超濾-反滲透工藝由于其良好的去除有機(jī)物、濁度、脫色脫鹽等特點(diǎn)，已經(jīng)廣泛被用于污水回用試驗(yàn)研究和工程實(shí)踐，并取得了顯著的成效。曾杭成等利用超濾-反滲透工藝處理高含鹽性、可生化性差的印染廢水，結(jié)果表明，超濾為預(yù)處理單元去除廢水的濁度和大分子有機(jī)物，使反滲透的進(jìn)水水質(zhì)穩(wěn)定，反滲透單元對(duì)有機(jī)物和鹽的去除率分達(dá)99%和93%。徐竟成等采用了微濾-反滲透工藝處理深度處理印染廢水，結(jié)果表明，反滲透系統(tǒng)對(duì)總硬度、氯化物、硫酸根和鈉離子的去除率分別為90%、95%、90%、95%以上，產(chǎn)水電導(dǎo)率小于150 μS/cm，脫鹽率達(dá)到95%以上。尹曉峰介紹了反滲透技術(shù)在河北省某發(fā)電廠蒸汽鍋爐給水/ 補(bǔ)給水處理系統(tǒng)中的工程應(yīng)用實(shí)例，工程用多介質(zhì)過(guò)濾器-反滲透-混床的組合工藝對(duì)原水進(jìn)行脫鹽處理，效果顯著，運(yùn)行穩(wěn)定。
本文介紹并分析了多介質(zhì)過(guò)濾器-超濾-反滲透工藝在某大型石化企業(yè)地下水源微污染水回用處理中的工程應(yīng)用實(shí)例。
1 工藝流程
本系統(tǒng)采用“多介質(zhì)過(guò)濾器-超濾-反滲透”聯(lián)合工藝處理某大型石化企業(yè)地下水源微污染水，工藝流程見圖1，進(jìn)水水質(zhì)見表1。出水回用于該企業(yè)工業(yè)用水。原水進(jìn)入原水池，經(jīng)原水泵提升加壓進(jìn)入多介質(zhì)過(guò)濾器裝置，經(jīng)過(guò)此裝置后水中的懸浮物、膠體、大分子有機(jī)物被去除，然后直接進(jìn)入超濾，超濾出水達(dá)到反滲透進(jìn)水要求，經(jīng)高壓泵加壓后進(jìn)入反滲透裝置，反滲透去除大部分的溶解鹽類、有機(jī)物等，除鹽率達(dá)95%以上，設(shè)計(jì)產(chǎn)水量為141.3 m3/h。
2 主要構(gòu)筑物及設(shè)計(jì)參數(shù)
2.1 多介質(zhì)過(guò)濾器
多介質(zhì)過(guò)濾器是利用石英砂、無(wú)煙煤為濾料的過(guò)濾設(shè)備，主要是預(yù)處理段去除原水中的懸浮物、膠體、色度、濁度、有機(jī)物、油等影響后續(xù)單元運(yùn)行的雜質(zhì)。本裝置在濾層上部放置較輕的大顆粒無(wú)煙煤，下部為大比重的小顆粒石英砂，水流通過(guò)多介質(zhì)過(guò)濾器的濾料層時(shí)，濾料縫隙對(duì)水中懸浮物起篩濾作用使懸浮物吸附并截留在濾料表面。
本單元采用直徑3 000 mm 多介質(zhì)過(guò)濾器3 臺(tái)，單臺(tái)正常出水能力為72 m3/h 左右。設(shè)計(jì)產(chǎn)水量216m3/h，實(shí)際平均產(chǎn)水量204.6 m3/h；產(chǎn)水水質(zhì)：設(shè)計(jì)產(chǎn)水濁度≤10 NTU，實(shí)際平均出水濁度為0.106 NTU。
2.2 超濾裝置
膜過(guò)濾是一種膜分離技術(shù)，其膜為多孔性不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，用于溶液中大分子級(jí)別物質(zhì)的分離。本單元采用的UF 膜為過(guò)濾孔徑≤0.04 μm，具有抗污染、通量高、強(qiáng)度高、耐受高濃度氧化劑性能好等特點(diǎn)的污水回用處理專用中空纖維膜。本裝置結(jié)構(gòu)合理，不易污堵，截污量高，易清洗，能夠自動(dòng)氣、水反沖洗和在線加藥清洗。主要是進(jìn)一步去除大分子有機(jī)物、膠體、細(xì)菌等，確保出水滿足反滲透的進(jìn)水要求，即SDI≤3.0、濁度≤0.5 NTU。設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力：216 m3/h（2×108 m3/h 套）。
2.3 保安過(guò)濾器
保安過(guò)濾器設(shè)置的主要目的是截留反滲透進(jìn)水中的顆粒、膠體、懸浮物等，以防止大顆粒物進(jìn)入反滲透膜。內(nèi)裝精度5 μm 濾芯。在正常工作情況下，濾芯使用壽命在4 個(gè)月左右，當(dāng)大于設(shè)定的壓差（通常為0.1 MPa）時(shí)應(yīng)當(dāng)更換。
2.4 反滲透
RO 裝置按2×75 m3/h 配置，膜組件選用陶氏BW30-400FR 抗污染低壓復(fù)合膜，設(shè)計(jì)通量≤19L/(m2·h)。RO 本體系統(tǒng)配置5 μm 保安過(guò)濾器、高壓泵、RO 裝置本體、清洗系統(tǒng)和沖洗系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等全套設(shè)施。
超濾產(chǎn)水進(jìn)入超濾產(chǎn)水箱，再經(jīng)增壓泵提升進(jìn)入反滲透裝置，去除96%以上的硬度等。在反滲透的進(jìn)水中投加適量的還原劑和阻垢劑，其中還原劑的作用是還原進(jìn)入反滲透的水中含有的氧化性物質(zhì)，保護(hù)反滲透膜不被氧化性物質(zhì)所氧化，而阻垢劑則是防止反滲透膜結(jié)垢。產(chǎn)水量：每套設(shè)計(jì)產(chǎn)水能力≥75 m3/h，實(shí)際平均產(chǎn)水量為70.6 m3/h。脫鹽率：設(shè)計(jì)≥97%，實(shí)際平均脫鹽率為97.79%。
