工業(yè)廢水回收工藝的可行性研究

徐孝輝

摘要為響應(yīng)國家節(jié)能減排的口號，同時也為增加經(jīng)濟收益，某企業(yè)也進行相關(guān)的廢水回收實驗。針對出水中的鈷、錳含量較高，相應(yīng)的試驗了不同的處理工藝，以達到最好的回收效率，并從使用成本上考慮最終的設(shè)計方案。其兩種工藝分別是“超濾+反滲透”和“膜生物反應(yīng)器+反滲透”，兩者主要的區(qū)別是超濾處理的是廢水單元最終的出水，而膜生物反應(yīng)器處理的則是來自第二曝氣池中的水。在實驗過程中，膜的運行情況、產(chǎn)水量、產(chǎn)水水質(zhì)、回收效率是我們主要考究的指標(biāo)。經(jīng)過對比，我門發(fā)現(xiàn)此兩種工藝都能達到較好的處理的效果，回收效率都能達到70%左右.產(chǎn)水水質(zhì)都可以作為工廠冷卻水塔的補充水，使工廠用水量可以減少150T/H。但是，考慮到以后工廠的二期建設(shè)，考慮到占地面積情況，MBR+RO的工藝更合適。

關(guān)鍵詞超濾；膜生物反應(yīng)器；PTA廢水；反滲透

中圖分類號：X703 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）11-0060-02

隨著國家和各級政府對環(huán)境保護重視程度的不斷提高，我國的水資源再生循環(huán)利用率正在不斷提高，污水處理總量逐年增加，但總體來說，目前我國的污水處理水仍處于發(fā)展的初級階段。一方面，我國目前的污水處理能力尚跟不上用水規(guī)模的迅速擴張，管網(wǎng)、污泥處理等配套設(shè)施建設(shè)嚴重滯后；另一方面，我國的污水處理率與發(fā)達國家相比，還存在著明顯的差距，并且處理設(shè)施的負荷率較低。

基于上述環(huán)境和社會背景，同時鑒于管轄管委會要求企業(yè)削減自來水用量，以及企業(yè)自身有減少排污費用、降低生產(chǎn)成本的需求，某企業(yè)擬進行中水回用技術(shù)改造項目。通過本項目的實施，企業(yè)在降低生產(chǎn)成本的同時，減少化工廢水的外排量，達到減少生態(tài)環(huán)境污染、提高水資源綜合利用的目的，實現(xiàn)企業(yè)、社會、生態(tài)環(huán)境的多贏。

1思路的研究與比較

1.1 廢水單元流程

某企業(yè)是一家產(chǎn)量100萬噸的化工企業(yè)，廠區(qū)內(nèi)配套建有1座處理能力為7200 m3/d（300 m3/h）的污水處理站，污水處理采用兩段曝氣工藝，處理裝置主要由調(diào)節(jié)罐、曝氣池、間歇曝氣池、沉淀池等組成，目前實際處理水量平均為300 m3/h，CODCr實際的監(jiān)測濃度平均為100 mg/l，CODCr實際排放量為130噸/年。

1.2 中水回收工藝的研究以及比較

針對特有的水質(zhì)，出水中鈷、錳含量較高，相應(yīng)的試驗了不同的處理工藝，以達到最好的回收效率，并從使用成本上考慮最終的設(shè)計方案。在此期間，試驗了現(xiàn)在應(yīng)用普遍的膜技術(shù)，包括MBR和UF。試驗期間，膜的運行情況、產(chǎn)水量、產(chǎn)水水質(zhì)、回收效率是我門主要考究的指標(biāo)。下面會簡單介紹一下試驗過程及遇到的問題。

2UF+RO技術(shù)的可行性研究

2.1 測試工藝的介紹

UF進口的原水來自廢水單元的出水，在此處添加FeCl3以去除其中的SS。經(jīng)過沉淀后，原水通過加壓泵之后進入UF膜。此膜產(chǎn)水原理如RO一樣，新鮮的水從膜中間透出。如此，UF產(chǎn)水再經(jīng)過RO系統(tǒng)，就得到了我們所需要的水。在此，我們沒有對RO進行測試，所以也不多加介紹。

眾所周知，膜的壓差是決定產(chǎn)水量的重要因素，直接影響到系統(tǒng)的效率問題。因此，此系統(tǒng)中設(shè)有兩套化學(xué)藥劑清洗方案。一是，每當(dāng)UF膜運行20/30分后，系統(tǒng)自動進行反洗。此時，我門也會根據(jù)UF膜的情況來決定是否需要添加化學(xué)藥劑，例如低濃度的NaClO或檸檬酸。另則，每天一次的高濃度的化學(xué)藥劑浸泡，此程序完成所需時間較長。但兩者都有一個共同之處，藥劑清洗完之后都需要用壓縮空氣進行反吹以達到較好的清洗效果，其流量一般為原水流量的1.5倍。

為了能直接把UF清洗的廢水外排，系統(tǒng)也設(shè)置了化學(xué)藥劑中和功能。其具體藥劑為：SBS和NaOH.

