超濾-納濾雙膜工藝在焦化廢水深度處理上的應(yīng)用

1、超濾-納濾雙膜工藝在焦化廢水深度處理上的應(yīng)用周正1 聞曉今1 陳景輝1 張寧2摘要：由于焦化酚氰廢水成分復(fù)雜且不穩(wěn)定，排放量大，難降解，使用常規(guī)生化處理方法難達(dá)到最佳回用效果，唐山中潤煤業(yè)化工有限公司采用超濾-納濾雙膜工藝成功對焦化廢水進(jìn)行深度處理，經(jīng)過一年多的生產(chǎn)實踐表明，該工藝運(yùn)行穩(wěn)定，工藝出水平均COD指標(biāo)達(dá)到24.54mg/l，平均氨氮指標(biāo)達(dá)到0.39 mg/l，對懸浮物，色度的去除率達(dá)到100%，系統(tǒng)出水符合工業(yè)循環(huán)冷卻水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)了節(jié)能減排和水資源的合理利用。關(guān)鍵詞：超濾 納濾 焦化廢水 深度處理1 前言隨著焦化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級以及市場競爭秩序的規(guī)范，提高廢水循環(huán)率，減少污水外排

2、，降低新水消耗量已成為當(dāng)前焦化行業(yè)的熱點，而深度處理是實現(xiàn)污水零排放和污水回用的最佳選擇。超濾-納濾雙膜工藝用于焦化廢水深度處理具有出水水質(zhì)好，回收率高、流程簡單、操作方便、占地面積小、投資省、運(yùn)行成本低的特點。唐山中潤煤業(yè)化工有限公司經(jīng)過一年多的生產(chǎn)實踐表明，該工藝運(yùn)行穩(wěn)定，能夠保證出水各項指標(biāo)達(dá)到工業(yè)循環(huán)冷卻水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。2 工業(yè)設(shè)計概述 在工業(yè)設(shè)計上，充分考慮到原水的水質(zhì)特點及波動狀況，根據(jù)生產(chǎn)中對回用水水質(zhì)要求，在中試基礎(chǔ)上，對比不同的工藝，最終確定實施工藝為“超濾+納濾”，工藝流程圖如1所示。生化系統(tǒng)調(diào)節(jié)池砂濾器中間水池自清洗過濾器回用水箱納濾設(shè)備保安過濾器超濾產(chǎn)水池超濾設(shè)備回用水濃水

3、反洗反洗反洗 圖1 超濾-納濾雙膜工藝流程 超濾-納濾雙膜工藝以A/O生物處理法結(jié)合混凝沉淀處理后的焦化廢水作為系統(tǒng)的原水，經(jīng)混凝沉淀后出水先進(jìn)入調(diào)節(jié)池，經(jīng)調(diào)解水質(zhì)和水量后，經(jīng)提升后進(jìn)入砂濾器進(jìn)行過濾，過濾后砂濾出水進(jìn)入中間水池，中間水池出水經(jīng)提升泵提升后經(jīng)過自清洗過濾器進(jìn)入超濾設(shè)備，超濾設(shè)備產(chǎn)水進(jìn)入超濾產(chǎn)水池，超濾產(chǎn)水池出水經(jīng)提升泵提升進(jìn)入保安過濾器，保安過濾器出水經(jīng)高壓泵增壓后進(jìn)入納濾系統(tǒng)，經(jīng)過納濾處理系統(tǒng)處理后，出水水質(zhì)達(dá)到工業(yè)循環(huán)冷卻水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。 工程設(shè)計經(jīng)過處理后出水達(dá)到污水再生利用工程設(shè)計規(guī)范（GB50335-2002）規(guī)定的工業(yè)循環(huán)冷卻水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。工藝主要進(jìn)、出水水質(zhì)指標(biāo)詳見表1