3 運(yùn)行效果分析
選擇了近期連續(xù)20 d 的平均進(jìn)出水?dāng)?shù)據(jù)，對(duì)裝置運(yùn)行情況進(jìn)行考察，水質(zhì)分析見表1。
3.1 進(jìn)水水質(zhì)
由表1 可以看出，進(jìn)水中的總堿度、總硬度、濁度、油含量和CODMn等指標(biāo)沒(méi)有超出設(shè)計(jì)指標(biāo)；進(jìn)水中Cl-設(shè)計(jì)指標(biāo)165 mg/L，實(shí)際進(jìn)水為609.67mg/L，超出設(shè)計(jì)指標(biāo)近2～3 倍；SO42-也超出設(shè)計(jì)進(jìn)水指標(biāo)；由此導(dǎo)致進(jìn)水電導(dǎo)率由設(shè)計(jì)時(shí)指標(biāo)1 500μS/cm 上升到目前平均2 603.33 μS/cm 左右，超出設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)73.5%。
3.2 產(chǎn)水水質(zhì)
由表1 可以看出，總堿度、總硬度、含油量、SO42-和濁度的去除率均在95%以上，出水完全達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求。由表1 和圖2 可以看出，出水CODMn平均為0.45 mg/L，去除率為87.1%，去除效果良好，達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，但是從連續(xù)20 d 的分析數(shù)據(jù)看偶爾有少量超標(biāo)。由表1 可見，Cl-的出水平均值為9.3mg/L，去除率為98.5%；電導(dǎo)率的出水平均值為57.38 mg/L，去除率為97.8%，但是均未達(dá)標(biāo)。由圖2可以看出，出水Cl-和電導(dǎo)率值大部分時(shí)間都有一定的超標(biāo)，分析其主要原因在于進(jìn)水水質(zhì)高于設(shè)計(jì)值，對(duì)裝置運(yùn)行和處理效果會(huì)產(chǎn)生較大影響，因此需要控制好進(jìn)水水質(zhì)。
4 經(jīng)濟(jì)效益分析
該套工藝的裝置總價(jià)值為1 000 萬(wàn)元，按照15年的使用壽命，折舊費(fèi)1 826.5元/d，維修費(fèi)按照4%計(jì)算，約為1 200元/d。聚合鋁用量0.06 t/d，單價(jià)2 300元/t，合計(jì)115元/d；殺菌劑用量0.6 t/d，單價(jià)2 400元/t，合計(jì)1 440元/d；電耗2 393 kWh/d，單價(jià)0.47元/kWh，合計(jì)1 124.71元/d；還原劑用量0.017t/d，單價(jià)3 100元/t，合計(jì)52.7元/d；阻垢劑用量0.017 t/d，單價(jià)69 800元/t，合計(jì)1 163.33元/d。處理水量為141.3 m3/h，合計(jì)處理成本為2.04元/m3。
可以看出，處理成本主要由藥劑成本、電耗和設(shè)備折舊構(gòu)成，其中藥劑成本占總成本的40%，藥劑成本可通過(guò)工藝參數(shù)優(yōu)化等措施減少藥劑的消耗量，從而降低水處理成本。
5 結(jié)論
多介質(zhì)過(guò)濾器-超濾-反滲透聯(lián)合工藝在微污染地下水回用處理過(guò)程中運(yùn)行穩(wěn)定，總體效果良好：總堿度、總硬度、含油量、SO42-和濁度的去除率均在95%以上，CODMn的去除率為87.1%，去除效果良好，出水完全達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求；Cl-的去除率為98.5%，電導(dǎo)率的去除率為97.8%，但是均有一定的超標(biāo)，主要原因在于這2 項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)水值高出設(shè)計(jì)值，需要控制好進(jìn)水水質(zhì)。可考慮在工藝前段增加預(yù)處理單元，嚴(yán)格控制進(jìn)水水質(zhì)，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以提降低出水的各項(xiàng)指標(biāo)。具體參見http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。
該組合工藝運(yùn)行成本為2.04元/m3，比較合理，可見該工藝具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值、實(shí)用價(jià)值和良好的推廣前景。
多年的研究與工業(yè)實(shí)踐表明，膜分離系統(tǒng)主要用于處理回用微污染水，其成功運(yùn)行的3 個(gè)關(guān)鍵因素是：（1）穩(wěn)定的進(jìn)水水質(zhì)；（2）合理的膜過(guò)濾通量；（3）設(shè)備運(yùn)行的精心維護(hù)。另外，為了保障系統(tǒng)運(yùn)行的長(zhǎng)期可靠性和經(jīng)濟(jì)性，選擇耐污染和耐化學(xué)清洗的膜產(chǎn)品尤為重要。
