀过滤工艺可以有效去除排污水中悬浮物和胶体等;通过加入杀菌剂和螯合剂等可以灭菌和延缓易结垢无机盐的沉淀,但是在上述过程中并不能十分有效去除水中的易结垢离子,同时还可能通过加药引起水体的二次污染,不能彻底净化该类废水。目前,循环冷却排污水的回用已有一些工程应用,工艺大都采用反渗透技术脱盐。由于反渗透膜对进水要求比较严格,如一般会要求浊度小于1.0NTU,游泥密度指数(SDI)小于3等,所以反渗透前处理工艺的选择十分重要。已有的工程应用大都采用传统的絮凝沉淀或过滤作为反渗透的预处理。随着这些工程运行时间的增长,上述传统预处理已经表现出一定的劣势,由于预处理出水水质较差或不稳定,从而导致反渗透膜性能下降比较快。本文采用砂滤-超滤作为反渗透的预处理,即引人集成膜技术来解决这一问题,研究了砂滤-超滤-反渗透深度处理华北制药股份公司的循环冷却排污水。

  1.收集在废水池中的循环冷却排污水先由原水泵送入砂滤器(其中石英砂粒径为20目)中,除去大颗粒的悬浮物后进人中空纤传递膜压力水通量维超滤膜组件,超滤的产水被收集在中间水箱中供反渗透单元使用。超滤产水先由增压泵送人保安过滤器,而后经高压泵打人反渗透组件。反渗透浓水分为两部分,一部分收集作为超滤膜的反冲洗水,其余部分排放。

  1.3膜组件与操作方式-35-82-PMC由美国KOCH滤膜公司提供,材质为聚砜,单支组件膜面积为7.6m2,截留分子量为lx g/mol,采用的过滤方式是内压错流式过滤。超滤膜的一个工作周期如下:产水50min,反冲洗65s,正冲洗1min.卷式反渗透组件LFC1-4040和TFCHR-4〃分别为美国海德能公司和美国KOCH滤膜公司的产品,单支组件的膜面积分别为7.9m2和7.2m2.反渗透膜通常一个工作周期是2h,之后进行1min的冲洗。

  2结果与讨论2.1超滤2.1.1长期运行膜产水性能的变化超滤采用错流过滤的方式,长期运行期间膜的产水通量和渗透系数的变化分别如和3所示。由可看到,开始阶段膜的渗透系数相当大,达到1.2m3/(m2hMPa),也表现出这一点,在刚开始的几个小时内,操作压力虽然很低,但是膜的产水通量却很大。经过70h的运行后,超滤膜进人一个稳定的工作期,膜渗透系数稳定在0.6m3/(m2-h-MPa),在恒定操作压力0.11MPa下,产水通量稳330h后,考虑到膜供应商提供的该超滤膜组件工作压力在0.下,为了尽可能为后续工程提供更有实用的数据,适当调高了超滤膜的操作压力,在。

  135MPa下对超滤膜进行考察。由和3可看到,提高工作压力后产水通量上升,膜的渗透系数基本上保持不变,说明在0.135MPa下运行超滤膜不会发生被压实的现象。

  显示在400h后,膜的产水通量持续下降,这主要是由于废水水质变差引起的。在,在。由图可看出,反渗透膜的脱盐率基本稳定在99 左右,TFC-HR-4"组件比LFC1-4040截留性能稍好。反渗透产水的简单离子分析表明,反渗透膜对一价离子的脱盐率在95~98,二价离子的脱盐率可达到99.5,产水中等二价离子的含量非常低,产水电导率小于15pS/cm,满足回用要求。

  3经济分析在上述实验的基础上,进行了日产1 200t净水的循环冷却排污水深度处理工程简要设计及经济分析。采用上述集成膜技术即砂滤-超滤-反渗透对排污水进行深度处理,其中单支超滤组件的回收率为50,其余50的浓水循环。反渗透单元采用一级两段式排布,能够提供足够的膜面积维持反渗透系统P收率在70.经初步估算,工程总投资276万元,其中膜组件费用70.1万元;每吨产水成本为2.6元。随着我国工业用水量增加与水资源短缺矛盾的日益加剧,该回用工程的经济效益会越来越明显。

  4结论上述现场实验研究表明,砂滤-超滤单元能够有效截留废水中的悬浮物和微生物,为反渗透单元提供合格的进水,反渗透能够有效去除水中的绝大部分无机盐,保证产水完全满足回用要求。综合简单的经济分析结果表明,砂滤-超滤-反渗透集成膜技术深度处理循环冷却排污水技术和经济上都是可行的。

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