總體來說，其運行程序為：過濾-反洗（低濃度的藥劑）-過濾-反洗…（如此反復(fù)）-藥劑清洗浸泡——過濾…

2.2 測試階段的情況

測試中發(fā)現(xiàn)影響UF處理效果的主要因數(shù)是COD、Mn和SS。它們的平均值分別為80、3.0和70ppm，尤其是影響UF操作的Mn，其含量較高。此外，影響RO處理效果的電導(dǎo)率、M-alk和SiO2值大概是3030us/cm、2000和10ppm。

2.2.1 膜的壓差問題

依據(jù)試驗條件的改變，UF運行條件也進行相應(yīng)的變化.在整個過程中，UF的壓差出現(xiàn)了較大的波動，有時都已達到膜壓差的警界值300kpaG。對于如此嚴重的狀況，主要的原因有如下幾個方面。

1）UF進水水質(zhì)的變化，特別是Mn的變化。

2）UF清洗過程中使用到NaClO，導(dǎo)致水中的Mn被氧化成MnO2。

3）絮凝劑的添加。

2.2.2 UF處理水的SDI值

SDI值（范圍：0-6.67）是決定RO進水條件的重要因素之一。在3月工廠大修期間，UF進水濁度比其他時期的都要高。但是總體來說UF過濾水SDI還是比較穩(wěn)定的，并且基本上小于3.9。這種SDI水平的水比較適合作為RO進水。

2.3 測試情況總結(jié)

經(jīng)過測試，關(guān)于PTA廢水處理的UF膜工藝，更適合的運行條件如下：

【在WWT運行正常的情況下】

過濾通量 1.5~2.0m/d

過濾時間 30min

反洗通量 3.0m/d

反洗時間 60sec（包括空氣沖刷）

300ppm的NaClO清洗 2天/次

300ppm的NaClO 清洗 2天/次（緊接著NaClO清洗）

絮凝劑FeCl3添加 不需要

【在WWT運行不是很穩(wěn)定-工廠大修的情況下】

過濾通量 1.0m/d

過濾時間 20min

反洗通量 1.5m/d

反洗時間 60sec（包括空氣沖刷）

300ppm的NaClO TMC清洗 2天/次

300ppm的NaClO TMC清洗 2天/次（緊接著NaClO清洗）

絮凝劑FeCl3添加 不需要

鑒于以上的條件，為了提高UF的清洗效率，化學(xué)清洗階段需要用RO滲透水。如果依照上述的運行條件，我們相信在實際工廠中UF系統(tǒng)能穩(wěn)定運行。

2.4 工程建設(shè)的提議

對于工業(yè)廢水回收的UF膜處理工藝，進水中不添加絮凝劑，此次試驗已經(jīng)測試。但是為了保證UF的穩(wěn)定運行，我們要求每隔1到2天的化學(xué)清洗都需要用RO滲透水（不含Mn離子）。經(jīng)過測試，UF的效率在工程運行期間能達到90%，工廠大修期間也能達到85%。

3MBR+RO技術(shù)的可行性研究

3.1 測試工藝的介紹

此次我們測試所采用的是中空纖維式、抽吸式的浸沒式膜。與UF膜工藝不同的是，其直接被放于好養(yǎng)段的曝氣池中。經(jīng)過真空泵的抽吸，過濾水進入產(chǎn)水箱。如此，MBR產(chǎn)水再經(jīng)過RO系統(tǒng)，就得到了我們所需要的水。在此次測試中，最主要考究了MBR的運行情況。

同UF膜一樣，壓差也是我們測試中考量的重要因素。但是，MBR系統(tǒng)并沒有象UF系統(tǒng)一樣，設(shè)置比較麻煩的TMC清洗程序。系統(tǒng)只是設(shè)置了較為簡單的逆通液清洗，濃度是300ppm的NaClO，清洗頻率的為1次/周。如膜堵塞較為嚴重，可使用3000ppm的NaClO的在線清洗。一般來說，此清洗液可以直接回流到好氧池中。

