工业污水处理及其回用措施研究

吴建军

摘   要：工业污水处理及有效回用是关注焦点和重大的研究课题，本文以炼化企业污水处理回用处理为例，以有效去除工业污水中的COD、降低TDS为目的，采用反渗透（RO）脱盐工艺和超滤（UF）预处理工艺，设计“超滤+反渗透”的双膜系统，较好地解决传统处理工艺出水水质不稳定、自动化程度低等问题，实现水资源循环利用率的最大化。

关键词：工业污水  处理  回用  超滤+反渗透

中图分类号：X703                                   文献标识码：A                       文章编号：1674-098X（2020）01（a）-0248-02

石油石化行业的污水处理是重要研究课题，要通过对工业污水的深度处理和再生利用的循环方式，较好地实现工业污水资源化的合理配置，引入“超滤+反渗透”双膜处理技术，利用其节能、高效、稳定、自动化的优势特点，进行工业污水处理及回用单元的脱盐处理，提高用水效率，减轻水环境污染和水资源浪费。

1  工业炼化污水回用处理技术及双膜系统概述

1.1 污水回用处理技术

常用的工业污水回用处理技术包括有：（1）活性炭吸附。利用具有多孔性的活性炭吸附去除废水中的污染物，主要是利用微生物的降解作用以及活性炭的物理吸附性，进行工业废水处理;（2）曝气生物滤池。采用生物接触氧化技术和普通给水滤池技术，将陶粒、活性炭装填进滤池中，通过鼓风机进行曝气提供生化反应所需的氧气，污水在微生物的强氧化分解及填料层的物理吸附作用下，吸附去除污水中的有机污染物;（3）臭氧接触氧化。利用臭氧的强氧化作用，将难降解的有机大分子转化为小分子有机物，降低出水的COD，提高出水的可生化性。在该处理技术之中，要充分考虑臭氧投加量、接触时间等因素;（4）膜生物反应器。这是将膜分离技术与生物处理法相结合的工艺，包括有膜组件和生物反应器，通过膜的高效分离替代二沉池，缩减处理单元的水力停滞时间，实现固液分离和污泥浓缩。

1.2 双膜系统

可以将超滤与反渗透相组合，成为一个“双膜”系统，共用同一个加药系统。其中：超滤膜材料采用聚醚砜（PES）材质的内压式膜和聚偏氟乙烯（PVDF）材质的外压式膜，反渗透膜材料主要采用醋酸纤维素（CA）膜和芳香聚酰胺（PA）复合膜。UF膜组件的过滤方式分为死端过滤和错流过滤，死端过滤是指原水由一端进入膜通道，再由另一端流出。错流过滤的滤膜表面不会产生浓差极化现象和结垢，然而过滤效果较左，回收率偏低。RO膜组件是一个完整的卷式反渗透膜组件，分为浓水回流循环式和原水一次通过式，较好地提高回收率[1]。

2  工业炼化污水处理回用措施的应用分析

对于工业炼化污水处理回用工艺，可以采用“全混”方案，将含油污水、电脱盐污水、循环水排污水、预处理后的碱渣污水完全混合，由污水处理系统统一处理并进入回用系统，最后作为循环水补水站原水进行使用。在工业污水处理回用工艺方案之中，以降低化学需氧量（COD）、总溶解固体含量（TDS）、悬浮物、氨氮为目标。

脱盐工艺。通过脱盐工艺可以有效降低水中的TDS含量，可以选用RO膜分离法作为脱盐工艺，对于原水预处理的要求较高，要求SDI≤3-5，达到单级脱盐99%以上。

反渗透预处理工艺。可以采用超滤膜技术作为反渗透预处理工艺，有效截留2～100nm之间的颗粒和杂质，产水浊度低于0.2NTU，高效去除胶体、细菌和微生物，体现出良好而稳定的出水水质特点。

2.1 膜元件选型及设计

2.1.1 超滤膜工艺方案设计与应用

超滤系统要达到出水SDI≤2，回收率≥88%。可以选用具有独特外环形集水孔壁结构的超滤膜组件，单套膜单元处理能力为132.5m3/h，设计处理能力为795m3/h，出水量达到700m3/h。

