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冶金污水膜法處置技術(shù)特征與優(yōu)勢論文
一、前言
鋼鐵企業(yè)的污（廢水）由于污染物成分復(fù)雜，在進行反滲透脫鹽處理時，若只采用常規(guī)水處理工藝(如：中和、生化處理、混凝、澄清、介質(zhì)過濾等)作為反滲透的預(yù)處理，往往無法滿足反滲透系統(tǒng)的進水水質(zhì)要求，造成反滲透裝置的快速污堵及頻繁清洗。在常規(guī)水處理工藝的基礎(chǔ)上結(jié)合超濾處理工藝作為反滲透的預(yù)處理，則能夠大大降低反滲透裝置的污堵速度及清洗頻率，保證反滲透系統(tǒng)的長期、穩(wěn)定運行，為鋼鐵企業(yè)提供可替代新鮮水、鍋爐用水、工業(yè)工藝用水的高品質(zhì)回用水在鋼鐵、冶煉和機加工等行業(yè)的諸多流程中（冷軋、熱軋、金屬加工、酸浸、拋光等）都會產(chǎn)生大量的含油廢水。傳統(tǒng)的處理方法（化學(xué)破乳法、充氣浮選法以及各種重力分離法等）無法有效除油，產(chǎn)生大量難以處理的廢油污泥，不但不能達到污水排放標(biāo)準(zhǔn)、還具有處理工藝冗長，處理成本高，占地面積大等缺點。乳化油廢水成分非常復(fù)雜，主要含有礦物油、乳化劑、表面活性劑等，特別是油和油脂的含量很高，油份不但以微米和亞微米級大小的粒子存在，性質(zhì)十分穩(wěn)定，且含有很高的COD，直接排放會給環(huán)境帶來嚴重的污染。
由于含油廢水具有抗混凝性，傳統(tǒng)典型化學(xué)方法在處理油水分離上往往無能為力。凱發(fā)研發(fā)的專利膜產(chǎn)品與高效的膜分離處理技術(shù)，有效解決了含油廢水的分離難題。該技術(shù)能將乳化油強制截流，回收油、脫膜液和洗滌劑，出水經(jīng)過進一步處理后達到排放或回用要求，甚至油、脫膜液和洗滌劑都可回收和循環(huán)使用。
膜分離技術(shù)作為一種新型、高效的分離技術(shù)，近年來取得了令人矚目的飛速發(fā)展，已廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域。在節(jié)能減排、清潔生產(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟中發(fā)揮著重要作用，特別是在水資源利用和環(huán)境保護方面起著舉足輕重的作用。
二、中水回用處理技術(shù)簡介
中水回用處理技術(shù)按其機理可分為物理法、化學(xué)法、生物法等。中水回用技術(shù)通常需要多種處理技術(shù)的合理組合，即各種水處理方法結(jié)合起來深度處理污水，這是由于單一的某種水處理方法一般很難達到回用水水質(zhì)的要求。目前，中水回用處理的基
本工藝有：
1、二級處理→消毒；
2、二級處理→過濾→消毒；
3、二級處理→混凝→沉淀(澄清、氣浮)→過濾→消毒；
4、二級處理→微濾/超濾→消毒。
當(dāng)對回用水水質(zhì)有更高要求時，可選用其它處理工藝，即在深度處理中增加活性炭吸附、臭氧-活性炭、脫氨、離子交換、納濾、反滲透等單元技術(shù)中一種或幾種組合。
目前，中水回用處理技術(shù)的發(fā)展趨勢是采用集成膜系統(tǒng)(IntegratedMembraneSystem，IMS)[2，3]，即將微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)和反滲透(RO)等組合起來。IMS系統(tǒng)具有可靠性高、對原水的水質(zhì)變化不敏感、操作費用低且均為商品化組件式裝置的特點，并已在不同行業(yè)的中水回用中得到了廣泛的應(yīng)用。
三、中水回用案例介紹
1、膜分離技術(shù)在鋼鐵行業(yè)中水回用中的應(yīng)用
鋼鐵行業(yè)是水資源消耗巨大的產(chǎn)業(yè)，除少數(shù)鋼鐵企業(yè)外，普遍存在著廢水排放量大，廢水循環(huán)利用率低，噸鋼新水耗量居高不下的現(xiàn)象。日照鋼鐵控股集團有限公司是一家集燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、軋材于一體并配套齊全的特大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)。其中水回用項目是將經(jīng)綜合污水處理廠處理后(混凝+高密度沉淀池+V型濾池)的工業(yè)廢水，利用雙膜法(UF+RO)進行深度處理，從而達到回用的目的。