翔鹭石化中水回用项目中试方案

■蒋林坪 ■翔鹭石化股份有限公司，福建 厦门 361026

1 中试目的

(1)考察回用水是否达到循环冷却水补充水水质标准;

(2)验证膜分离技术对PTA 废水回用的可行性、考察稳定性和膜污染情况及浓缩液处理方法;

(3)为废水回用提供整体规划以及为工业工程设计提供参数;

(4)根据现场工艺条件，选择最优处理方案。

2 双膜法中试

2.1 实验场地来水及设备

(1)实验场地:翔鹭石化放流水出水口附近;

(2)实验来水:经生物系统处理后之排放水(COD∶35-40mg/L、SS∶25-30mg/L);(3)实验设备:中试设备、水质分析实验设备及器具、膜通量检测工具等。

2.2 实验工艺及原理

本实验工艺流程示意图见下图:

(1)进水前的预处理。本实验考虑采用连续“中空纤维膜微滤/超滤(CMF)”作为预处理。CMF 截留尺度在0.1um-0.01um 间，可以有效截留SS 并去除大分子胶体物质(这是导致SDI 高的主要因素)，出水水质高，同时能有效截留水中的细菌，防止后级膜的细菌污染。系统水回收率一般在90-95%，清洗一般通过产品水反冲洗的形式来进行。

(2)废水的深度处理。由于废水预处理后的出水含盐量较高，并且含有大量一价钠盐，主要以碳酸钠存在，因此本实验将中空纤维膜的出水直接进入反渗透进行脱盐处理。反渗透对盐(NaCl)的截留率达到98%以上，且反渗透出水的水质极优，不经任何处理可直接回用。

(3)浓水处理。由于膜为物理分离过程，不对废水中的污染物质、盐产生直接的降解作用，因此，膜产生淡水的同时也产生了含较高盐分、COD 的废水，我们称为浓水。浓水一般占整个处理水量的40%左右，COD 大致在100-150mg/L 左右，含盐在8000ppm 以上，色度80倍。浓水的处理需要一并考虑。

3 试验过程、数据分析及结果

3.1 预处理中空纤维膜的运行考察

放流水先经过中空纤维膜处理，出水放置在循环罐里，然后进行反渗透的实验，浓水管回流到中空膜循环罐。出水管根据实验考察参数的不同而放置在不同的位置，考察运行参数和出水水质的时候渗滤液收集在出水桶里面，随着设备运转进料罐里面料液的浓度逐渐增大。

放流水经中空纤维膜处理后，浊度由处理前的27NTU 下降到6-9≥NTU，由上表看出，中空纤维膜在运行期间，通量下降较快，经2 月14日的清洗，通量有所恢复，但依然没有达到初期水平，且较难清洗，需用强碱性化学清洗剂。

推测其原因如下:

表1 中空纤维膜的运行参数

(1)进水的SS 较大，废水中含有大量的污染物，致使膜通量下降速度较快。

(2)膜芯的保护措施较少，运行后，未用清水顶洗。

(3)废水中的生物污染。走料为生化二沉池的出水，含有较大数量的残余细菌，造成膜表面的生物污染。

(4)该中空纤维膜的过滤孔径较小(0.07um)，单级污染负荷较大，较容易污染。

3.2 RO膜芯性能考察

RO 膜出水管可以放置在RO 进料桶里，也可放进透析收集罐内，出水管根据实验考察参数的不同而放置在不同的位置，考察运行参数和出水水质的时候渗滤液收集在出水桶里面，随着设备运转进料罐里面料液的浓度逐渐增大;考察设备长时间运行的稳定性时，渗滤液回流到进料桶中，这样可以保持进料桶里面料液浓度不变，模拟长时间运行情况。

两批次实验之间，停机后立即使用透析液对RO 膜进行顶水冲洗，实验过程中使用的膜面积7.9m2，频率为50Hz，进水流速随压力从10-15Bar 变化而在30-45LPM 之间变化，运行温度控制在30-38℃之间，并且每批次保持温度不变。

(1)运行压力选择。运行压力是膜分离的动力，也是运行成本的一个主要来源。所选用的膜组件在进压9-16bar 的范围内都有比较好的运行状态，且实验设备的耐压范围为＜17bar，因此，在此范围内调节系统进压的大小，观察膜通量的变化，得到数据如表2 所示:

实验结果显示，膜通量随压力的升高趋势在各个压力下，升高的幅度无较大区别。因此设计的膜管压力应以运行压力与产生速率对比，选择运行成本最低的运行压力。

(2)出水水质。从进出水水质分析可以看出，连续批次运行中，RO膜4D08 的产水COD 保持在10mg/L 以下，出水电导均在200us/cm 左右，重金属离子完全去除，这样的水质已相当于自来水的水质了。因此，4D08 的膜截留性能可以满足回用水的水质要求。

(3)通量稳定性。运行期间，进水以10bar，考察其初始膜通量，如表3 数据:

由图看出，从2 月6 日实验起，至2 月16 日共10 天，通量只有较少的下降。

于2 月14 日有添加清洗剂清洗，通量有所恢复。

(4)压力-膜通量-浓缩倍数的对应数量

3.3 反渗透浓水的处理

反渗透浓水常用处理方法按优先顺序分别为:混凝、吸附、稀释、Fenton 氧化、微电解等，假如其中单一方法的处理效果无法满足项目要求，则考虑对上述方法进行复式组合。其为膜系统处理难点，翔鹭石化考虑通过确定浓水排放的最高限制标准，核算最大经济效益，设计处理规模及回收率，将其与放流水稀释达标排放。

4 总结

翔鹭石化通过中试确定双膜法可实现PTA 废水的再回收利用，但在预处理部分应重点设计，降低进水COD、SS 等，以确保后续膜系统稳定运行，膜污染的清洗应选择针对性的清洗工艺和清洗剂，工艺流程的选择应结合现有工艺进行增设或改造，以降低运行及建造成本。该项目最终由“三达膜(厦门)环境工程有限公司”设计建设，其工艺流程如下:

目前该系统稳定运行，并被国内其它PTA 厂借鉴，已取得巨大的经济与环境效益。