造纸废水中水回用工程实例

2019-12-31何建龙江苏凯米膜科技股份有限公司

节能与环保 2019年11期

文_何建龙江苏凯米膜科技股份有限公司

1 项目概况

安徽省某造纸企业总投资8亿多元，采用再生废纸为造纸原料，废水采用厌氧-好氧-芬顿三级处理工艺，处理后达到《制浆造纸工业水污染排放标准》（GB3544-2008）。中水回用项目投资2800万元，取部分外排水进行中水回用，产清水能力为400m3/h，回收率63%。

2 设计水量及水质

本次中水回用项目设计产水量为400m3/h，水源为处理达标的废水，回收后为其他厂区提供清水使用，具体设计进出水水质如表1所示。

表1 设计进出水水质

3 工艺选择及工艺流程

目前，双膜法是水处理领域中最常用的中水回用工艺。经过超滤-反渗透的组合工艺，出水TDS的去除率可以达到99%以上，CODCr可以控制在10mg/L以内，SS、浊度基本为0，满足工艺回用水质的要求。但是，各种膜技术也存在明显的缺点，即存在膜污染。公司造纸废水采用芬顿氧化的三级处理工艺，生化出水进入芬顿调节池，依次经过酸化反应池、中和反应池、斜板沉淀池、无阀滤池后可达标排放。针对早知废水的高污染性并且含有铁离子的特点，本项目中采用浸没式超滤-锰砂过滤-反渗透组合工艺进行中水回用。

4 主要处理构筑物及设计参数

4.1 原水预处理

原水经泵提升进水后，依次经过管道混合器和自清洗过滤器进入超滤水池。

①管道混合器采用304不锈钢材质，规格为DN250，设置PAC及NaOH加药口。配备离心泵3台，2用1备，Q=336 m3/h，H=20m；PAC加药装置1套，1m3PE溶药储罐1座，77L/h加药泵2台，1用1备；碱液加药装置，1m3PE溶药储罐1座，150L/h加药泵2台，1用1备。

②设置自清洗过滤器2台，1用1备，过滤精度为500µm。过滤器具有过滤效果好，可连续运行等优点。水从过滤器的进口管进入后，通过滤网再经由出口管向外流出，杂质积累在内表面形成滤饼，随着滤网拦截的杂质的增加，过滤器进出口之间将产生压差。

控制系统本体上装设有压差开关，当压差达到设定值（通常是0.05MPa）时，过滤器开始自清洗。在过滤器自清洗过程中，系统并不断流，过滤器的排污阀打开，马达启动并驱动过滤器内部的刷式清洗装置转动，将滤网拦截的杂质刷下并通过排污阀排出。整个冲洗过程只需十几秒钟，清洗时系统不断流。

4.2 浸没式超滤

浸没式超滤系统是指将超滤膜件浸没在被处理的水中，采用抽吸的方式将水以及其他小分子物质、溶解性盐类等穿透过膜层，变成产水。它可以有效截留各类悬浮固体颗粒、胶体、微生物、细菌以及病毒等杂质，使浓水和产水完全分离开。

浸没式超滤系统的控制模式主要包括有：产水模式、反洗模式。产水模式是指将原水处理成可排放或可回用的净水。通常每一个膜系列需要1台产水泵。在过滤时，产水泵运转，在膜丝内侧产生一个真空，将产水抽出。这个正向抽吸过程持续20～30min，然后进行周期性反洗。产水泵的流量可以通过变频器进行控制。伴随着产水的抽出，污水的浓缩，污染物渐渐在膜丝表面聚积，造成膜丝表面阻力的增加。为此需要利用超滤反洗泵进行周期性反洗，反洗通量为40～45L/（m2·h），持续时间20～40s。

本项目设置选用了16套浸没式膜组件，总面积为21600m2，平均设计通量为32L/（m2·h）。超滤系统的回收率90%以上，配套构筑物包括以下部分。

①超滤水池。全地上式钢砼结构，内防腐，每格6.3m×2.7 m×3.5m，有效容积54m3，共3格。

②超滤膜组件。单套膜面积1350m2，共16套，总面积21600m2。③超滤产水泵4台，316不锈钢材质，Q=175m3/h，H=10m。④超滤反洗泵2台，1用1备，316不锈钢材质，Q=211m3/h，H=10m。

