造紙廢水中水回用工程實例

文_何建龍 江蘇凱米膜科技股份有限公司

1 項目概況

安徽省某造紙企業總投資8億多元，采用再生廢紙為造紙原料，廢水采用厭氧-好氧-芬頓三級處理工藝，處理后達到《制漿造紙工業水污染排放標準》（GB3544-2008）。中水回用項目投資2800萬元，取部分外排水進行中水回用，產清水能力為400m3/h，回收率63%。

2 設計水量及水質

本次中水回用項目設計產水量為400m3/h，水源為處理達標的廢水，回收后為其他廠區提供清水使用，具體設計進出水水質如表1所示。

表1 設計進出水水質

3 工藝選擇及工藝流程

目前，雙膜法是水處理領域中最常用的中水回用工藝。經過超濾-反滲透的組合工藝，出水TDS的去除率可以達到99%以上，CODCr可以控制在10mg/L以內，SS、濁度基本為0，滿足工藝回用水質的要求。但是，各種膜技術也存在明顯的缺點，即存在膜污染。公司造紙廢水采用芬頓氧化的三級處理工藝，生化出水進入芬頓調節池，依次經過酸化反應池、中和反應池、斜板沉淀池、無閥濾池后可達標排放。針對早知廢水的高污染性并且含有鐵離子的特點，本項目中采用浸沒式超濾-錳砂過濾-反滲透組合工藝進行中水回用。

4 主要處理構筑物及設計參數

4.1 原水預處理

原水經泵提升進水后，依次經過管道混合器和自清洗過濾器進入超濾水池。

①管道混合器采用304不銹鋼材質，規格為DN250，設置PAC及NaOH加藥口。配備離心泵3臺，2用1備，Q=336 m3/h，H=20m；PAC加藥裝置1套，1m3PE溶藥儲罐1座，77L/h加藥泵2臺，1用1備；堿液加藥裝置，1m3PE溶藥儲罐1座，150L/h加藥泵2臺，1用1備。

②設置自清洗過濾器2臺，1用1備，過濾精度為500μm。過濾器具有過濾效果好，可連續運行等優點。水從過濾器的進口管進入后，通過濾網再經由出口管向外流出，雜質積累在內表面形成濾餅，隨著濾網攔截的雜質的增加，過濾器進出口之間將產生壓差。

控制系統本體上裝設有壓差開關，當壓差達到設定值（通常是0.05MPa）時，過濾器開始自清洗。在過濾器自清洗過程中，系統并不斷流，過濾器的排污閥打開，馬達啟動并驅動過濾器內部的刷式清洗裝置轉動，將濾網攔截的雜質刷下并通過排污閥排出。整個沖洗過程只需十幾秒鐘，清洗時系統不斷流。

4.2 浸沒式超濾

浸沒式超濾系統是指將超濾膜件浸沒在被處理的水中，采用抽吸的方式將水以及其他小分子物質、溶解性鹽類等穿透過膜層，變成產水。它可以有效截留各類懸浮固體顆粒、膠體、微生物、細菌以及病毒等雜質，使濃水和產水完全分離開。

浸沒式超濾系統的控制模式主要包括有：產水模式、反洗模式。產水模式是指將原水處理成可排放或可回用的凈水。通常每一個膜系列需要1臺產水泵。在過濾時，產水泵運轉，在膜絲內側產生一個真空，將產水抽出。這個正向抽吸過程持續20～30min，然后進行周期性反洗。產水泵的流量可以通過變頻器進行控制。伴隨著產水的抽出，污水的濃縮，污染物漸漸在膜絲表面聚積，造成膜絲表面阻力的增加。為此需要利用超濾反洗泵進行周期性反洗，反洗通量為40～45L/（m2·h），持續時間20～40s。

本項目設置選用了16套浸沒式膜組件，總面積為21600m2，平均設計通量為32L/（m2·h）。超濾系統的回收率90%以上，配套構筑物包括以下部分。

①超濾水池。全地上式鋼砼結構，內防腐，每格6.3m×2.7 m×3.5m，有效容積54m3，共3格。

②超濾膜組件。單套膜面積1350m2，共16套，總面積21600m2。③超濾產水泵4臺，316不銹鋼材質，Q=175m3/h，H=10m。④超濾反洗泵2臺，1用1備，316不銹鋼材質，Q=211m3/h，H=10m。

