中水深度处理回用技术探讨

陈哲峰

(厦门烟草工业有限责任公司,福建厦门 361002)

中水深度处理回用技术探讨

陈哲峰

(厦门烟草工业有限责任公司,福建厦门 361002)

随着国家对节能减排的重视,污水处理后的中水的有效利用率越来越受关注,对中水深度处理能力的要求越来越大,文章探讨通过哪些途径提高中水深度处理回用技术的处理效率。

中水深度处理 袋式过滤器 石英砂过滤罐 活性炭过滤罐 超滤膜组件 反渗透膜组件

公司冷却塔补水所采用的水质就是利用污水站处理后的中水通过深度处理技术,将水中所含的溶解盐、胶体、有机物、细菌和病毒等杂质从水中分离去除,使水质由于去除了钙镁离子和其他杂质而得到净化,并通过用来提供做为冷却塔的补水而使水资源得到充分利用,随着城市化建设的深入,我公司在节能减排的新形势下,冷却塔补水对于自动化产品、降低劳动强度、提高工艺处理效率、环保节能减排、设备优化改造等方面提出了更高的要求。

我公司的中水回用深度处理系统从2008年运行至今,已经有6年的时间,在这段时间当中,我公司的中水回用深度处理系统还是比较稳定的, 为进一步加大公司中水回用系统处理量,减少污水外排和冷却塔自来水使用量,达到节能减排的目的我们对系统的处理能力做了一些改造。在这里我对公司中水回用深度处理系统的改造内容做一下介绍。

1 中水深度处理系统介绍

我公司的中水深度处理系统的处理流程是:污水站处理后的中水通过水泵——中水箱——通过原水泵——石英砂过滤器——活性炭过滤器——袋式过滤器——超滤膜组件——中间水箱——反渗透膜组件——纯净水箱——冷却塔补水。通过流程后的中水变成了纯净水,用来实现对冷却塔的补水,这样就基本实现了中水的零排放。下面是我认为可以提高中水深度处理能力的一些方面的改进。

2 各个流程段的改进分析

2.1 石英砂及活性炭过滤器

石英砂及活性炭过滤器能去除水中的异色,异味和汞,铅,镉,锌,铁,锰,铬等重金属物质,还可去除清水中的砷,氢化物,硫化物,余氯等高分子化合物及锶,镭等放射性物质,去除和杀死水中的细菌和大肠杆菌以及其它致癌物质。是生活饮水,食品,饮料,制药,化学等工业净化水的理想给水设备。石英砂过滤罐、活性炭过滤罐采用平面阀来进行自动正洗、反洗的操作,其产水量大小直接影响后续超滤系统和反渗透系统,系统由于过滤器控制头限流导致中水回用系统产水量较低,反洗的水量应为正常过滤水量的2倍左右;目前,两个过滤器的控制头控制系统正常过滤和反洗的水量一样大,导致两个过滤器反洗效果差,罐内严重结板,使得过滤的水量下降,最终影响整个中水系统处理效率。通过对石英砂过滤器和活性炭过滤器控制头和管道大小的改造,可使系统反洗水量为正常运行水量2倍左右,实现较好的反洗效果我们可以通过以下几个方面来进行改进:

(1)将控制头更换为双由令球阀控制,运行管道管径为DN50,材质为UPVC,品牌为台湾三厘,手动切换阀门进行正反洗,此操作大约一个星期一次。(2)反洗管道管径为DN65(材质为UPVC,品牌为台湾三厘),增大反洗强度,保证过滤流量保持12m3/h以上;(3)将已经结板的滤料更换;(4)同时在两个过滤器进水口与出水口都安装压力表(0～0.6Mp)。方便观察过滤器的运行情况。

2.2 袋式过滤器

袋式过滤器一种结构新颖、体积小、操作简便灵活、节能、高效、密闭工作、适用性强的多用途过滤设备。袋式过滤器是一种新型的过滤系统。袋式过滤器内部由金属网篮支撑滤袋,液体由入口流进,经滤袋过滤后从出口流出,杂质拦截在滤袋中,更换滤袋后可继续使用。由于袋式过滤器的过滤能力不足,将影响下一道工序,因此将原有的10m3/h袋式过滤器更换为过滤量为20m3/h的袋式过滤器,同时增加压力表(0～0.6Mp)与袋式过滤器的排气口,方便对袋式过滤器的观察维护。

2.3 超滤系统

超滤是一种膜分离技术,能够将溶液净化,分离或者浓缩。超滤是介于微滤与纳滤之间,且三者之间无明显的分界线。一般来说,超滤膜的孔径在0.05um-1nm之间,操作压力为0.1-0.5Mpa。主要用于截留去除水中的悬浮物、胶体、微粒、细菌和病毒等大分子物质。超滤系统存在的问题是无法实现在线清洗,当超滤膜出现污堵时,需将每支超滤膜从膜机架上拆下来,一支支进行药剂的浸泡及循环清洗,一般清洗一次超滤膜需要十天左右的时间,耗时长,人工费用高,且影响整个系统正常运行。原有三支超滤膜设计产水量为9m3/h,增加三支超滤膜与原有的三支超滤膜进行配对,形成一体化超滤设备。主要通过以下几个方面来进行改进:

