天津中水有限公司 天津市 300163
摘要：为了满足日益严格的炼油取水和排水指标的要求，许多企业采用膜技术对达标污水进行深度处理后回用。膜技术具有不发生化学相变、高效、环保、占地少、能耗低、自动化程度高、维护方便等优点。但在应用过程中，膜会被无机盐垢、胶体、微生物、金属氧化物等污染，污染物沉积在膜表面，会引起膜装置产水量下降、运行压力升高或脱盐率降低，需要对膜进行清洗，以保证膜装置的长期运行。在沿海地区，再生水利用率比较低，主要是因为污水含盐量高，用途受限。海宁尖山污水处理厂采用超滤、反渗透工艺进行再生水处理，超滤处理水量为12000m3/d，反渗透处理水量为6000m3/d，出水达到工业用水和市政杂用水城市绿化和道路浇洒再生水水质标准。
关键词：超滤/反渗透工艺、高含盐；再生水处理
1、前言
从20世纪80年代始，至“十二五”规划末期，我国的再生水事业发展迅猛。在缺水的北方地区，以北京为例，其再生水生产能力已达到267×104m3/d，再生水利用量超过地表水。再生水利用既可以开辟新水源、产生良好的经济效益，又能够减少水污染和生态破坏，是实施国家生态安全战略的重要部署。浙江省积极推进污水处理厂再生水建设，重点在宁波、温州、舟山等沿海缺水地区实施，用于耗水量大的企业和城市景观用水。
2、超滤和反渗透原理
2.1超滤原理
超滤简单的说是用膜分离的方式进行选择性分离。膜分离是以选择性过膜为分离介质，以压力差、电位差、浓度差为驱动力，对双组分或多组分物进行分离、分级、提纯的方法。超滤的超滤膜孔径在0.002~0.01μm,通过超滤膜将悬浮物、胶体、蛋白质和微生物等大分子物质过滤。在超滤时，通过筛分——阻塞——吸附这三种节流方式，将溶液中的大分子洗出，使得水质能够满足反渗透膜的要求。超滤运行影响因素主要有原水水质、透水率、化学洗涤次数、操作压力、操作时间等等。超滤过程中，电厂的污水通过膜孔会加大超滤膜的污染和末空堵塞，尤其是电厂的冷却水中海油大量的悬浮物，在过滤中容易积淀。因此，超滤装置絮凝池前应进行预处理，将次氯酸钠等物进行去除膜上的生物污染，从而提高过滤水质，提高超滤的效率。
2.2反渗透原理
反渗透技术是在外加压力的作用下，利用半透膜选择性地将溶液里面的溶质进行分离，将盐、浊、溶解性固体等进行去除，从而将水质净化，达到回收用水的标准。反渗透与膜孔孔径、结构、化学、无理性质都有着密切的关系。从本质上而言，反渗透的成败主要依赖于膜以及表面特性。反渗透时加入阻垢剂、还原剂、杀菌剂进行杀菌。阻垢剂能够在浓缩分离过程中将有机杂质和胶体杂质。反渗透过程中，应注意供水温度的影响，温度低谁的粘度增加，渗透量则减少；温度高谁的粘度减少，渗透量则增加。
3、项目概况
海宁市尖山污水处理厂再生水工程于2014年筹建，规模为2×104m3/d，其中3000m3/d工业用水;7000m3/d市政杂用水，工业用水和市政杂用水采用超滤与反渗透相结合的双膜处理工艺;1×104m3/d景观环境用水，采用人工湿地处理工艺。超滤反渗透再生水处理及其附属工程集中于净水间内。净水间占地为25．66m×20．06m，两层框架结构，下层为原水、清水、废水调蓄池及水泵、原液加药等附属设备间，上层为超滤、反渗透膜设备、稀释液加药、配电及控制间，结构紧凑。
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3.1原水和再生水水质