⑤吹扫风机2台，1用1备，Q=22Nm3/h，风压40kPa。

⑥化学加药系统。次氯酸钠加药系统，10m3PE储罐1座，MC计量泵2台，1用1备，Q=103L/h，RC计量泵1台，Q=514L/h；盐酸加药系统，1m3PE储罐1座，MC计量泵2台，1用1备，Q=100L/h。

⑦超滤产水罐。由于场地限制，采用304不锈钢水罐，Φ6.0 m×7.5m，有效容积200m3。

4.3 锰砂过滤

由于废水处理过程中，采用芬顿氧化的三级处理工艺，必然导致水中存在较多的二价铁离子，在pH＞6并且水中溶氧＞0.5mg/L时，废水中的二价铁离子会被氧化成三价铁离子，会形成难溶性的胶体氢氧化铁颗粒。因此，本项目设置锰砂除铁工艺作为反渗透的预处理。

锰砂除铁是利用锰砂滤料表面沉积的活性滤膜完成的，废水中的二价铁离子与溶解氧一同进入锰砂层，在锰砂滤层的接触催化作用下，完成二价铁的氧化和截留。配套构筑物以下部分。

①砂滤进水泵5台，4用1备，304不锈钢材质，Q=170m3/h，H=20m。

②锰砂滤池。全地上式钢砼结构，每格6.0m×3.0 m×4.2m，共3格，采用1～2mm锰砂滤料，滤层有效厚度1.5m。

③砂滤反洗泵，1台，304不锈钢材质，Q=780m3/h，H=20m。

④砂滤产水罐。由于场地限制，采用304不锈钢水罐，Φ8.0m×4.5m，有效容积200m3。

4.4 反渗透预处理

①本项目反渗透系统的设计回收率为70%，浓水侧离子将浓缩约3倍。根据废水中的离子特点，选用分散难溶物质垢较好的阻垢剂。本项目置一套加阻垢剂单元，阻垢剂单元考虑一箱二泵制，计量泵为1备1用，加药量20L/h，加药点设在反渗透保安过滤器进口母管，加药量根据反渗透给水总量进行自动调节。

②反渗透膜为芳香族聚酰胺复合膜，该种膜不能耐余氯，而预处理超滤出水中会含有少量的余氯，为此本项目设置一套加还原剂单元。反渗透还原剂加药计量泵为1用1备，加药量20 L/h，加药点设在反渗透保安过滤器进口母管，加药量根据反渗透给水总量进行自动调节。

③反渗透系统在夏季运行时，易造成有机物和微生物污染，为此本项目设置一套非氧化性杀菌剂单元。非氧化性杀菌剂单元考虑一箱二泵制，计量泵为1用1备，加药量20L/h，加药点设在反渗透保安过滤器进口母管，加药量根据反渗透给水总量进行自动调节。

④保安过滤器用来去除水中残余的颗粒杂质，以免带进反渗透膜对系统造成影响。保安过滤器滤芯的过滤精度为5µm，本项目共建设4套保安过滤器，使用大流量折叠式滤芯，滤芯长度为40英寸（1.016m）。

⑤反渗透给水泵，5台，4用1备，304不锈钢材质，Q=143 m3/h，H=20m。

4.5 反渗透

锰砂过滤产水通过反渗透供水泵送入保安过滤器，然后再经高压泵加压后进入反渗透膜组件进行脱盐。反渗透系统设计4套反渗透装置，单套出力为100m3/h，回收率按70%考虑，采用一级两段的膜组件配置方式。本项目推荐按18：9设置膜组件的排列方式，平均设计膜通量为16.68lmh，压力容器长度按6m考虑。具体参数如下：

①反渗透高压泵4台，304不锈钢材质，Q=143m3/h，H=120m。②反渗透膜系统4套，含有膜元件648支，单支膜元件37m2。③反渗透产水罐采用304不锈钢水罐，Φ6.0m×7.5m，有效容积200m3。

④反渗透浓水罐罐采用304不锈钢水罐，Φ6.0m×7.5m，有效容积200m3。