微滤除硬浓水回收技术
1.方案工艺流程
工艺方案选择, 方案流程框图如下:
工艺流程说明:
动力站回用水站处理装置外排浓水自流进入前反应槽。前反应槽具有一定时间的储量, 能均衡废水的水量、水质。前反应槽经过加压泵送入预处理器中。前反应槽是除硬的主要设备。在前反应槽内投加NaOH, 进水水体的pH 将调整至11 左右。该反应槽为CSTR 式反应槽结构, 在池体内设置机械搅拌器。水体中的碳酸氢盐在pH 调整后转变成碳酸根, 能够与Ca、Mg、Sr 等形成反应, 转化为不溶性碳酸盐类; 钡盐则与硫酸根形成更多的不溶性盐类; 另外, 本案中Mg 离子浓度较高, 在pH 调整后, 能够与氢氧根离子转化为Mg( OH) 2 的不溶性物质。从而达到除硬的效果。前反应槽中形成的不溶性盐类中Mg( OH) 2 的产出量较大, 而且其沉淀颗粒比较细, 难于用一般的固液分离方式去除, 本案依据我公司大量的工程实践, 选用气浮作为HVM 膜分离器之前的固液初次分离手段。 前反应槽出水经高压泵泵入射流喷射器, 在射流喷射器中加入三氯化铁溶液, 气浮采用全流程溶气气浮。气浮浮渣自流进入渣池, 渣池内污泥为无机类污泥, 因此需要保持一定曝气量以保持悬浮状态, 定时由盐泥泵送入板框压滤机进行压滤, 滤液回流进入前反应槽, 压滤后的泥饼外送出界 气浮清液自流进入HVM 膜分离器, 经过膜过滤后进入pH 折流调节槽, 在调节槽内水体pH 调节至中性范围, 出水泵入后续单 元。经过HVM 膜分离器截留掉了水中反应残留的悬浮物, 强化了出水效果。HVM 膜在运行一段时间后,
膜组件会发生污堵情况, 需要进行化学清洗，经过投加一定的化学清洗药剂, 可使微滤膜的过滤性能得到恢复。
HVM膜出水进入反渗透膜, 去除其中的剩余硬度、大部分有机物以及盐分, 淡水回用, 浓水外排到外排水池, 进行后续处理。
2.备选方案处理效果预测
主要水质指标处理预测如下表:
说明: ①为CODMn数据。
膜分离装置
②总硬以CaCO3计。
3.1.微滤除硬系统
( 1) 本项目拟将pH 调整至11 左右, 此时离子自平衡后, 可达到较好的硬度去除效果。钡盐去除率可达到95%以上, 钙盐、镁盐、锶盐的固态转化率均高于90%。前反应槽采用CSTR 反应器一座,
反应器主体采用CS 防腐的结构。反应器内部设置有机械搅拌器, 搅拌器正常运转后, 水体流速可达到1.5m/s, 因而可形成良好的湍流度, 保证溶液主相的混合均匀, 从而缩短反应的时间条件。本反应器停留时间拟在1h。本项目需要投加NaOH。由于反应终止时, 溶液主体pH 在11 左右, 因此投加时直接采用市面可购浓度为30%的NaOH 溶液。NaOH 高位槽拟选用一座10m3容积的储槽, 实际使用停留时间可在5d 以上。NaOH 投加采用高位自流加药。加压泵拟选用离心式清水泵, 流量为100m3/h, 扬程为60m, 1 用1 备。加压泵的启停由均和槽内液位开关进行联锁控制, 低位停泵, 高位报警。
( 2) 在前反应槽中完成反应后的溶液用加压泵送入预处理器, 并在预处理器进口加入FeCl3 溶液, 经过预处理除去了盐水中的Mg(OH)2、有机物及其它杂质。预处理器作为系统中的核心设备之一, 对工艺的成功起到了至关重要的作用, 因此, 预处理器的设计亦是整个流程的关键设计。预处理系统工作原理是:
空气经过射流喷射器被强制溶解进入水中, 形成溶气水送到预处理器中, 大量的微气泡同泵送过来的污水中的悬浮物充分接触, 并在缓慢上
