冶金污水膜法處置技術(shù)特征與優(yōu)勢(shì)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(jìn)行反滲透脫鹽處理時(shí)，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(guò)濾等)作為反滲透的預(yù)處理，往往無(wú)法滿(mǎn)足反滲透系統(tǒng)的進(jìn)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(zhǎng)期、穩(wěn)定運(yùn)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(jī)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(huì)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(wú)法有效除油，產(chǎn)生大量難以處理的廢油污泥，不但不能達(dá)到污水排放標(biāo)準(zhǔn)、還具有處理工藝冗長(zhǎng)，處理成本高，占地面積大等缺點(diǎn)。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(jí)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(huì)給環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)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(wú)能為力。凱發(fā)研發(fā)的專(zhuān)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(qiáng)制截流，回收油、脫膜液和洗滌劑，出水經(jīng)過(guò)進(jìn)一步處理后達(dá)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(lái)取得了令人矚目的飛速發(fā)展，已廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。在節(jié)能減排、清潔生產(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著重要作用，特別是在水資源利用和環(huán)境保護(hù)方面起著舉足輕重的作用。

　　二、中水回用處理技術(shù)簡(jiǎn)介

　　中水回用處理技術(shù)按其機(jī)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(lái)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(dá)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(jí)處理→消毒；

　　2、二級(jí)處理→過(guò)濾→消毒；

　　3、二級(jí)處理→混凝→沉淀(澄清、氣浮)→過(guò)濾→消毒；

　　4、二級(jí)處理→微濾/超濾→消毒。

　　當(dāng)對(duì)回用水水質(zhì)有更高要求時(shí)，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(shì)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(lái)。IMS系統(tǒng)具有可靠性高、對(duì)原水的水質(zhì)變化不敏感、操作費(fèi)用低且均為商品化組件式裝置的特點(diǎn)，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(tuán)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(xiàng)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(jìn)行深度處理，從而達(dá)到回用的目的。日照鋼鐵中水回用項(xiàng)目設(shè)計(jì)的主要進(jìn)水水質(zhì)如表1所示：日照鋼鐵中水回用項(xiàng)目設(shè)計(jì)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(jìn)水泵→自清洗過(guò)濾器→超濾膜系統(tǒng)→超濾產(chǎn)水池→RO進(jìn)水泵→保安過(guò)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(gè)階段的處理過(guò)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(jìn)水水質(zhì)，從而保證反滲透系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)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(mǎn)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(shí)減輕企業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的污染，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)廢水零排放，韶關(guān)冶煉廠決定實(shí)施廢水回用工程。通過(guò)該項(xiàng)目的實(shí)施，可進(jìn)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(dá)標(biāo)排放。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)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(shì)嚴(yán)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(cè)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(jìn)水水質(zhì)的特點(diǎn)和產(chǎn)水要求，選擇納濾作為主脫鹽工藝，可以降低能耗，達(dá)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(guò)濾器→超濾→超濾產(chǎn)水箱→納濾進(jìn)水泵→納濾→除鹽水箱。中水回用膜處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(chē)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(lái)，已正常運(yùn)行近三年。系統(tǒng)運(yùn)行至今，經(jīng)受住了復(fù)雜多變的冶煉廢水水質(zhì)的考驗(yàn)，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(yùn)行，降低了系統(tǒng)運(yùn)行成本。其產(chǎn)水達(dá)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(guò)程中產(chǎn)生大量的含油廢水，其來(lái)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(guò)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(jìn)行冷卻和潤(rùn)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(guò)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(wèn)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(zhuān)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(qiáng)制截流，回收油、脫膜液和洗滌劑，出水經(jīng)過(guò)進(jìn)一步處理后達(dá)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(jìn)入原水池，經(jīng)過(guò)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(dòng)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(guò)供料泵流量來(lái)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(diǎn)。技術(shù)特點(diǎn)：陶瓷膜具有耐腐蝕、機(jī)械強(qiáng)度高、孔徑分布窄、使用壽命長(zhǎng)等突出優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)引起了國(guó)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(dá)到100%。陶瓷膜設(shè)備占地面積小，正常工作時(shí)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(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。油截留率高，出水含油量小于10ppm，達(dá)到環(huán)保要求；經(jīng)過(guò)濃縮后可回收大量有價(jià)值的油；耐酸堿及氧化性物質(zhì)，耐微生物侵蝕，使用壽命長(zhǎng)；采用錯(cuò)流過(guò)濾，耐污染，可維持高通量過(guò)濾；無(wú)需使用昂貴的破乳劑、絮凝劑，運(yùn)行成本低；膜清洗周期長(zhǎng)，清洗通量恢復(fù)效果好且穩(wěn)定；可實(shí)現(xiàn)PLC自動(dòng)控制，勞動(dòng)強(qiáng)度低，節(jié)省人力成本；易損件少，設(shè)備維護(hù)簡(jiǎn)單，維修費(fèi)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(jìn)行了HYFLUX陶瓷膜過(guò)濾乳化油實(shí)驗(yàn)。原液為含油廢水，含機(jī)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(yàn)結(jié)果及分析如下：

　　1、操作壓力超過(guò)3.0bar會(huì)導(dǎo)致濾液渾濁，并且通量會(huì)急劇下降。濃縮倍數(shù)過(guò)高也會(huì)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?yàn)榈谒呐�初始溫度較高。

　　3、第五批截留率下降是因?yàn)榱弦航?jīng)運(yùn)輸?shù)胶贾莺蟛⒔?jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)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(cè)出Hyflux陶瓷膜對(duì)產(chǎn)生大量COD的小油滴有較強(qiáng)的截留效果，而對(duì)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(gè)行業(yè)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，發(fā)揮了巨大的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)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(bǔ)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(diǎn)。

　　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(xì)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(jìn)水的SDI值，延長(zhǎng)反滲透裝置的使用壽命。

　　3、集成膜系統(tǒng)體現(xiàn)了高自動(dòng)化、高集約化、高環(huán)境友好性的特點(diǎn)，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(jì)中發(fā)揮著重要作用。

　　4、陶瓷膜由于本身的獨(dú)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(huì)有越來(lái)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(huì)產(chǎn)生廣闊的應(yīng)用前景，為環(huán)境保護(hù)帶來(lái)一種新的解決手段，同時(shí)也會(huì)對(duì)企業(yè)帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。

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