再生水水源采用尖山污水处理厂出水(达到一级A标准)，BOD5、COD等指标基本达到再生利用要求，而氯离子、溶解性总固体等盐类物质含量较高。工业用水主要用于工业企业循环冷却水等，执行《城市污水再生利用工业用水水质》(GB/T19923—2005);城市杂用水，主要用于城市绿化和道路清洗等，执行《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T18920—2002)。
3.2超滤及部分反渗透工艺路线
此次再生水处理的主要目标是悬浮物和盐类物质。因此，选择超滤去除悬浮物，其后增加反渗透除盐。项目实施后，出水可回用，供给工业用户3000m3/d高质量反渗透纯水，其余3000m3/d反渗透纯水与4000m3/d超滤出水混合后用于道路洒扫和绿化。
3.3主要设备及配置
3.3.1超滤
超滤系统共3套超滤主机，每套主机配有50支8英寸(1英寸=2．54cm)陶氏超滤膜组件，单套产水量为167m3/h。配套主要设备:供水泵4台(3用1备)，2套200μm自清洗过滤器，絮凝加药装置，盐酸、氢氧化钠和次氯酸钠投加装置，反洗系统，废水排放单元，仪器仪表等。
3.3.2反渗透
反渗透系统共2套超滤主机，每套主机配有178支8英寸(1英寸=2．54cm)高脱盐率、抗污染反渗透膜组件，单套产水量为125m3/h。一级二段排列，一段与二段的排列比例为2∶1，水的回收率为75%。配套主要设备:ＲO供水泵3台、反渗透高压泵2台、保安过滤器2台、清洗系统1套、加药系统3套，以及仪表、管路、阀门等附件。
4、超滤系统运行情况
该项目于2015年10月投入运行，ＲO产水量为0．6×104m3/d。设定跨膜压差，超滤膜组的运行通量受温度影响较大。尖山污水处理厂于2015年底经历了极端低温对超滤膜组的考验，12℃时的运行通量比18℃下降了16．7%。
5、反渗透系统运行情况
该项目自2015年10月投入运行，反渗透系统产水量为3000m3/d。在给定水温、进水水质与水的回收率的条件下，表征反渗透系统的性能通常采用三个参数:产水通量、产水品质(脱盐率)和运行压力;同时，反渗透膜反洗的频率也是系统重要评价指标，影响反渗透膜的使用寿命及运行成本。
实际运行时，将反渗透出水加热至25℃后进行常规反冲洗，每支膜组件冲洗流量为6m3/h，冲洗压力为0．3MPa。反渗透膜组的运行通量受温度影响很大。尖山污水处理厂于2015年底经历了极端低温对反渗透膜组的考验，12℃时的运行通量比18℃下降16．9%。经过反渗透处理后，溶解性总固体降至50mg/L以下。海宁当地部分工业企业需要超纯水，本工程反渗透再生水为其提供了比自来水更优质的水源，降低了企业生产成本。同时，超滤出水与反渗透出水勾兑后，盐类指标能满足道路浇洒和城市绿化要求。
6、实际经济技术指标
该工程竣工决算总投资为1131万元，其中土建工程为303万元，设备工程为828万元。该工程的运行成本为1．767元/m3，相对于海宁市目前非居民生活用水自来水价格:第一档为2．7元/m3、第二档为3．2元/m3(化工、印染行业)、第三档为3．7元/m3(电镀、造纸、制革前道行业)及特种用水价格4．5元/m3，再生水价格优势明显。该工程的实施可为沿海地区含盐量较高的污水再生回用提供参考。
参考文献：
［1］刘正.我国石化企业节水技术探讨［J］.化工环保，2007，27（2）：1-5.
［2］任延霞.超滤和反渗透工艺的污水深度处理回用［J］.工业设计，2011（7）：114-115.
论文作者:刘汇泽
论文发表刊物:《防护工程》2018年第34期
论文发表时间:2019/3/22
标签：超滤论文; 反渗透论文; 超滤膜论文; 用水论文; 杂用论文; 产水量论文; 污水论文; 《防护工程》2018年第34期论文;