“UF+RO+DTRO”工艺在中水回用工程中运用

朱加生，许加俊，程晓辉

（中电环保股份有限公司，江苏南京 211102）

“UF+RO+DTRO”工艺在中水回用工程中运用

朱加生，许加俊，程晓辉

（中电环保股份有限公司，江苏南京 211102）

本文介绍了“UF+RO+DTRO”在某纯碱项目中水回用中的运用案例，处理后的水质满足回用水标准，实现了良好的环境效益和经济效益，运行期显示,出水水质优良，表明该工艺设计合理，为工业废水“零排放”提供很好的借鉴案例。

超滤；反渗透；中水回用

随着反渗透工艺技术的提高，目前反渗透膜（RO膜）已广泛运用于电子、医药、环保、食品等各类行业[1-2]，而反渗透膜工艺也在水资源回用方面表现的良好性能保证了其在中水回用方面的优势[3]。

某公司年产60万吨纯碱项目采用“预处理+UF+RO+DTRO”工艺处理污水并回用于系统，项目总投资3 430万元，最大处理量达550t/h，于2013年2月进行系统调试，调试期5个月，并于7月正式运营，运营期间装置运行稳定，脱盐效果良好，污水回用率满足要求。结果表明装置整体脱盐率大于85%，污水回用率大于90%，外排浓盐水水量小于10t/h。回用水水质高于国家标准《城市污水再生利用 工业用水水质》，达到水资源循环再生的目的，工艺系统运行稳定，本文主要介绍“预处理+UF+RO+DTRO”工艺的设计、运行情况。

1 工艺流程

1.1 设计水量、水质

本装置接收的废水包括循环水站排污、脱盐水站浓排水、全厂未预见水量排水和污水处理站出水等，各种废（污）水经地下管网汇入本装置内设置的原水调节池。水量表见表1，本工程按最大水量设计，水量Q=550t/h，进水水质指标见表2。

表1 原水水量表

1.2 工艺流程

分析调节池水质数据和对回用水的水质要求，本着工艺先进、运行安全可靠、节能的原则，本项目为了实现废水“零排放”，降低污水蒸发投资，采用DTRO的工艺流程如图1所示。

表2 进水水质指标

图1 DTRO的工艺流程图

各股污水（废水）进入回用水调节池，经提升泵提升，先进入BAF曝气生物滤池去除有机物污染物和氨氮，出水自流进入石灰软化澄清池中进行软化处理，并依次加入石灰乳、PAC、PAM药剂进行混凝反应沉淀，沉淀后的澄清水调节pH后进入滤池过滤。滤池出水加压后进入膜处理工段。膜处理工段包括超滤、反渗透、管式超滤及DTRO工段四部分，产水回用于循环水系统，浓水排入蒸发装置。BAF的反洗水、滤池反洗水、超滤装置自用水自流至调节池再处理，以提高系统产水率，减少系统外排水量。澄清池排泥收集后，泵送入污水处理装置的污泥脱水机脱水处理。

1.3 BAF曝气生物滤池

从工程经验来说，生物滤池运行周期为5天反洗一次，硝化细菌在BAF池中可以自由生长挂膜，以颗粒状填料及其附着生长的生物膜为主要处理介质，充分发挥生物代谢、物理过滤、生物降解和填料吸附作用及反应器内食物链的分级捕食作用[4]。在自养菌的硝化作用下，水中的BOD5和氨氮、COD等含量得到降低。本工程设置BAF曝气生物滤池的目的是用于去除有机物及氨氮，由于进水中的有机物难降解，COD处理负荷不大于1.0kg CODCr/m3·d，氨氮处理负荷不大于0.45kg NH4+/m3·d，设计单格BAF面积63m3，可保证出水氨氮小于5mg/L。

1.4 石灰加药澄清池

本项目设计两座澄清池设备，澄清池主要包括石灰筒仓、布袋除尘器、机械振动器、给料机、螺旋输粉机、石灰乳搅拌箱和石灰乳泵等[5]。依次向澄清池中加入石灰乳、PAC、PAM药剂后混凝沉淀，经过沉淀过滤去除，降低水中有机物、碱度、硬度和磷酸盐的含量[6]。本项目改进的澄清池采用自动加药计量，实现石灰加药的在线操作，在很大程度上降低了劳动强度，增加了加药的效率，经过小试实验确定最佳的药剂量，并对加药效果进行在线监控。

1.5 UF系统

超滤膜具有较微滤更小的膜孔径，一般在1～20nm，可截留胶体、溶解性高分子和病毒等，出水水质可满足多个行业回用水要求[7]。本项目采用GE公司生产的ZeeWeed 1500外压式中空纤维膜，设计膜通量≤55L/m2·h，膜孔径0.02μm，本项目设计3套净产水量≥172m3/h的超滤装置，为了保护超滤膜，在超滤前设置自清洗过滤器。自清洗过滤器选用连续运行、自动反洗过滤器，过滤精度为100μ，正常情况下，过滤差压不大于30kPa，过滤器依据进、出口压差或者周期制水量进行自动反洗。在过滤器组套内单体过滤元件反洗过程内部轮流交替进行，自动切换工作、反洗状态，确保整套过滤器连续出水。

1.6 RO脱盐系统

反渗透是利用半透膜透水不透盐的特性，去除水中的各种盐分。在反渗透膜的原水侧加压，使原水中的一部分纯水沿与膜垂直方向透过膜，水中的盐类和胶体物质在膜表面浓缩，剩余部分原水沿与膜平行的方向将浓缩的物质带走[8]。透过膜的水中仅残余少量盐分，收集利用透过水，即达到了脱盐的目的。本项目采用反渗透选用原装进口低压宽流道抗污染膜产品，并遵循其设计导则及设计软件。根据膜元件制造厂商《导则》的规定本工程一级反渗透膜平均通量不大于18L/m2·h，设计2套净出力大于150m3/h的反渗透装置，系统总回收率大于70%，总脱盐率大于≥98%。

