中水回用系統優化研究

吳延銳，趙紅洲，于 磊，畢鳳紅，王 穩

（山東鐵雄新沙能源有限公司，山東巨野 274900）

1 背景

山東鐵雄新沙能源有限公司為配套干熄焦裝置，于2016年建設了深度處理中水回用系統，設計處理量為3600m3/d，產水作為循環水系統的補充水，主要工藝流程包含錳砂和多介質過濾器、超濾、納濾、反滲透等。系統運行三年來，先后出現了超濾、納濾、反滲透污堵快，納濾、反滲透后絮凝等問題，導致化學清洗頻率高；一臺超濾反洗，超濾產水停止，有效運行時間減少，回收率低等問題。

2 主要參數

1）超濾過濾精度在 0.005～0.1μm，截留分子量為1～500K道爾頓，對水體中的顆粒物、膠體、細菌、病毒、大分子有機物等污染物有很好的去除效果，本系統有3套超濾裝置，每套產水量在90m3/h。

2）納濾過濾精度在1～5nm，主要的作用在于過濾二價離子，給反滲透減輕壓力，本系統有3套納濾裝置，每套納濾產水量在64m3/h。

3）反滲透過濾精度在0.1nm，能夠攔截除了水分子之外的所有物質，脫鹽率較高，本系統有3套反滲透，每套產水量在50m3/h。

為保護深度處理中水回用裝置，在保證系統安全運行的情況下，根據裝置設計及實際運行情況，對進水泵變頻器、精密過濾進行了改造，通過摸索，實現了過濾裝置在線檢修和更換濾芯，超濾反洗不停機運行，提高了深度處理中水回用的處理效率，延長了膜使用壽命，實現了系統平穩運行。

3 原工藝流程

生化處理后的廢水經過高級氧化進一步降低COD 和氨氮后，進入深度處理中水回用裝置，首先進入錳砂過濾器，除去水中懸浮物、膠體及鐵離子等，出水進入多介質過濾器（適用于濁度1～10NTU），進一步去除水中的懸浮物和膠體，降低水的濁度和SDI，再進入外壓式超濾膜系統，超濾產水進入超濾水箱經過高壓提升泵進入納濾系統，除去水中的二價離子，脫鹽率約50%，產水進入納濾水箱，經過提升泵、高壓泵，進入反滲透系統，脫鹽率約95%，產水補充至循環水系統。如圖1所示。

圖1 深度處理工藝流程簡圖

4 改造優化

4.1 多級過濾

原設計超濾前有100μm 的自清洗過濾器，納濾、反滲透前各有一臺5μm 的保安過濾器，超濾前的自清洗過濾器攔污能力有限，造成超濾污堵快，反洗周期短，化學清洗頻繁；納濾、反滲透5μm 保安過濾只有一臺，每次更換濾芯時需要停運；納濾、反滲透開停機都需要程序性沖洗，浪費水源；由于焦化廢水的特殊性，超濾后產水經常會出現后絮凝的狀況，導致納濾進水濁度高、段間壓差增大，納濾運行狀態不佳，5μm濾芯更換周期最短為4h，開停機及更換濾芯時間長，設備有效運行時間短，納濾產水少。由于系統雜質較多，污堵嚴重，也導致反滲透運行壓力升高，濃水量增大，反滲透也會出現不同程度的污堵，產水量最小只有600m3/d。

針對以上問題，在操作方面優化的基礎上，嘗試在超濾前增加50μm 大流量濾芯過濾器兩套，一用一備，根據濾芯的運行壓差（0.1MPa）更換濾芯，更換下來的濾芯用鹽酸浸泡，清水沖洗后可以重復利用。

超濾產水箱后增加10μm 保安過濾器一用一備，防止水箱產生的后絮凝物進入納濾污染納濾膜；在每臺納濾前增加一臺5μm 保安過濾器，實現不停機更換濾芯，增加運行時間，提高處理水量。

每套反滲透的各增加一套保安過濾器，實現不停運更換濾芯，增加正常運行時間，提高回用水量。改造后流程。如圖2所示。

4.2 超濾反洗變頻改造

原設計在一套超濾反洗時，為保護超濾膜，設計當進水壓力達到0.25MPa，錳砂過濾器、多介質過濾器自動泄壓，進水直接排放至地溝變成廢水，導致另一套超濾停止運行。一方面超濾反洗水使用超濾產水，另一方面反洗時所有超濾停止運行不產水，導致超濾水箱液位低，無法滿足自身和后續需求，導致納濾系統、反滲透系統經常因為上一級水箱液位低停運。

圖2 改造后工藝流程簡圖（標虛線處為本次改造處）

本次改造將三臺供深度處理中水回用供水泵增加變頻器，實現一臺超濾反洗時，變頻器根據壓力自動調整變頻，保證另外一臺超濾正常運行，不僅提高了超濾系統的正常運行時間，也使超濾產水量滿足了后續處理要求。

上述改造后系統產水量由原來的最大1200m3/d 增加到現在的平均2100m3/d。

5 結束語

深度處理中水回用的運行，通過增加三種膜裝置前的分級過濾和自動調壓，系統采用變頻調節，有效提高系統運行效率，減緩了膜的污堵，降低了化學清洗頻率，延長了膜的使用壽命，避免了因更換濾芯檢修而停車的問題，確保了系統的穩定運行。