李紅蓮，邱如斌，陳潮華，郭日南

(1.閩西職業(yè)技術學院 化學工程系,福建 龍巖 364021；2.三達膜科技(廈門)有限公司，福建 廈門361022)

隨著水資源消耗的增加和污染的日益嚴重，水資源的短缺已經成為一個制約人類經濟發(fā)展、威脅人類生存安全的嚴重問題.將水資源分級處理、按需回收、循環(huán)利用，是解決我國缺水問題的根本出路.實現(xiàn)廢水的循環(huán)利用，擴大中水的使用范圍，有利于人和生態(tài)環(huán)境的和諧發(fā)展，具有較高的理論價值與現(xiàn)實意義[1].某國際電力發(fā)展有限公司在發(fā)電過程中需要使用大量的去離子水，同時產生大量的廢水，廢水中懸浮物的含量較高且含一定量的COD和其他油性物質，采用一般的傳統(tǒng)處理技術難以實現(xiàn)對鹽的脫除，達到回用指標.膜分離技術對鹽和COD的截留率較高并且穩(wěn)定，故考慮以膜技術作為主要的處理技術，實現(xiàn)廢水回用[2].根據該廢水的特點，采用“纖維球過濾+活性炭過濾+反滲透”為主的工藝路線，對工業(yè)廢水處理系統(tǒng)和總排水處理系統(tǒng)的出水進行處理，將現(xiàn)有的廢水深度處理后，達到了凈化、脫鹽的目的，出水回用到了工業(yè)水池和化學水池.

1 設計水量及水質

廢水回用工程設計處理能力為100 m3/h，水源來自電廠工業(yè)廢水處理系統(tǒng)和總排系統(tǒng)的達標出水，進水水質和用水標準見表1.

表1 進水水質和用水標準Tab.1 Influent quality and water standard

2 廢水處理工藝

2.1 工藝流程

對進水水質情況進行分析可知，電廠廢水的深度處理工藝包括預處理單元與反滲透單元.其中,預處理部分以“纖維球過濾+活性炭過濾”為主，去除水中的懸浮顆粒和有機物等物質，保障后端反滲透工藝能穩(wěn)定運行.反滲透則作為深度處理的重要手段，使出水達到回用要求[3].廢水深度處理工藝流程如圖1所示.

圖1 工藝流程Fig.1 Process workflow

2.2 工藝原理

來自電廠工業(yè)廢水處理系統(tǒng)和總排系統(tǒng)的達標出水，匯集到回收水箱后經預處理進水泵提升送入纖維球過濾器，纖維球濾料以其極大的表面積和空隙率與懸浮顆粒產生接觸凝聚作用，使水中的懸浮顆粒被黏附、截留于濾料層.纖維球過濾器能同時有效去除原水中的油，降低后續(xù)活性碳過濾和反滲透系統(tǒng)的處理負荷，使后續(xù)系統(tǒng)更加穩(wěn)定、高效地運行.纖維球過濾器產水直接進入活性炭過濾器，采用水處理專用活性碳為濾料，去除原水中的有機物、重金屬及余氯等物質，保證出水中的SDI≤3、ρ(余氯)≤0.1 mg/L，符合反滲透裝置的進水要求，避免對膜造成損壞.纖維球過濾器和活性碳過濾器定時使用活性碳過濾器產水對其進行反洗.預處理產水送入中間水池，通過反滲透進水泵，投加阻垢劑和殺菌劑后進入保安過濾器，再經高壓泵增壓進入反滲透系統(tǒng).反滲透系統(tǒng)可去除原水中的溶解鹽類與小分子有機物等，其產水作為中水回用的終端產水，可直接進入生產補給水，用于生產工藝用水.

3 主要處理構筑物及參數(shù)設計

3.1 預處理系統(tǒng)

預處理系統(tǒng)可去除水中的懸浮物、膠體、濁度和有機物等妨礙后續(xù)運行的雜質，它包含纖維球過濾器、活性炭過濾器與殺菌劑加藥裝置.纖維球過濾器2臺，設計處理量為100 m3/h，單臺處理量為50 m3/h ，每臺直徑為1 600 mm，高度為4 510 mm.該過濾器以卵石為支撐層，以纖維球為過濾層，通過重力流過濾，設計濾速為25 m3/h，使大部分的懸浮物、膠體和油等在這里被截留.活性炭過濾器2臺，設計處理量為100 m3/h ，單臺處理量為50 m3/h，每臺直徑為2 600 mm，高度為2 000 mm.該過濾器以卵石為支撐層，以石英砂和活性炭為過濾層，通過重力流過濾，設計濾速為10 m3/h.利用活性炭吸附原水中的有機物、重金屬及余氯等物質，使產水中的DI≤3、ρ(余氯)≤0.1 mg/L.填料采用粒徑為4～32 mm的卵石作為支撐層，采用粒徑為1～4 mm的石英砂、粒徑380～850 mm目水處理專用活性炭作為濾料.

3.2 反滲透系統(tǒng)

反滲透系統(tǒng)主要去除水中溶解鹽類，同時去除一些有機大分子以及前階段未去除的小顆粒等，它包括保安過濾器、高壓泵、阻垢劑加藥裝置、殺菌劑加藥裝置、硫酸加藥裝置、反滲透膜組件、反滲透清洗裝置.根據原水水質反滲透膜采用美國DOW抗污染反滲透膜BW30-365FR膜組件，該膜不僅能達到較高的產水率和脫鹽率，而且還可以減少系統(tǒng)污堵，降低系統(tǒng)的運行壓力，延長膜元件的使用壽命.系統(tǒng)設2套反滲透裝置，每套產水35 m3/h，配置108根進口膜組件，采用6芯裝膜玻璃鋼外管(耐壓300 psi)，共18根膜管，平均9根/套，分段設置.排列方式設置為第一段6根膜管，第二段3根膜管，兩段串聯(lián)(簡稱6×3排列).