總體來說，運行模式為：抽吸-停止-抽吸-停止（如此反復(fù)）-藥劑清洗浸泡——過濾…

3.2 測試階段的情況

在試驗過程中，我們根據(jù)MBR的實際運行情況以及將來工廠二期的建設(shè)作了相應(yīng)的調(diào)整。現(xiàn)在對各個階段的測試以及運行情況做一個簡單的介紹。

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3.2.1 測試階段一

在此階段中，我們主要是目的是為了工廠目前的狀況而進行測試的。其MBR的原水來自廢水處理單元的第2曝氣池，COD在150ppm左右。之后，MBR產(chǎn)水再進入到RO系統(tǒng)，RO濃縮之后就得到了產(chǎn)水。

運行過程中設(shè)置了MBR停止和反沖洗程序，但卻沒有化學(xué)藥劑清洗階段。此點與UF膜相比，化學(xué)藥劑可以得到很大的節(jié)省。與此同時，RO效率我們進行測試以達到最好的回收效果。此期間，整體來說運行比較穩(wěn)定在保證流量穩(wěn)定的情況下MBR的壓差維持穩(wěn)定，并沒有出現(xiàn)UF膜所出現(xiàn)的問題。

與此同時，RO運行同樣比較穩(wěn)定。但是，在測試過程中，RO排出水的COD有時會超過廢水處理費最小臨界值。

在20天沒有藥劑清洗的運行過程中，總體來說運行情況還是比較穩(wěn)定的。同時，MBR保持0.7m/d的通量。因為MBR槽的溢流水與反洗水都回流，所以其效率高達100%。在這種運行情況下，MBR出水的SDI紙也沒有出現(xiàn)UF膜測試時同樣的情況，顏色非常干凈。另則，RO的運行效率達到70%，因此整個系統(tǒng)的效率能達到70%。

3.2.2 測試階段二

為了以后工廠二期的建設(shè)，我們進行了運行條件的變更。為了節(jié)省用地，我們計劃把工廠的廢水直接接入到MBR槽中，以節(jié)省沉淀池、曝氣池的建設(shè)。在此階段，廢水直接接入到MBR槽中，其COD在4500ppm左右。另則，RO在此階段并沒有進行測試。

在此過程中，MBR反洗頻率增加，由原來的每4hr反洗2 min改成每次運行之后沖刷1 min。

但是測試期間，運行情況不如測試第一階段，處理效果不是很好。與之前的處理對比，MBR槽內(nèi)以及出口的COD值都較高。MBR出水COD值都超過100ppm，遠遠達不到我們的要求（我們要求COD<100ppm）。但是，在運行過程中，MBR膜的壓差沒有太大的變化。

對于此測試中出現(xiàn)的問題，我們認為COD高是由于槽內(nèi)溶解氧不夠。對此，我們增設(shè)了一臺鼓風(fēng)機。經(jīng)過改造，槽內(nèi)的DO由1.0ppm上升到3.0~5.0ppm之間。因此之后的運行，COD值下降。

3.3 測試情況總結(jié)

經(jīng)過測試，MBR+RO系統(tǒng)能簡單快捷的處理工業(yè)廢水。不管是COD 100ppm還是4000ppm的廢水，處理后都能降到100以下，有效的為RO提供了較為清潔的原水，一定程序上提供了RO的產(chǎn)水量。

對于我們關(guān)心的膜的壓差問題，在測試中也得到了很好的驗證，不必用復(fù)雜的清洗系統(tǒng)就可以將其維持在穩(wěn)定狀態(tài)。如此好的運行狀態(tài)，也減少了以后的人工維護成本。

鑒于以上的運行條件，我們認為MBR+RO系統(tǒng)可以勝任工廠廢水的回收。

4技術(shù)的選擇

由以上的測試結(jié)果可知，UF+RO與MBR+RO技術(shù)都可以用于工廠廢水的回收，且回收效率都能達到70%以上。因此，為了技術(shù)的選型，我們對此兩種技術(shù)進行了成本比較，MBR技術(shù)的投入回收時間要比UF快，經(jīng)濟效益上考慮MBR更適合公司。

5遠期的考慮

根據(jù)測試得知，UF膜適合處理廢水處理單元的總出水，而MBR膜可以放置在廢水處理的曝氣池中。為了滿足二期的建設(shè)要求，MBR技術(shù)更適合我們公司。如此，二期建設(shè)可以不用建設(shè)沉淀池等，節(jié)省了很多土地。

參考文獻

[1]唐受印，戴友芝，汪大翚.廢水處理工程[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004：90-95，108.

[2]劉巖，李志東，蔣林時.膜生物反應(yīng)器（MBR）處理廢水的研究進展[J].長春理工大學(xué)學(xué)報，2007，30（1）：98-101.