4、、2.表1 工藝主要進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)Ba2+2項目數(shù)值項目數(shù)值PH值（無量綱）6.59.0氨氮/(mgL-1)20TDS/（mgL-1)2000Cl-/(mgL-1)500總硬度/（mgL-1)200Fe/(mgL-1)0.1SS（mgL-1)/70Mn/(mgL-1)0.1COD/（mgL-1)240BOD5 /(mgL-1)10油/（mgL-1)5總磷/(mgL-1)2Ca2+/(mgL-1)25Mg2+/(mgL-1)50總堿度/(mgL-1)700Ba2+/(mgL-1)0.1表2 工藝主要出水水質(zhì)指標(biāo)項目數(shù)值項目數(shù)值PH值（無量綱）6.59.0Cl-/(mgL-1)250總硬度/（mgL

5、-1)50Fe/(mgL-1)0.05總堿度/(mgL-1)350Mn/(mgL-1)0.05BOD5 /(mgL-1)10氨氮/(mgL-1)10COD/（mgL-1)70總磷/(mgL-1)1TDS/（mgL-1)1000糞大腸菌群，個/L1000表3 處理水質(zhì)效果月份平均進(jìn)水COD平均進(jìn)水氨氮平均出水COD平均出水氨氮平均COD去除率平均氨氮去除率mg/Lmg/Lmg/Lmg/L%2010.5128.373.0029.780.2863.5085.962010.6127.933.1228.310.2677.8785.962010.7127.933.1228.310.2677.8785.96

6、2010.8131.743.1827.060.2479.4685.962010.9131.693.2027.200.2281.5185.962010.10131.863.2026.760.2579.7192.142010.11120.352.4615.630.7087.0271.602010.12138.62.7318.170.6086.9078.202011.1139.792.9619.600.6786.0077.30平均130.923.0024.540.3979.9883.233 工藝單元說明3.1 砂濾器砂濾器是超濾系統(tǒng)重要保護(hù)裝置之一，主要去除水中的細(xì)小顆粒，懸浮物和膠體等，使其滿足超

7、濾進(jìn)水要求。本系統(tǒng)設(shè)置6臺直徑3200mm的立式砂濾器，正常處理量（200m3/h）時運(yùn)行4臺，備用2臺，最大處理量（280 m3/h）時運(yùn)行5臺，備用1臺。3.2 超濾系統(tǒng)3.2.1 功能說明超濾系統(tǒng)包括自清洗過濾器、過濾膜組件及超濾反洗水泵。超濾裝置前設(shè)置3臺并聯(lián)的自清洗過濾器，主要作用是對超濾膜進(jìn)行保護(hù)，防止前端過濾器泄露的大顆粒物體劃傷超濾膜元件。超濾系統(tǒng)的核心裝置是采用的中空纖維外壓式超濾膜，機(jī)械強(qiáng)度高，抗污染性強(qiáng)，水通量大。其主要作用是截留大分子有機(jī)物，膠體、蛋白質(zhì)、部分菌類等，保護(hù)后面的納濾裝置。具有出水水質(zhì)很穩(wěn)定，抗沖擊能力大，不脫鹽，但可以去除掉大分子有機(jī)物，回收率高等優(yōu)點。

8、超濾膜截留下來的物質(zhì)將附著在膜表面，使膜通量降低。采取反沖洗措施并配合隨后的快沖程序可以有效地去除膜表面的附著污物。3.2.2 設(shè)備構(gòu)造與處理量 自清洗過濾器單臺處理能力為150 m3/h，超濾裝置設(shè)計出水為3100m3/h，超濾膜過濾孔徑為0.1mm，采用日本旭化成UNA-620A型膜元件，每套配置50支膜元件，每套配置50支膜元件，共150支。超濾裝置水的回收率不小于90%，正常處理量(200 m3/h)時運(yùn)行2臺，備用1臺，最大處理量(280 m3/h)時3臺全部投入運(yùn)行。3.3 納濾系統(tǒng)3.3.1 功能說明 納濾系統(tǒng)包括保安過濾器，納濾裝置，納濾沖洗水泵和納濾濃水處理裝置。保安過濾器的