4 運行效果

該處理設施按工藝操作參數(shù)調試，在調試過程中不斷完善，系統(tǒng)穩(wěn)定運行后，連續(xù)對系統(tǒng)進水及產水水質進行跟蹤監(jiān)測，工程處理效果見表2.

表2 主要水質指標及回用標準Tab.2 The main water quality index and reuse standard

由表2可以看出，該廠的中水回用技術在理論上是可行的，實際應用的效果也非常好，自建成至今一直穩(wěn)定運行，為電廠持續(xù)提供工業(yè)工藝用水.對進出水水質的跟蹤監(jiān)測表明，產水中的CODcr、SS、電導率、TDS、pH值檢測指標均符合水質回用標準.

5 系統(tǒng)運行中應注意的問題

(1)產水電導率部分時間因進水電導率過高或pH值超出7.0～8.0的范圍，進水中H+，OH-濃度較高，造成產水電導率偏高.對于離子交換系統(tǒng)進水，電導率可以放寬到100 μS/cm，短時間電導率處于50～100 μS/cm，反滲透系統(tǒng)可以不停止產水.但要注意，如果進水水質長期超過原設計范圍(電導率小于1 200 μS/cm)，會影響系統(tǒng)產水量和水質指標，對膜芯的使用期限也有一定的影響.

(2)反滲透濃水排放到廢水池，在廢水池中發(fā)現(xiàn)有較多的藻類和浮游生物，直接排放可能影響總排口的CODcr，建議投加適量的次氯酸鈉，降低排放水的CODcr.

(3) 回收水箱出水的電導率與pH值波動較大，有時會超出合同約定的電導率和pH值，特別是廢水處理系統(tǒng)的pH值調節(jié)較難控制，相關閥門與pH值計時有故障，清凈出水的pH值常常過低或過高，造成RO產水的電導率升高.為保證RO系統(tǒng)穩(wěn)定運行，建議對pH值調節(jié)管路進行改造，更換調節(jié)閥門及pH值計，增加玻璃轉子流量計，便于手動調節(jié)閥門時的觀察和控制.

(4)根據目前進水水質和預處理的運行情況，進水中的細小膠體和微生物較多，活性炭過濾器能去除部分膠體和微生物，但活性炭過濾器負荷較重，有部分膠體和微生物穿透活性炭到緩沖池，造成反滲透一段有膠體和微生物污染現(xiàn)象，一段壓差有所升高.建議在工業(yè)廢水處理系統(tǒng)恢復投加PAC，以降低出水中膠體的含量，在總排水處理系統(tǒng)中優(yōu)化pH值調節(jié)和PAC投加控制，根據出水濁度自動調節(jié)PAC加藥量，盡量不用或少用PAM，一方面可以節(jié)約加藥成本，另一方面可以保證反滲透膜芯不被PAM污堵，避免造成膜性能不可恢復的衰減[4].

6 效益分析

系統(tǒng)產水量為70 m3/h，年產水時間按330天計，經過對項目運行過程中的能耗、藥劑消耗以及人工等費用的核算，產水成本為1．70元/t.以目前該市工業(yè)用自來水價格2.56元/t計，該項目每年大約可節(jié)約自來水554.4萬t，節(jié)約水費用476.78萬元.

7 結論

(1)采用“纖維球過濾+活性炭過濾+反滲透”為主的工藝路線，對電廠工業(yè)廢水處理系統(tǒng)和總排水處理系統(tǒng)出水進行處理，將現(xiàn)有的廢水深度處理后，產水中的ρ(SS)≤10 mg/L，ρ(CODcr)≤10 mg/L，pH值范圍為6～9，ρ(石油類)≤0.1 mg/L，ρ(TDS)≤30 mg/L，電導率≤50 μS/cm，出水水質穩(wěn)定，達到了該企業(yè)生產用水的標準，創(chuàng)造了一定的環(huán)境效益、經濟效益和社會效益，具有很好的借鑒意義.

(2)反滲透系統(tǒng)作為中水回用的核心脫鹽工藝，對懸浮物、CODcr及鹽類物質均有非常好的處理效果.進水的電導率在600～1600 μS/cm波動時，出水的電導率始終在50 μS/cm以下，脫鹽率在97.6%以上.

(3)科學合理的預處理是保證膜法中水回用正常運行的必要條件，從而保證膜系統(tǒng)正常、穩(wěn)定地運行.整個預處理系統(tǒng)運行穩(wěn)定，出水完全能夠滿足反滲透系統(tǒng)進水的水質要求.采用膜技術深度處理廢水，具有較好的穩(wěn)定性和抗污性，達到了良好的廢水“資源化”的效果.

參考文獻：

[1] 武貴桃．大力推廣中水回用實現(xiàn)污水資源化[J]．中國資源、人口與環(huán)境，2003，13(2)：120-121．

[2] 長樂．膜科學技術[M]．2版．北京：高等教育出版社，2004：24-28．

[3] 李付林，張興文，李理，等.反滲透技術在市政污水回用于熱電廠的工藝應用[J].工業(yè)水處理，2009(3)：90-92.

[4] 王璟，楊寶紅，余耀宏，等.電廠廢水深度處理回用于循環(huán)水系統(tǒng)[J].工業(yè)水處理，2006(9)：78-80.