降低MBR和反渗透工艺在印染废水回用中的运营成本

孙国飞 沈林海

摘 要：由于环保要求日益提高和企业生产规模的不断扩大，很多印染企业目前都开始使用MBR加反渗透的工艺对外排废水进行深度回用，实现印染废水的循环回用，以此减少排污量。但是印染废水的处理一直是我国废水治理的重点和难点，其具备有机物成分复杂、难降解物质多、色度高、水质变化大、含盐量大等特点，这些特点制约着MBR加反渗透工艺的成熟运用，导致膜寿命偏短、清洗频繁，最终导致运行运营成本过高。该文讨论影响MBR和反渗透工艺运营成本的主要因素，以此来降低MBR和反渗透工艺在印染废水回用中的运营成本。

关键词：MBR和反渗透工艺 印染废水回用 运营成本

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）05（c）-0068-02

就目前绍兴印染企业而言，在不考虑其他间接费用的情况下，考虑到排污费用和自来水费用，MBR和反渗透工艺的运行费用在4.5元/t产水的情况下是可以被接受的，由于影响MBR和反渗透工艺运行成本的原因很多，以下就列举了运营成本的主要构成，包括膜元件的寿命、电耗、药剂、管理等，最终使使用单位了解费用的构成，优化分项运营费用。

1 MBR运行模式对运营成本的影响

目前每个膜厂家及工程实际的工艺参数均有所差别，表1列举了比较常规的两种运行模式，假设这两种运行模式效果相当，从表1比较可看出“运行15 min反洗30 s”较“开8停2”运行模式更具有优势，设备的利用率更高。

从原理上分析“开8停2”的运行模式，其采用停止产水空曝气的方式来恢复膜元件通量，模丝内部负压卸除较慢，效率较低（见表1）。

2 MBR曝气强度对运营成本的影响

曝气可有效控制膜污染，但会导致系统能耗增加，一般MBR系统风机的能耗占MBR系统总能耗的80%；同时曝气强度过大还会对膜污染控制产生负面影响，会导致污泥破碎，影响混合液过滤特性，进而加剧膜污染、降低膜通量；所以系统存在一个经济曝气强度和保证处理效果、控制膜污染的最佳平衡点，确定适宜的曝气强度，不仅可降低能耗而且有利于保持较高的膜通量。

3 MBR膜元件的清洗费用对运营成本的影响

MBR膜元件的清洗也是MBR系统运行中一笔不小的费用，不仅包括药剂费用，还增加了操作管理人员的劳动强度，增加了设备的停机时间，同时清洗好的强酸强碱废水又需要进行处理。

只有减低膜元件的清洗周期，选用合适的清洗药剂才能有效降低运营费用，同时建议酸洗碱洗水池分开，某些情况下清洗液可以重复使用，减低药剂的添加量（见表2）。

4 MBR膜元件寿命对运营成本的影响

MBR膜元件是MBR加反渗透工艺中主要的设备，其费用一般占据30%左右的设备投资，同时它又是一种耗材，MBR的寿命将在很大程度上影响运营费用。表3列举了膜元件在不同寿命情况下对运营成本的影响。

MBR膜元件使用寿命主要取决于原水水质，在劣质原水的情况下，MBR膜元件的寿命只有1年，在优良水质的情况下MBR膜元件的寿命可以在5年以上，为此控制好MBR进水是提高MBR膜使用寿命的关键因数，其中包括降低进水COD、SS的浓度，有条件的话对碱减量废水和浆料废水预处理后进行单独分流处理，使其不进入MBR系统（见表3）。

5 反渗透阻垢剂的投加对运营成本的影响

反渗透阻垢剂、分散剂是一种高效阻垢分散剂，特别适用于反渗透给水中钡、锶含量高，硫酸钡、硫酸锶结垢倾向严重的反渗透系统。它可以在结垢物质很宽的浓度范围内有效地阻止结垢的发生。在反渗透系统（RO）、纳滤系统（NF）或超滤系统（UF）中使用反渗透阻垢剂。

一般印染废水回用系统的回收率受到有机物、悬浮物等多种因素的影响，回收率普遍不高，在清洗膜元件的过程中同时也发现，膜元件一般多是碱洗效果较为明显，可以认为阻膜首要污染物主要为有机物和悬浮物，阻垢剂对延长膜清洗周期的贡献并不大，假设表4所示的阻垢剂的品牌及投加量效果一致，国产阻垢剂的优势较为明显。

当然，在添加硫酸或其他化学物质用于生产或污水处理工艺时，阻垢剂的效果和投加量需根据实际情况而定，在有条件进行对比试验的情况下，通过试验确定最优方案（见表4）。

6 反渗透进水压力对运营成本的影响

反渗透由于采用高压逆渗透的工作原理进行脱盐，原水的含盐量和温度将决定反渗透设备的运行压力，印染废水一般而言温度都比较高，所以压力主要取决于原水含盐量高低，一般电导率在2 000 ms/cm的原水进入反渗透系统后，操作压力为0.9 MPa，如果电导率在10 000 ms/cm的原水进入反渗透系统后，操作压力就高达1.4 MPa，高压泵的功率将提高30%左右。同时高含盐量原水里面的成分往往比较复杂，也会容易导致膜元件结垢问题的发生。

所以对于污水站含盐量的控制也尤为重要，主要措施是对已知生产工艺产生的高盐水进行分流处理，工艺允许的条件下减少污水处理药剂的投加，对酸析废水进行分流处理，对污水处理站采购的废酸废碱中的成分加以控制等。

7 反渗透膜元件寿命对运营成本的影响

反渗透膜元件是MBR加反渗透工艺中的核心设备，其具有脱盐、脱色、脱COD的作用，表5所示反渗透膜寿命对运营费用的影响，延长反渗透膜元件的寿命将大大降低系统的运营费用。

反渗透膜元件的寿命主要取决于原水的水质、清洗周期和工艺控制等。但是往往一般企业对回用水水质未必要求脱盐率达到97%以上，在合适的情况下，选用脱盐率90%的旧膜也是一种比较经济的方案（见表5）。

8 人员成本对运营成本的影响

人员是设备运行的操作者，合理的人员配置将会减少运营费用，过于精简人员配置表面上运营成本有所下降，实际上操作不正确，工艺参数控制不合理，化验检测不到位会带来更大的损失，反而得不偿失。

同时水量增加时操作人员增加量并不大，运营成本会大大减低，同时还可以考虑和污水站人员一起管理，减少人员成本（见表6）。

9 结语

影响MBR和反渗透工艺的运行成本有很多，其中很主要的原因是MBR系统的进水水质，水质的好差将直接或间接影响膜的寿命、清洗周期、系统回收率、管理人员数量、电耗等，因此需要将污水站和回水水站进行统筹管理，寻求两者的平衡点，对MBR加反渗透工艺的回用水站需要配置专业的技术人员，系统自动化程度虽然较高，但很多工艺参数的需要技术人员来管控，合理地使用管理设备也会延长膜元件的使用寿命。

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