印染、造紙廢水深度處理及回用小試裝置設(shè)計(jì)

摘 要：紡織印染業(yè)和造紙業(yè)既是用水大戶又是水污染大戶，廢水處理再生利用不僅有利于緩解資源短缺、保護(hù)環(huán)境，還給企業(yè)節(jié)約投資、降低成本、減少污染、改善質(zhì)量等方面帶來經(jīng)濟(jì)效益。文章對此類廢水的深度處理的小試裝置設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹。

關(guān)鍵詞：造紙廢水；印染廢水；深度處理；膜處理

我國是一個(gè)水資源短缺的國家。水資源總量為28000億m3，人均水資源量約為2200m3，約為世界平均水平的四分之一。如此同時(shí)，伴隨著水污染的加劇，水質(zhì)性缺水又進(jìn)一步加劇了我國水資源的短缺。水危機(jī)已嚴(yán)重制約了我國經(jīng)濟(jì)、社會的發(fā)展。

近幾年，歐美發(fā)達(dá)國家采用UF、RO等膜處理技術(shù)，這一技術(shù)對造紙、印染廢水在常規(guī)處理的基礎(chǔ)上進(jìn)行了深度處理，實(shí)現(xiàn)循環(huán)回用。國內(nèi)一些研究機(jī)構(gòu)采用物化、生化及膜處理等技術(shù)對此類廢水進(jìn)行深度處理和生產(chǎn)性回用試驗(yàn)研究，取得了一定成果。但采用膜法處理此類廢水的實(shí)際應(yīng)用工程還存在諸多問題。為了探明造紙及印染等行業(yè)廢水回用膜處理工藝的可行性，為實(shí)際工程設(shè)計(jì)提供可靠的設(shè)計(jì)資料，本文對此類廢水深度膜法處理的小試裝置設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹。

1 小試裝置系統(tǒng)流程

1.1 流程選擇說明

造紙和印染廢水是一種處理難度較大的工業(yè)廢水，一般通過物化法+生化等常規(guī)二級處理使其中的污染物質(zhì)得以降解。由于廢水本身所含污染物十分復(fù)雜，經(jīng)處理后，出水雖能基本達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，但水中的懸浮物、色度、COD、含鹽量與廢水回用對水質(zhì)的要求相距較遠(yuǎn)。

采用傳統(tǒng)多介質(zhì)過濾、活性炭過濾器等處理工藝難以實(shí)現(xiàn)廢水回用處理，只是一定程度降低出水懸浮物濃度，對污水中可溶性污染物如COD、氨氮和鹽分等無法進(jìn)一步除去。而回用水對含鹽量有相應(yīng)要求，正是處理的關(guān)鍵。目前對廢水含鹽量降低常用的方式為離子交換法和反滲透工藝，而造紙和印染廢水中多項(xiàng)污染物容易對樹脂造成中毒和氧化，降低樹脂的使用壽命，故本小試裝置采用反滲透脫鹽工藝。

活性炭過濾器能有效的去除廢水中的有機(jī)物、膠體物質(zhì)、微生物、余氯等多種物質(zhì)，在預(yù)處理中較為常用。但造紙和印染行業(yè)廢水水量大，水質(zhì)不好，在實(shí)際工程中活性炭過濾器無論是數(shù)量還是運(yùn)行成本均較高，且使用壽命較短，故本系統(tǒng)采用高流速進(jìn)口的纖維束過濾器代替活性炭過濾器。考慮到造紙和印染廢水中的懸浮物、色度等較高，比較難以處理，故前端采用了多介質(zhì)過濾器+纖維過濾器+超濾預(yù)處理，確保后續(xù)RO膜的安全運(yùn)行。

1.2 基本流程如下

圖1 工藝流程圖

2 系統(tǒng)參數(shù)要求

2.1 系統(tǒng)出力

反滲透出力0.5m3/h。

2.2 出水水質(zhì)

2.2.1 多介質(zhì)過濾器

濁度：<5NTU

2.2.2 纖維過濾器

濁度：<2NTU

2.2.3 超濾裝置

濁度：<0.2NTU

回收率：≥90%

2.2.4 反滲透裝置

脫鹽率：≥97%

回收率：≥15%（單支膜）

3 主要設(shè)備說明選型規(guī)格

3.1 多介質(zhì)過濾器

原水進(jìn)入多介質(zhì)過濾器，多介質(zhì)過濾器能有效去除原水中存在的機(jī)械雜質(zhì)和降低原水總鐵含量，有效抵卸突發(fā)事故造成的原水濁度增高，以保證后續(xù)的進(jìn)水污染指數(shù)達(dá)標(biāo)。過濾器內(nèi)裝填不同級配的優(yōu)質(zhì)錳砂、石英砂、無煙煤，能有效地截留原水中的顆粒物，從而降低原水濁度。