升过程中吸附在絮集好的悬浮物中, 使其密度下降而浮至水面, 达到去除水体颗粒物和胶体的目的。鉴于本项目中形成的无机颗粒物形态较为复杂, 特别是Mg(OH)2 絮体质量较轻, 难于用一般的重
力式沉降设备完成去除。因此本项目选用全流程溶气气浮作为固液分离的首选。本项目设置有预处理器、射流喷射器、加压泵等。
( 3) HVM 膜分离系统是优良的膜分离系统, 经过膜组件的截
留作用, 可几乎完全去除水体中的悬浮物。HVM 膜组件对SS 的截留效果能够最大程度上减少反渗透单元微生物及固体悬浮物污染的发生。同时膜组件表面形成的凝胶层还能够有效截留水体中一些分子量特别大的有机物, 减轻后续反渗透系统的负荷。HVM 膜系统包括膜组件、精制溶液泵、化学清洗装置、加药装置、管配件和自控系统等。本技术中HVM 膜分离装置采用全自动连续运行方式。 HVM 的特点完全的聚四氟乙烯( PTFE) 材质, 耐酸碱、抗氧化、无老化, 耐温可达到250℃以上; 表面光滑、不粘结、易清洗; 均匀致密的微孔, 高效的表面过滤, 孔径在0.22~0.5 微米之间, 过滤精度高, 滤清液的SS 可稳定达到1mg/L 以下; 膜的开孔率高、通量大, 过滤纯水的流量可达到15m3/m2.h, 是当前同类聚四氟乙烯微滤膜中通量最大的一种膜。
➢表面过滤的特点
所谓表面过滤就是将所有的固体物质截留在膜的表面从而实现固液分离的过程。HVM 膜过滤是当前已知的微滤膜中最接近表面过滤的一种过滤方式。其过滤能力不是由膜本身决定, 而是由膜表面截留的固体物的组分、性质、形态、大小、以及滤饼层的厚度、致密程度决定。提高过滤压力不一定能提高过滤能力, 过高的过滤压力有可能使滤饼层更加致密、毛细通道更细。适当的反洗将滤饼从膜表面分离能够有效提高产能。本项目拟采用HVM 膜分离器4 套共80m2, 每套产水20~22m3/h, 系统配备压力检测、流
量检测单元、自动控制阀门, 利用程序化控制阀门开关。为了保证膜元件的透水通量, 配备自动反清洗装置及反洗加药系统。定期对HVM 膜分离器进行反洗操作, 利用反向水流使沉积在膜表面的污染层及胶体层脱落, 从而使得膜表面重新恢复过滤性能。当污染严重时, 反洗时还可加入酸液, 使得膜表面以及深层的金属污堵物得以溶解, 进而被反洗液带离膜表面, 进一步恢复膜的性能。
3.2.反渗透装置
反渗透装置对微滤除硬后的产水再次进行去除硬度、脱除极大部分有机物和盐分的处理, 进一步降低反渗透系统产水含盐量, 以达到回用水对含盐量的要求。反渗透装置设置2套, 单套出力为23m3/h, 每套可同时运行, 也可单独运行。
本系统采用美国美国陶氏( DOW) 生产的芳香族聚酰氨复合膜, 压力容器采用玻璃钢( FRP) 材质, 采用大连宇星、英国唯赛勃产品。
考虑到本项目的水质特点、设备的节能、运行压力、膜的透过率、膜的脱盐率、出水的含盐量等因素, 反渗透采用美国陶氏公司BW30XFR-400/34I。
1) 设置2套净出力为23m3/h的反渗透装置, 每套都能单独运行, 也可同时运行。运行水通量12.89L/M2·H, 回收率≥60.53%。
2) 反渗透膜采用美国陶氏端面自锁连接高膜面积低能耗膜产品。每套装置选用48支膜组件, 共96支。
3) RO装置各段给水及浓水进出水总管上设有足够的接口及阀门, 以便清洗时与清洗液进出管相连。
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