2.1.2 反渗透膜工艺设计与应用

反渗透膜系统要结合原水水质进行设计，设计处理水量为700m3/h，进水SDI≤2，回收率达到81.7%，出水TDS含量由2300mg/L降至120mg/L。同时，要将HCl投加到反渗透进水中，将进水pH值控制在6.5～7.5之间，避免CaCO3等难溶盐的结垢现象[2]。

2.1.3 超滤系统清洗设计与应用

由于存在超濾膜污染现象，如：膜表面吸附、膜孔堵塞、膜表面附着等，为此要进行超滤系统的清洗。清洗过程设计为：反冲洗。无须添加化学药剂，采用定期重复清洗的方式，可以去除膜表面吸附的滤饼层和膜孔中堵塞物质。通常采用超滤产品水作为反冲洗水，反冲洗水量设置为过滤水量的2～3倍，频率为40～60min/次，清洗时间为60s;CEB化学加强洗。先投入NaOH和NaClO进行碱洗，再投加HCl进行酸洗，有效去除超滤膜丝中的可逆性污染，弥补清水反洗不足的缺陷;CIP化学清洗。可以采用酸、碱、氧化性清洗剂，溶解和去除凝胶层中的有害物质。

2.1.4 反渗透膜污染应对措施

对于反渗透膜污染的应对措施主要包括有：（1）难溶性盐结垢。对于难溶性盐在膜表面或系统管路中析出固体沉淀物的现象，要添加专门的阻垢剂和HCl，防止CaCO3结垢的现象;（2）胶体及颗粒物沉积。可以采用超滤作为反渗透预处理技术，有效降低进水SDI值。并设置专门分析出水SDI值的分析仪，密切监控RO进水的SDI值，当其超标时则要及时清洗超滤膜;（3）微生物污染。可以在反渗透进水前添加NaHSO3、Na2HSO3等还原剂，实现工业污水的脱氧除氯处理;（4）冲洗过程。采用阻垢剂、杀菌剂可以防止难溶性盐造成的结垢及微生物污染现象，然而过滤过程中的膜面仍旧存在严重的浓差极化现象，对此要对膜进行物理冲洗或CIP化学清洗，以金属氧化物和CaCO3造成的无机盐垢为例，可以采用HCl进行酸洗，或采用磷酸、柠檬酸进行冲洗去除。因CaSO4、BaSO4造成的硫酸盐垢，则采用NaOH进行碱洗。

2.2 辅助设备及工艺管道流程设计与应用

（1）泵的选型。动设备如泵、压缩机、风机等存在能量消耗的现象，在进行设备选型的过程中，要确定介质性质，包括介质温度、比重、粘度、腐蚀性、毒性等，选取清水泵、油泵、化工泵或耐腐蚀泵。并确定流量和扬程，计算获悉泵的有效功率和轴功率。

（2）静设备及其他系统装置。要设置具有一定过滤精度的过滤器，避免大颗粒杂质对膜面的损害。同时，还要设计采用中间水池、超滤CIP清洗池、反渗透产水池、反渗透CIP清洗池、CIP废水中和池，确保双膜系统的稳定可靠运行。

（3）工艺管道流程设计与应用。UF系统。系统的6个膜单元配有独立的进水泵和自清洗过滤器，能够有效截留超过0.02um粒径的颗粒，确保后续反渗透膜组件的正常运行;RO系统。包括中间水池、增压泵、保安过滤器、反渗透膜等，进行工业出水的加压、脱盐处理、超滤膜清洗，实现资源的高效利用[3]。

3  结语

综上所述，工业污水处理及其回用可以采用“超滤+反渗透”双膜系统和工艺，选择反渗透（RO）作为脱盐处理工艺，超滤（UF）作为反渗透预处理工艺，较好地实现去除COD、降低TDS的污水处理回用效果，适用于炼化企业工业污水处理回用。后续还要深入探讨整个系统长期稳定运行的策略，扩大系统应用范围。

参考文献

[1] 赵振兴.工业污水处理PLC控制系统的研究[D].河北科技大学，2014.

[2] 张庭慧.首钢动力厂污水处理系统设计[D].东北大学，2013.

[3] 王泉.MBR工艺在炼油工业污水处理的应用研究[D].华南理工大学，2016.