[3]高廷耀，顧國雄.水污染控制工程[M].北京：高等教育出版社，1999：124-127.

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3.2.1 測試階段一

在此階段中，我們主要是目的是為了工廠目前的狀況而進行測試的。其MBR的原水來自廢水處理單元的第2曝氣池，COD在150ppm左右。之后，MBR產(chǎn)水再進入到RO系統(tǒng)，RO濃縮之后就得到了產(chǎn)水。

運行過程中設(shè)置了MBR停止和反沖洗程序，但卻沒有化學(xué)藥劑清洗階段。此點與UF膜相比，化學(xué)藥劑可以得到很大的節(jié)省。與此同時，RO效率我們進行測試以達到最好的回收效果。此期間，整體來說運行比較穩(wěn)定在保證流量穩(wěn)定的情況下MBR的壓差維持穩(wěn)定，并沒有出現(xiàn)UF膜所出現(xiàn)的問題。

與此同時，RO運行同樣比較穩(wěn)定。但是，在測試過程中，RO排出水的COD有時會超過廢水處理費最小臨界值。

在20天沒有藥劑清洗的運行過程中，總體來說運行情況還是比較穩(wěn)定的。同時，MBR保持0.7m/d的通量。因為MBR槽的溢流水與反洗水都回流，所以其效率高達100%。在這種運行情況下，MBR出水的SDI紙也沒有出現(xiàn)UF膜測試時同樣的情況，顏色非常干凈。另則，RO的運行效率達到70%，因此整個系統(tǒng)的效率能達到70%。

3.2.2 測試階段二

為了以后工廠二期的建設(shè)，我們進行了運行條件的變更。為了節(jié)省用地，我們計劃把工廠的廢水直接接入到MBR槽中，以節(jié)省沉淀池、曝氣池的建設(shè)。在此階段，廢水直接接入到MBR槽中，其COD在4500ppm左右。另則，RO在此階段并沒有進行測試。

在此過程中，MBR反洗頻率增加，由原來的每4hr反洗2 min改成每次運行之后沖刷1 min。

但是測試期間，運行情況不如測試第一階段，處理效果不是很好。與之前的處理對比，MBR槽內(nèi)以及出口的COD值都較高。MBR出水COD值都超過100ppm，遠遠達不到我們的要求（我們要求COD<100ppm）。但是，在運行過程中，MBR膜的壓差沒有太大的變化。

對于此測試中出現(xiàn)的問題，我們認為COD高是由于槽內(nèi)溶解氧不夠。對此，我們增設(shè)了一臺鼓風(fēng)機。經(jīng)過改造，槽內(nèi)的DO由1.0ppm上升到3.0~5.0ppm之間。因此之后的運行，COD值下降。

3.3 測試情況總結(jié)

經(jīng)過測試，MBR+RO系統(tǒng)能簡單快捷的處理工業(yè)廢水。不管是COD 100ppm還是4000ppm的廢水，處理后都能降到100以下，有效的為RO提供了較為清潔的原水，一定程序上提供了RO的產(chǎn)水量。

對于我們關(guān)心的膜的壓差問題，在測試中也得到了很好的驗證，不必用復(fù)雜的清洗系統(tǒng)就可以將其維持在穩(wěn)定狀態(tài)。如此好的運行狀態(tài)，也減少了以后的人工維護成本。

鑒于以上的運行條件，我們認為MBR+RO系統(tǒng)可以勝任工廠廢水的回收。

4技術(shù)的選擇

由以上的測試結(jié)果可知，UF+RO與MBR+RO技術(shù)都可以用于工廠廢水的回收，且回收效率都能達到70%以上。因此，為了技術(shù)的選型，我們對此兩種技術(shù)進行了成本比較，MBR技術(shù)的投入回收時間要比UF快，經(jīng)濟效益上考慮MBR更適合公司。

5遠期的考慮

根據(jù)測試得知，UF膜適合處理廢水處理單元的總出水，而MBR膜可以放置在廢水處理的曝氣池中。為了滿足二期的建設(shè)要求，MBR技術(shù)更適合我們公司。如此，二期建設(shè)可以不用建設(shè)沉淀池等，節(jié)省了很多土地。

參考文獻

[1]唐受印，戴友芝，汪大翚.廢水處理工程[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004：90-95，108.

[2]劉巖，李志東，蔣林時.膜生物反應(yīng)器（MBR）處理廢水的研究進展[J].長春理工大學(xué)學(xué)報，2007，30（1）：98-101.