1.7 管式超滤+DTRO

本项目中反渗透浓水水量较大，为了实现零排放，达到水的循环利用需要对其处理并回用[9]，反渗透的浓水中除了各离子杂质、有机物及其前段预处理没有去除的悬浮物按反渗透回收率进行浓缩之外，在反渗透的进水还需相应加阻垢剂，防止反渗透浓水侧的结垢[10]，也有可能前段预处理没有处理完的由于循环水排污水带入的水稳剂等，这些物质在前级加药、絮凝、沉淀过程中会发生不兼容的特性，导致易沉淀的物质不易沉淀，故需投加过量的絮凝剂和高分子助凝剂，在加药沉淀后引入了管式膜，经过管式超滤过滤后的水进入DTRO装置进一步脱盐处理，选用7.5MPa的DTRO膜柱，设计膜通量为23L/m2·h。DTRO进水量大流量37.2m3/h，DTRO装置产水量大于27.2m3/h，最终的浓水水量小于10m3/h，DTRO装置在此条件下最大回收率为可达到75%，系统脱盐率＞95%，TDS＜720mg/L。最后反渗透浓缩经过蒸发回收部分淡水，盐桨液排入氨澄清桶，整个系统运行期间除盐率稳定在85%以上，产水回用率在90%以上，系统外排水量低于10m3/h。下表3为本项目主要构筑物参数。

2 运行效果分析

本工艺技术先进，运行安全可靠，节能、节水、环保，设备质量优良，工程质量优良，通过自动控制实现数字化运行，节省大量人力成本，通过工程优化膜运行方式和运行参数等工艺技术，利用边运行、边冲洗的优化运行模式，在提高膜通量的同时，减少污染物在膜表面的积存，延长了膜清洗周期，减少膜工作清洗时间，实现智能自动清洗和监测等维持系统运行稳定。

在项目实施中，本工程选取了进水、中间段及回用水水质中的COD、SS、TDS指标进行效果分析。

2.1 运行期COD的浓度变化

运行期的COD的浓度实验结果见图2，可知出水水质良好，出水的COD浓度很低，最终产水水质：COD＜0.71mg/L。BAF滤池对COD的去除效果较好，去除率为43.4%～63.8%。

图2 运行期的COD的浓度变化

2.2 运行期SS的浓度变化

运行期的SS浓度的浓度实验结果见图3，可知出水水质良好，出水的SS浓度很低，SS超出检测限，其他指标的去除效果良好。

图3 运行期SS的浓度变化

表3 本项目主要构筑物参数

表4 进、出水水质指标参数

2.3 运行期TDS的浓度变化

运行期的TDS的浓度实验结果见图4，可知出水水质良好，TDS＜80mg/L，氨氮＜0.92mg/L。BAF滤池对COD的去除效果较好，从产水TDS数据结果分析进水中较多的Ca2+、Mg2+、SO42-等离子得到大幅的去除。

图4 运行期的TDS变化

2.4 运行过程中DTRO效果

运行过程中为了检测DTRO的运行效果，对DTRO装置前后的SDI值进行了测定，结果表明，进DTRO装置的水质SDI值约为1 750，产水SDI＜20，具体的出水水质指标见表4。

3 结语

“预处理+UF+RO+DTRO”工艺在工业废水“零排放”方面很广阔的应用前景，成熟的超滤、反渗透膜工艺在实现出水稳定化、水的循环利用方面相比其他工艺具有很大的应用前景，可以实现PLC自动化操作和在线监测，大大节省了运营成本和操作难度。

本项目自投产以来系统运行稳定，出水水质满足回用水要求，脱盐效果良好，污水回用率满足要求，结果表明装置整体脱盐率大于85%，污水回用率大于90%，外排浓盐水水量小于10t/h。一方面达到了水资源再生利用的目的，达到了水的“零排放”标准，此项工程给企业带来了巨大的经济效益，因此该工艺可为后续工程设计和研究人员提供经验和学习借鉴。

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[5]杨胜涛,杨超.中水石灰加药系统的改进[J].化工管理,2014,(30):105.

[6]谢钦.高密度澄清池工艺简介[J].给水排水,2006,32(1):38-39.

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[10]李毓亮.反渗透膜污染过程与膜清洗的实验研究[D].大连:大连理工大学,2009.

The Using of “UF+RO+DTRO” Process in Reclaimed Water Re-use Project

Zhu Jia-sheng,Xu Jia-jun,Cheng Xiao-hui
(CEC Environmental Protection Co.,Ltd,Jiangsu Nanjing 211102)

This paper introduces the application of “UF+RO+DTRO” process in water re-use in a pure alkali project.The treated water quality meets the water reuse standard,Environmental benefits and economic benefits are realized.The good water quality in working period shows this process design is reasonable,and provide a good example for “zero emission” of industrial waste water.

UF;RO;Reclaimed water re-use

X703

A

2096-0387（2017）05-0070-04

本文系南京高端人才团队引进计划“抗污染反渗透膜产业化”（项目编号：宁人才办（2016）2号）的阶段性研究成果。

朱加生（1967—），男，浙江富阳人，博士，工程师、技术总监，研究方向：工业水处理、反渗透膜研制、膜法水处理应用等。