日照鋼鐵中水回用項目設(shè)計的主要進水水質(zhì)如表1所示：日照鋼鐵中水回用項目設(shè)計反滲透總產(chǎn)水量為420m3/h。其工藝流程如下所示：原水池→超濾進水泵→自清洗過濾器→超濾膜系統(tǒng)→超濾產(chǎn)水池→RO進水泵→保安過濾器→RO膜系統(tǒng)→RO產(chǎn)水日照鋼鐵中水回用系統(tǒng)包括了兩個階段的處理過程。第一階段為超濾，Kristal超濾膜裝置的出水性能穩(wěn)定：SDI值≤2、濁度≤0.1NTU，將給后續(xù)的反滲透裝置提供很好的進水水質(zhì)，從而保證反滲透系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行。第二階段為反滲透，主要作用是去除水中大部分離子，系統(tǒng)脫鹽率大于96%，保證出水滿足回用要求。
2、膜分離技術(shù)在有色金屬行業(yè)中水回用中的應(yīng)用
為了避免再次發(fā)生環(huán)境污染事故，同時減輕企業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的污染，實現(xiàn)生產(chǎn)廢水零排放，韶關(guān)冶煉廠決定實施廢水回用工程。通過該項目的實施，可進一步提高工業(yè)水的重復(fù)利用率，降低新水耗量與廢水排放量。韶關(guān)冶煉廠生產(chǎn)廢水采用石灰+硫酸鐵兩段化學(xué)混凝沉淀法處理后達標(biāo)排放。經(jīng)現(xiàn)場水質(zhì)監(jiān)測和垢樣判別研究，韶關(guān)冶煉廠廢水處理后的水屬結(jié)垢型水質(zhì)，其結(jié)垢趨勢嚴重。根據(jù)韶關(guān)冶煉廠歷年資料及2006年2月復(fù)產(chǎn)后至7月的監(jiān)測數(shù)據(jù)，處理后工業(yè)廢水的典型水質(zhì)如表2所示：根據(jù)進水水質(zhì)的特點和產(chǎn)水要求，選擇納濾作為主脫鹽工藝，可以降低能耗，達到所需要的脫鹽率。本工程采用如下的工藝流程：處理后的生產(chǎn)廢水→原水泵→多介質(zhì)過濾器→超濾→超濾產(chǎn)水箱→納濾進水泵→納濾→除鹽水箱。中水回用膜處理系統(tǒng)設(shè)計總規(guī)模為800m3/h，一期建設(shè)規(guī)模200m3/h。土建按總規(guī)模一次建設(shè)，一期工程車間布置與公用設(shè)施配置考慮與二期建設(shè)的銜接。韶關(guān)冶煉廠中水回用膜處理系統(tǒng)自2007年9月投入使用以來，已正常運行近三年。系統(tǒng)運行至今，經(jīng)受住了復(fù)雜多變的冶煉廢水水質(zhì)的考驗，尤其是穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)的Kristal超濾膜出水，保障了后續(xù)納濾的平穩(wěn)安全運行，降低了系統(tǒng)運行成本。其產(chǎn)水達到韶關(guān)冶煉廠工業(yè)循環(huán)水的水質(zhì)要求：系統(tǒng)脫鹽率≥80%，其中Ca2+<100mg/l，SO42-<100mg/l，電導(dǎo)率<250μs/cm。
3、陶瓷膜分離技術(shù)在鋼鐵、冶煉的含油廢水中的應(yīng)用
冶金企業(yè)在軋鋼過程中產(chǎn)生大量的含油廢水，其來源大致有：從酸洗線上排出的酸性廢水；鋼材表面的活化處理或鈍化后排出的含鹽、含金屬離子的廢水；鋼軋制過程中為了消除冷軋產(chǎn)生的熱變形，需采用乳化液（乳化液主要是由2～10%的礦物油或植物油、陰離子型或非離子型的乳化劑和水組成）進行冷卻和潤滑，由此而產(chǎn)生的冷軋乳化液廢水；冷卻帶鋼在松卷退火前均要用堿性溶液脫脂，產(chǎn)生堿性含油廢水；冷軋不銹鋼的生產(chǎn)過程中，退火、酸洗、冷軋、修磨、拋光、平整、切割等工序中或連續(xù)或間斷地排放出含油含脂的軋制乳化廢液；熱軋和硅鋼廠也都存在乳化液廢水排放問題。這些廢水中以冷軋乳化液廢水處理最為困難，一般的含油廢水處理方法如氣浮法、吸附法、生化法、化學(xué)法等，都難以得到理想的處理效果。凱發(fā)采用自己的專利膜產(chǎn)品與高效的膜分離處理技術(shù)，有效解決了含油廢水的分離難題。該技術(shù)能將乳化油強制截流，回收油、脫膜液和洗滌劑，出水經(jīng)過進一步處理后達到排放或回用要求，甚至油、脫膜液和洗滌劑都可回收和循環(huán)使用。