[3]高廷耀，顧國雄.水污染控制工程[M].北京：高等教育出版社，1999：124-127.

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3.2.1 測試階段一

在此階段中，我們主要是目的是為了工廠目前的狀況而進行測試的。其MBR的原水來自廢水處理單元的第2曝氣池，COD在150ppm左右。之后，MBR產(chǎn)水再進入到RO系統(tǒng)，RO濃縮之后就得到了產(chǎn)水。

運行過程中設(shè)置了MBR停止和反沖洗程序，但卻沒有化學(xué)藥劑清洗階段。此點與UF膜相比，化學(xué)藥劑可以得到很大的節(jié)省。與此同時，RO效率我們進行測試以達到最好的回收效果。此期間，整體來說運行比較穩(wěn)定在保證流量穩(wěn)定的情況下MBR的壓差維持穩(wěn)定，并沒有出現(xiàn)UF膜所出現(xiàn)的問題。

與此同時，RO運行同樣比較穩(wěn)定。但是，在測試過程中，RO排出水的COD有時會超過廢水處理費最小臨界值。

在20天沒有藥劑清洗的運行過程中，總體來說運行情況還是比較穩(wěn)定的。同時，MBR保持0.7m/d的通量。因為MBR槽的溢流水與反洗水都回流，所以其效率高達100%。在這種運行情況下，MBR出水的SDI紙也沒有出現(xiàn)UF膜測試時同樣的情況，顏色非常干凈。另則，RO的運行效率達到70%，因此整個系統(tǒng)的效率能達到70%。

3.2.2 測試階段二

為了以后工廠二期的建設(shè)，我們進行了運行條件的變更。為了節(jié)省用地，我們計劃把工廠的廢水直接接入到MBR槽中，以節(jié)省沉淀池、曝氣池的建設(shè)。在此階段，廢水直接接入到MBR槽中，其COD在4500ppm左右。另則，RO在此階段并沒有進行測試。

在此過程中，MBR反洗頻率增加，由原來的每4hr反洗2 min改成每次運行之后沖刷1 min。

但是測試期間，運行情況不如測試第一階段，處理效果不是很好。與之前的處理對比，MBR槽內(nèi)以及出口的COD值都較高。MBR出水COD值都超過100ppm，遠遠達不到我們的要求（我們要求COD<100ppm）。但是，在運行過程中，MBR膜的壓差沒有太大的變化。

對于此測試中出現(xiàn)的問題，我們認為COD高是由于槽內(nèi)溶解氧不夠。對此，我們增設(shè)了一臺鼓風(fēng)機。經(jīng)過改造，槽內(nèi)的DO由1.0ppm上升到3.0~5.0ppm之間。因此之后的運行，COD值下降。

3.3 測試情況總結(jié)

經(jīng)過測試，MBR+RO系統(tǒng)能簡單快捷的處理工業(yè)廢水。不管是COD 100ppm還是4000ppm的廢水，處理后都能降到100以下，有效的為RO提供了較為清潔的原水，一定程序上提供了RO的產(chǎn)水量。

對于我們關(guān)心的膜的壓差問題，在測試中也得到了很好的驗證，不必用復(fù)雜的清洗系統(tǒng)就可以將其維持在穩(wěn)定狀態(tài)。如此好的運行狀態(tài)，也減少了以后的人工維護成本。

鑒于以上的運行條件，我們認為MBR+RO系統(tǒng)可以勝任工廠廢水的回收。

4技術(shù)的選擇

由以上的測試結(jié)果可知，UF+RO與MBR+RO技術(shù)都可以用于工廠廢水的回收，且回收效率都能達到70%以上。因此，為了技術(shù)的選型，我們對此兩種技術(shù)進行了成本比較，MBR技術(shù)的投入回收時間要比UF快，經(jīng)濟效益上考慮MBR更適合公司。

5遠期的考慮

根據(jù)測試得知，UF膜適合處理廢水處理單元的總出水，而MBR膜可以放置在廢水處理的曝氣池中。為了滿足二期的建設(shè)要求，MBR技術(shù)更適合我們公司。如此，二期建設(shè)可以不用建設(shè)沉淀池等，節(jié)省了很多土地。

參考文獻

[1]唐受印，戴友芝，汪大翚.廢水處理工程[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004：90-95，108.

[2]劉巖，李志東，蔣林時.膜生物反應(yīng)器（MBR）處理廢水的研究進展[J].長春理工大學(xué)學(xué)報，2007，30（1）：98-101.

[3]高廷耀，顧國雄.水污染控制工程[M].北京：高等教育出版社，1999：124-127.

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