工业高浓盐水双膜法处理应用实例

何经波

工业生产中产生的高浓盐水主要来自多级反渗透装置浓缩后排放的污水，其主要成分是无机盐，也含有少量难降解有机物以及预处理过程中投加的少量化学品，如阻垢剂、酸等，处理难度大。随着水资源日趋紧张，工业浓盐水的回收利用逐步得到各行业的重视。

工程概况

内蒙古准格尔黄河水务有限公司负责将内蒙古鄂尔多斯市准格尔旗大路工业园区内企业排出的浓盐水进行回用处理。项目设计总处理规模2万m3/d，分4期建设，1期处理量1万m3/d，2011年3月投入运行。系统产水作为工业生产用水输送给园区用水企业。设计进出水水质指标见表1，浓盐水经减量化处理后排至蒸发塘进行浓缩后处理。产品水水质优于《城市污水再生利用 工业用水水质》（GB/T 19923—2005）中的水质要求。

工艺流程

工艺流程如图1所示，园区企业高浓盐水由调节池收集后，经自清洗过滤器（精度：500μm）去除较大的颗粒物后进入快速混凝反应池，在池中投加絮凝剂（去除部分胶体和有机物）和杀菌剂（杀灭微生物），絮凝剂与浓盐水中的细小颗粒、胶体结合形成絮体后进入超滤装置，通过超滤装置去除絮体和大部分胶体。超滤的过滤水通过反渗透保安过滤器进入反渗透装置，反渗透产水回用，反渗透浓水、超滤反洗水以及化学清洗排水经收集调节pH值达标后排入蒸发塘。

图1 工艺流程图

主要处理单元

①调节池。池容800m3,水力停留时间4h，钢筋混凝土结构，内壁涂环氧树脂玻璃钢防腐。

②快速混凝反应池。池容36m3, 水力停留时间10min，钢筋混凝土结构，内壁涂环氧树脂玻璃钢防腐。在池内投加杀菌剂及絮凝剂，反应池配套杀菌剂、絮凝剂投加装置。杀菌剂采用次氯酸钠，投加有效浓度5mg/L。絮凝剂采用聚合氯化铝，根据水质变化，投加量在5～15 mg/L范围内调整。

③超滤膜池。池容30m3，水力停留时间35min，钢筋混凝土结构，内壁涂环氧树脂玻璃钢防腐。

本项目采用浸没式超滤，1期4个膜池，每个膜池中配有3个膜架，每个膜架装有32个膜元件。超滤膜采用EVERLEADING外压式SN-UF-S-0660膜元件，膜元件总数量为384支，超滤装置产水量187.5m3/h,运行平均通量为18.1 L/（m2·h）。

超滤装置全自动运行，周期性进行反洗。反洗过程，首先采用低压空气擦洗松动累积在膜表面的固体杂质，再从膜元件产水侧进水，将附着在膜丝外表面上的杂质冲走，最后排空膜池，将反洗过程清洗下来的杂质以排污的形式去除。膜池排空后，重新向膜池注水。当池中液位升高到运行液位时，反洗的膜元件返回产水模式。

表1 园区各企业排放高浓盐水混合后水质（仅列出部分主要指标）

表2 超滤装置化学清洗说明

超滤装置运行一段时间以后，周期性的反洗无法阻止膜表面被杂质污堵的趋势时，需要进行化学清洗去除污堵膜的杂质。化学清洗分为2种，维护性清洗和恢复性清洗，根据时间或者跨膜压差决定进行哪种清洗，这两种化学清洗过程都是全自动完成，无需人为干预。具体清洗情况见表2。

④反渗透装置。本项目设置2套反渗透装置，回收率70%，采用一级两段（22:11）排列方式。反渗透膜采用日本东丽公司生产的抗污染复合膜TML20-400膜元件，膜元件数量198支，平均通量18.1 L/（m2·h）。

反渗透装置全自动运行。反渗透系统停机时，需要进行延时停机冲洗，防止浓水侧已浓缩的反渗透进水在静止状态下造成膜组件的污染。当反渗透装置产水量下降10%、反渗透盐透过率增加10%或跨膜压差增加15%时，说明膜已被污染。为了恢复良好的水通量和脱盐性能，需要对膜进行化学清洗。一般清洗周期为1～3个月一次。

主要设备运行情况

（1）预处理及超滤

图2反映了某个月快速混凝反应池及超滤运行情况。从图中可以看出，原水浊度在20～60之间波动，波动幅度较大。经过快速絮凝后浊度有所降低，超滤进水浊度在5～20之间波动，相比于原水，浊度降低了30%～70%，说明快速混凝效果比较明显。超滤产水比较稳定，浊度在0.4～0.5之间波动，证明超滤能很好地去除悬浮物、胶体等物质，且作为反渗透的预处理工艺是稳定可靠的。

（2）反渗透

图3反映了某个月反渗透运行情况，从图中可以看出，反渗透回收率基本在65%～70%之间波动。由于园区各企业基本为间歇性排水，且每家企业排水水质区别很大，而设计的调节池容积较小，无法起到稳定水质的作用。

运行情况

工程调试运行已3年时间，虽然水质波动较大，但系统一直稳定运行，超滤装置回收率稳定在90%，反渗透回收率在65%～70%之间波动，为后续工程扩建提供了宝贵的经验。

结 论

图2 某月原水及超滤进出水浊度变化情况

图3 某月反渗透装置回收率变化情况

①双膜法在处理工业高浓盐水方面是可行的。达到了高浓盐水减量化、资源化的目的，极大地提高了水资源的利用率。②快速混凝反应适用于作为浸没式超滤的预处理。对悬浮物、胶体等物质有一定的去除效果，减轻超滤的运行压力，且节省占地和投资。③要根据水质特点，选择适合的超滤清洗方案。能够有效控制膜污染，保证超滤稳定运行。④现有调节池容积较小，水力停留时间短，无法完成稳定水质的作用，需要再建调节池，保证调节池的水力停留时间达到12h以上。⑤要加强运行管理，合理确定絮凝剂投加量，根据进水浊度波动及时调节投加量，保障超滤进水浊度稳定。