陶瓷膜處理冷軋乳化液廢水的工藝介紹：冷軋乳化液廢水進入原水池，經(jīng)過適當(dāng)預(yù)處理后，由供料泵送給陶瓷膜組件，陶瓷膜組件的操作方式采用內(nèi)外循環(huán)式流動方式，由循環(huán)泵提供膜面流速，由供料泵提供系統(tǒng)操作壓力，通過供料泵流量來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的濃縮倍數(shù)。膜組件處理后的濃液回到回收槽，滲透液作為生活雜用水送到指定點。技術(shù)特點：陶瓷膜具有耐腐蝕、機械強度高、孔徑分布窄、使用壽命長等突出優(yōu)點，已經(jīng)引起了國內(nèi)外的廣泛注意，并在許多領(lǐng)域得到了應(yīng)用。陶瓷膜處理含油廢水操作穩(wěn)定，通量較高，出水水質(zhì)好，油含量小于10ppm，乳化油/水分離效果能夠達到100%。陶瓷膜設(shè)備占地面積小，正常工作時不消耗化學(xué)藥劑也不產(chǎn)生新的污泥，回收油質(zhì)量比較好，在含油廢水處理領(lǐng)域已日益顯示出極強的競爭力。油截留率高，出水含油量小于10ppm，達到環(huán)保要求；經(jīng)過濃縮后可回收大量有價值的油；耐酸堿及氧化性物質(zhì)，耐微生物侵蝕，使用壽命長；采用錯流過濾，耐污染，可維持高通量過濾；無需使用昂貴的破乳劑、絮凝劑，運行成本低；膜清洗周期長，清洗通量恢復(fù)效果好且穩(wěn)定；可實現(xiàn)PLC自動控制，勞動強度低，節(jié)省人力成本；易損件少，設(shè)備維護簡單，維修費用低。案例：杭州正和環(huán)保有限公司以及南方航空于2007年7月18日至2007年8月4日在湖南株洲及浙江杭州進行了HYFLUX陶瓷膜過濾乳化油實驗。原液為含油廢水，含機械油脂、表面活性劑等，陶瓷膜采用InoCep40nm陶瓷膜，膜內(nèi)外徑為3/4mm，試驗結(jié)果及分析如下：
1、操作壓力超過3.0bar會導(dǎo)致濾液渾濁，并且通量會急劇下降。濃縮倍數(shù)過高也會導(dǎo)致濾液渾濁。
2、通量的變化較復(fù)雜，主要原因是每批次料液溫度等差別較大。但也可以看出第四批通量明顯較其它幾批高是因為第四批初始溫度較高。
3、第五批截留率下降是因為料液經(jīng)運輸?shù)胶贾莺蟛⒔?jīng)過多次實驗發(fā)生變化，小分子物質(zhì)增多導(dǎo)致。
4、可以看出隨著濃縮倍數(shù)的增加，濃縮液COD顯著增加，而濾出液COD增加緩慢。從截留率上所表現(xiàn)的就是截留率顯著升高。
5、結(jié)合該乳化液的成分可以推測出Hyflux陶瓷膜對產(chǎn)生大量COD的小油滴有較強的截留效果，而對其它溶解油、分散劑及表面活性劑等小分子物質(zhì)造成的COD不截留。因此造成濃縮液COD顯著上升而濾出液COD基本不變的現(xiàn)象。
四、結(jié)論
目前以集成膜系統(tǒng)(MF/UF+NF/RO)為核心的中水回用系統(tǒng)，已成功應(yīng)用于多個行業(yè)，系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，發(fā)揮了巨大的環(huán)境和經(jīng)濟效益，是值得推廣的重要技術(shù)。
1、采用膜分離技術(shù)的中水回用系統(tǒng)，其產(chǎn)水視水質(zhì)情況可做循環(huán)水的補水、鍋爐、冷軋酸洗、漂洗等生產(chǎn)工藝的用水，具有節(jié)能、環(huán)保等特點。
2、超濾出水水質(zhì)好，水質(zhì)穩(wěn)定且基本不受原水水質(zhì)變化的影響。超濾能有效去除水中的顆粒、懸浮物、膠體、細菌、病毒等，是一種可靠的水處理技術(shù)；既可直接用于中水的生產(chǎn)，也可作為反滲透的預(yù)處理，與常規(guī)預(yù)處理相比可大大降低反滲透進水的SDI值，延長反滲透裝置的使用壽命。
3、集成膜系統(tǒng)體現(xiàn)了高自動化、高集約化、高環(huán)境友好性的特點，有效提高了水循環(huán)的利用率，降低各行業(yè)的新水耗量，在節(jié)能降耗、清潔生產(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟中發(fā)揮著重要作用。
4、陶瓷膜由于本身的獨特性能，在乳化油分離中表現(xiàn)出極佳的乳化油/水的分離效果，必定會有越來越廣泛的應(yīng)用。
5、陶瓷膜在乳化油中良好的分離效果，必定會產(chǎn)生廣闊的應(yīng)用前景，為環(huán)境保護帶來一種新的解決手段，同時也會對企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟效益。
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