(1)增加超滤产水量达到18m3/h,符合预处理所需水量。(2)设计为每3支超滤膜为一组,可在膜机架上对每组超滤膜单独进行正反清洗与药洗,方便快捷而又不影响另一组正常运行产水。(3)超滤管道更改为管径为DN50,材质为UPVC,品牌为台湾三厘,在超滤进口、出口分别安装压力表(0～0.6Mp),方便对超滤的运行状况进行观察维护。

2.4 反渗透系统

反渗透又称逆渗透,一种以压力差为推动力,从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。对膜一侧的料液施加压力,当压力超过它的渗透压时,溶剂会逆着自然渗透的方向作反向渗透。从而在膜的低压侧得到透过的溶剂,即渗透液;高压侧得到浓缩的溶液,即浓缩液。主要运用在太空水、纯净水、蒸馏水等制备;酒类制造及降度用水;医药、电子等行业用水的前期制备;化工工艺的浓缩、分离、提纯及配水制备;锅炉补给水除盐软水;海水、苦咸水淡化;造纸、电镀、印染、食品等行业用水及废水处理;城市污水深度处理。公司的反渗透系统主要通过以下几个方面来进行改进:

(1)现有反渗透系统产水量约为140-160m3/天,膜件的排列采用的是2:1排列,由于反渗透及超滤膜的老化,使系统的产水效率下降,经常出现前端的待处理水箱是满的而产水水箱液位低,水泵不工作。可通过增加一支膜壳(内含3支RO膜),可实现反渗透系统3:2排列,使反渗透系统产水量达到200m3/天;(2)对反渗透设备上的电导率仪、ORP仪表、GF流量计表进行校准,对已损坏的仪器仪表进行更换,提高反渗透设备监测的准确度。(3)在纯净水恒压变频供水出口加装一台机械水表。方便对反渗透设备的运行状况进行观察维护。

2.5 电气自动化优化

(1)目前对超滤膜系统及反渗透膜系统的控制模式采用的是通过厂区生产的压缩空气来对气动阀进行控制,从而实现系统各路阀门的启停操作,但是这种控制模式也存在一定的缺点:一是运行状况受厂区气源影响,如厂区周末未生产而设备无法运行,从而后续的反渗透系统也没原水生产。二是没有气源时而系统又在运行容易导致水泵烧坏。三是气动阀的部分配件较容易损坏。通过改造,使反渗透、超滤系统的工艺控制采用由电磁阀来进行控制,对气管线路更换为电路,使设备脱离气源限制,停气时也能进行正常产水、补水作业,可实现一区制冷站反渗透系统的连续运行,且解决了由于气动阀膜片容易损坏频繁更换膜片,影响设备日常产水的情况。(2)对中水深度处理系统的PLC控制箱进行改造,对设备的自动化运行的程序进行重新编写,并对电控柜内的线路与电器元气件进行专业排查,如出现老化或损坏的,应进行更换;使系统对水箱液位的控制、水泵的启停、切换、报警功能等更加合理有效。

3 中水深度回用处理能力改进的意义

反渗透技术是利用压力表差为动力的膜分离过滤技术,源于美国二十世纪六十年代宇航科技的研究,后逐渐转化为民用,已广泛运用于科研、医药、食品、饮料、海水淡化等领域。反渗透膜孔径小至纳米级(1纳米=10-9米),在一定的压力下,H2O分子可以通过反渗透膜,而源水中的无机盐、重金属离子、有机物、胶体、细菌、病毒等杂质无法通过反渗透膜,中水深度处理就是通过对中水进行深度处理净化,使处理后的水质达到冷却塔补水水质的要求,而中水深度处理回用处理能力的提高将带来显著的社会、经济、环境效益。我公司的污水站产生的中水已基本实现了对外的零排放,对污水站处理后的中水用来浇花,实现了水资源的循环再利用,并且对中水进行深度处理后,其出水用来作为公司冷却塔设备的补充水,使污水站产生的中水得到了充分有效的利用,实现了中水的节能减排,不仅改善了环境质量,起到了保护环境的作用,而且对于改善企业形象有着巨大的作用,从而促进了企业经济的可持续发展。

[1]高正刚.我国中水回用的利用现状和对策建议.东莞:科技促进发展,2012.

[2]张利辉.谷家金.中水回用技术模型的应用.玉溪:科学时代(上半月),2010.

[3]娄建军.节约水资源与中水回用系统.云南:云南环境科学,2001.

[4]蔡丽琴.浅析城市中水利用.上海:中国市政工程,2003.

[5]卜秋平,陆少鸣,曾科编.城市污水处理厂的建设与管理.北京:化学工业出版社,2002.

[6]李旭东,等编.废水处理技术及工程应用.北京:机械工业出版社,2003.