⑤吹掃風機2臺，1用1備，Q=22Nm3/h，風壓40kPa。

⑥化學加藥系統。次氯酸鈉加藥系統，10m3PE儲罐1座，MC計量泵2臺，1用1備，Q=103L/h，RC計量泵1臺，Q=514L/h；鹽酸加藥系統，1m3PE儲罐1座，MC計量泵2臺，1用1備，Q=100L/h。

⑦超濾產水罐。由于場地限制，采用304不銹鋼水罐，Φ6.0 m×7.5m，有效容積200m3。

4.3 錳砂過濾

由于廢水處理過程中，采用芬頓氧化的三級處理工藝，必然導致水中存在較多的二價鐵離子，在pH＞6并且水中溶氧＞0.5mg/L時，廢水中的二價鐵離子會被氧化成三價鐵離子，會形成難溶性的膠體氫氧化鐵顆粒。因此，本項目設置錳砂除鐵工藝作為反滲透的預處理。

錳砂除鐵是利用錳砂濾料表面沉積的活性濾膜完成的，廢水中的二價鐵離子與溶解氧一同進入錳砂層，在錳砂濾層的接觸催化作用下，完成二價鐵的氧化和截留。配套構筑物以下部分。

①砂濾進水泵5臺，4用1備，304不銹鋼材質，Q=170m3/h，H=20m。

②錳砂濾池。全地上式鋼砼結構，每格6.0m×3.0 m×4.2m，共3格，采用1～2mm錳砂濾料，濾層有效厚度1.5m。

③砂濾反洗泵，1臺，304不銹鋼材質，Q=780m3/h，H=20m。

④砂濾產水罐。由于場地限制，采用304不銹鋼水罐，Φ8.0m×4.5m，有效容積200m3。

4.4 反滲透預處理

①本項目反滲透系統的設計回收率為70%，濃水側離子將濃縮約3倍。根據廢水中的離子特點，選用分散難溶物質垢較好的阻垢劑。本項目置一套加阻垢劑單元，阻垢劑單元考慮一箱二泵制，計量泵為1備1用，加藥量20L/h，加藥點設在反滲透保安過濾器進口母管，加藥量根據反滲透給水總量進行自動調節。

②反滲透膜為芳香族聚酰胺復合膜，該種膜不能耐余氯，而預處理超濾出水中會含有少量的余氯，為此本項目設置一套加還原劑單元。反滲透還原劑加藥計量泵為1用1備，加藥量20 L/h，加藥點設在反滲透保安過濾器進口母管，加藥量根據反滲透給水總量進行自動調節。

③反滲透系統在夏季運行時，易造成有機物和微生物污染，為此本項目設置一套非氧化性殺菌劑單元。非氧化性殺菌劑單元考慮一箱二泵制，計量泵為1用1備，加藥量20L/h，加藥點設在反滲透保安過濾器進口母管，加藥量根據反滲透給水總量進行自動調節。

④保安過濾器用來去除水中殘余的顆粒雜質，以免帶進反滲透膜對系統造成影響。保安過濾器濾芯的過濾精度為5μm，本項目共建設4套保安過濾器，使用大流量折疊式濾芯，濾芯長度為40英寸（1.016m）。

⑤反滲透給水泵，5臺，4用1備，304不銹鋼材質，Q=143 m3/h，H=20m。

4.5 反滲透

錳砂過濾產水通過反滲透供水泵送入保安過濾器，然后再經高壓泵加壓后進入反滲透膜組件進行脫鹽。反滲透系統設計4套反滲透裝置，單套出力為100m3/h，回收率按70%考慮，采用一級兩段的膜組件配置方式。本項目推薦按18：9設置膜組件的排列方式，平均設計膜通量為16.68lmh，壓力容器長度按6m考慮。具體參數如下：

①反滲透高壓泵4臺，304不銹鋼材質，Q=143m3/h，H=120m。②反滲透膜系統4套，含有膜元件648支，單支膜元件37m2。③反滲透產水罐采用304不銹鋼水罐，Φ6.0m×7.5m，有效容積200m3。

④反滲透濃水罐罐采用304不銹鋼水罐，Φ6.0m×7.5m，有效容積200m3。

5 技術經濟分析

本項目總投資2800萬元，日產清水能力可達9600m3/h，每產1t清水的成本為1.27元/m3（包含電費與藥劑費用）。

6 結語

從本項目運行結果表明，采用“浸沒式超濾-錳砂過濾-反滲透”的組合工藝，出水水質良好，可以滿足其他廠區替代清水使用。對廢水中的污染因子做針對性的預處理，可以保障中水回用系統的穩定運行。并且在適當的運行維護條件下，長期運行過程中，膜系統性能沒有明顯的衰減。