根據(jù)小試系統(tǒng)RO反滲透出水水量要求折算預(yù)處理水量為4 m3/h，1臺， 過濾器外形尺寸：φ700×1950mm，材質(zhì)采用碳鋼襯膠。

3.2 纖維過濾器

纖維過濾器是一種性能先進(jìn)的壓力式纖維過濾器，它采用了一種新型的束狀軟填料——纖維絲作為過濾器的濾元，其濾料直徑可達(dá)幾十微米甚至幾微米，并具有比表面積大，過濾阻力小等優(yōu)點(diǎn)，解決了粒狀的過濾精度受濾料粒徑限制等問題。微小的濾料直徑，極大地增加了濾料的比表面積和表面自由能，增加了水中雜質(zhì)顆粒與濾料的接觸機(jī)會和濾料的吸附能力，從而提高了過濾效率和截污容量。

為了充分發(fā)揮束狀纖維濾料的特長，在過濾器的濾層內(nèi)設(shè)有加壓室，通過加壓室對纖維的擠壓，使濾層沿水流動(dòng)方向的截面逐漸減小，密度逐漸加大，相應(yīng)濾層孔隙逐漸減小，達(dá)到理想的深層過濾。當(dāng)濾層被污染需清洗再生時(shí)，可將加壓室內(nèi)的水排出，使纖維束處于放松狀態(tài)，即可用水進(jìn)行清洗。

設(shè)計(jì)處理水量4m3/h，1臺， 過濾器外形尺寸：φ700×1280mm，材質(zhì)采用304不銹鋼。

3.3 超濾系統(tǒng)

與傳統(tǒng)濾料過濾工藝相比，超濾工藝是一種過濾精度更高的水處理技術(shù)，它可有效地去除細(xì)菌、病毒、大分子有機(jī)物、膠體和顆粒物。具有抗污染、藥劑用量少、水回收率高站地面積小的特點(diǎn)。

超濾裝置采用中空纖維膜組件，具有出水水質(zhì)好、透過量大等特點(diǎn)。能進(jìn)一步去除水中的懸浮物和膠體硅，及其他加大分子的物質(zhì)（蛋白質(zhì)、核酸、多糖等）以及細(xì)菌、有機(jī)物等雜質(zhì)，更加有效降低SDI值，為反滲透減少壓力，從而被稱為反滲透的最佳預(yù)處理單元，可以有效延長反滲透膜壽命。確保后續(xù)設(shè)備的正常運(yùn)行。

選用2支美國陶氏的SFP-2860超濾膜，超濾系統(tǒng)出力為：3.5 m3t/h。膜材質(zhì)采用PVDF。

3.4 反滲透膜組件

反滲透亦稱逆滲透（RO），是用一定的壓力使溶液中的溶劑通過反滲透膜（或稱半透膜）分離出來。因?yàn)樗妥匀粷B透的方向相反，故稱反滲透。根據(jù)各種物料的不同滲透壓，就可以使大于滲透壓的反滲透法達(dá)到分離、提取、純化和濃縮的目的。

反滲透主機(jī)由膜元件、壓力容器、儀表、管道、閥門、控制箱、儀表箱、電氣控制系統(tǒng)、機(jī)架等組成。（1）反滲透系統(tǒng)采用美國海德能公司的復(fù)合膜。（2）反滲透裝置開機(jī)前，用預(yù)處理水進(jìn)行低壓沖洗；停機(jī)后，啟動(dòng)沖洗泵，用反滲透淡水進(jìn)行低壓沖洗。（3）反滲透入口管道設(shè)置電動(dòng)慢開閥，當(dāng)高壓泵啟動(dòng)時(shí)，電動(dòng)慢開閥緩慢開啟，以防止高壓泵啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生水錘對膜造成損壞。（4）反滲透淡水側(cè)設(shè)置超壓爆破膜，當(dāng)?shù)硥撼^限值，自動(dòng)爆破，防止膜元件損壞。（5）反滲透裝置設(shè)有就地操作盤、就地儀表盤和集中取樣裝置。（6）配套高壓管道閥門采用不銹鋼材料；低壓管道閥門采用UPVC材料。選用美國海德能增強(qiáng)型PROC20低污染膜，數(shù)量1支，膜材質(zhì)為芳香簇聚酰胺復(fù)合材料。

4 系統(tǒng)主要設(shè)備清單（見表1）

5 結(jié)束語

通過本小試試驗(yàn)的設(shè)計(jì)及后期開展的研究，獲得不同進(jìn)出水水質(zhì)的工藝處理參數(shù)，為今后在造紙、印染廢水深度處理及回用領(lǐng)域的市場開拓奠定良好基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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