9、作用對納濾膜進(jìn)行保護(hù)，防止納濾系統(tǒng)因來水波動而受到?jīng)_擊?？紤]采用納濾設(shè)備主要原因如下：一是因為其工作壓力低，這樣可以節(jié)能，只有水，小分子有機(jī)物和一價離子能夠通過，它脫鹽率只有50%，但可以去除掉約90%的有機(jī)物；二是考慮如果使用反滲透，那么整體回收率只有75%左右，使納濾整體的回收率能達(dá)到85%以上。系統(tǒng)設(shè)置了納濾沖洗泵，其作用是用納濾的產(chǎn)水置換納濾膜中停機(jī)后滯留的濃水，防止?jié)馑畟?cè)亞穩(wěn)態(tài)的結(jié)垢物質(zhì)出現(xiàn)結(jié)垢，以保護(hù)納濾膜。為了節(jié)約水資源，充分利用原水，提高系統(tǒng)的回收率，減少納濾系統(tǒng)濃水排放，本系統(tǒng)中設(shè)置了納濾濃水處理系統(tǒng)，對3套納濾裝置所排放的濃水進(jìn)一步處理。3.3.2 設(shè)備構(gòu)造與處理量 納濾裝

10、置為395m3/h，回收率為90%，每套納濾系統(tǒng)設(shè)有132支，共396支美國GE公司DK8040F鈉濾膜元件，每套納濾按一級三段8:5:9排列。正常處理量(200 m3/h)時運(yùn)行2臺，備用1臺。最大處理量(280 m3/h)時3臺全部投入運(yùn)行。本系統(tǒng)中設(shè)置一臺共用的沖洗水泵，其處理為100m3/h，揚(yáng)程0.35MPa。納濾濃水處理系統(tǒng)的設(shè)計處理能力為14m3/h，系統(tǒng)回收率按50%，設(shè)有30支美國GE公司DK8040F鈉濾膜元件，分別安裝在5支膜殼中。4 超濾-納濾雙膜工藝處理水質(zhì)效果 用超濾-納濾雙膜工藝對焦化酚氰廢水進(jìn)行深度處理，系統(tǒng)連續(xù)一年運(yùn)行穩(wěn)定，處理水質(zhì)效果見表3. 超濾和反滲透系

11、統(tǒng)對COD去除效率平均達(dá)到79.98%,氨氮去除率達(dá)到83.23%，系統(tǒng)出水中未檢測出懸浮物和色度，去除率達(dá)到100%。采用超濾-納濾雙膜工藝對焦化酚氰廢水進(jìn)行深度處理，工藝出水平均COD指標(biāo)達(dá)到24.54mg/L，平均氨氮指標(biāo)達(dá)到0.39mg/L，滿足達(dá)到污水再生利用工程設(shè)計規(guī)范.(GB50335-2002)規(guī)定的工業(yè)循環(huán)冷卻水水質(zhì)指標(biāo)。5 經(jīng)濟(jì)效益分析如果水不處理直接排放到污水處理，每噸污水要付費4元，而現(xiàn)在深度處理每噸水的費用不到3元錢再加上設(shè)備折舊約1元/噸，而目前使用1噸自來水約為4元，現(xiàn)在循環(huán)使用又是一次節(jié)約。按項目規(guī)模5000噸/天水算，一年700多萬元。按現(xiàn)在的情況，膜的情況好于預(yù)期，將超過預(yù)期3年使用壽命，費用還能節(jié)省跟多。6 結(jié)論作為采用超濾-納濾雙膜法深度處理焦化酚氰廢水唯一一個連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行的國內(nèi)項目，該工藝出水平均COD指標(biāo)達(dá)到24.54mg/L以下，平均氨氮指標(biāo)達(dá)到0.39mg/L以下，滿足達(dá)到污水再生利用工程設(shè)計規(guī)范（GB50335-2002）規(guī)定的工業(yè)循環(huán)冷卻水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。對懸