工业园区尾水处理回用工艺比较

尾水深度处理工艺尾水深度处理工艺 尾水深度处理是本项目能否实现全部回用目标的关键 根据尾水水质浓度 特点及工业园区尾水处理回用水质要求 结合目前国内外工业废水尾水深度技 术水平 本可行性研究提出 臭氧高级催化氧化 曝气生物滤池 多介质滤池 超 滤 反渗透 曝气生物滤池 CMF S 反渗透 二个处理工艺方案 并对二个处 理工艺方案进行技术对比论证 1 工艺方案比较 方案一废水处理主体工艺采用 臭氧高级催化氧化 曝气生物滤池 多介质滤 池 超滤 反渗透 处理工艺 方案二废水采用 曝气生物滤池 CMF S 反渗透 处 理工艺 这两种工艺对于处理该污水均可达到设计出水水质的要求 两者的特点比较如下表 4 2 1 表 4 2 1 处理工艺方案对比 项目方案一方案二 1 采用专有专利技术 科技含 量高 1 工艺技术为传统技术 在污水处理中应 用较广 2 由于采用了高级催化氧化工 艺 水中大量污染物得以大幅度 的去除 可保证后续超滤 反渗 透膜的产水率和延长超滤和反渗 透膜的使用寿命 2 系统中无针对低浓度有机物的去除单元 致使剩余有机污染物进入后续脱盐设备 易造成反渗透膜的污染 降低产水率和缩 短超滤和反渗透膜的使用寿命 同时浓水 排放也会因 COD BOD 指标过高而满足不 了污水排放要求 3 通过工程实践证明该工艺运 行稳定性好 3 CMF S 连续脱过滤系统受前端污水处理 影响 存在较严重的膜污染情况 4 占地面积较小 基建投资低4 池体占地面积大 基建投资偏高 5 电耗相对方案二较低 5 电耗相对方案一较高 技 术 分 析 6 整个系统运行维护费用低 6 整个系统运行维护费用高 2 工艺方案的确定 方案一中水处理段采用先进的获国家科技二等奖的高级催化氧化技术 通 过在污水中投加复合高锰酸盐预氧化剂和臭氧 经与贵金属催化剂进行化学反 应后 除可去除污水中易于分解的有机污染物进行分解外 并可将污水中难于 氧化的有机污染物改性为易于生物分解的有机物 为后续的曝气生物滤池高效 运行创造有利条件 通过高级催化氧化处理后 一是减轻了后续曝气生物滤池 的复荷 二是提高了曝气生物滤池的处理效率 这样可大大减少了生化处理构 筑物的容积 降低了土建投资 中水段生化处理采用曝气生物滤池 可将有机 污染物降解至较低水平 这将大大改善后续反渗透除盐设备的运行条件 可确 保超滤和反渗透出水率和降低超滤和反渗透的反冲洗频率 还将延长超滤和反 渗透膜的使用寿命 使更换膜组件的费用减少 从而使运行费用降低 方案二中在中水处理段采用 生物滤池 CMF S 连续膜过滤 作为除悬浮物 的单元 经去除悬浮物后水直接进入后续的反渗透设备中 由于低浓度水的难 处理性 工艺中去除 COD BOD 污染物的措施明显不够稳定 这些污染物会 对反渗透设备的正常运行产生不良影响 长时间运行微生物会滋生于膜丝上 堵塞膜丝 除会降低出水率和频繁反冲洗外 还将缩短超滤和反渗透膜的使用 寿命 使更换膜组件的费用增加 从而使运行费用增加 同时它们会随浓水直 接排出 但由于其含量较高 超出浓水排放要求 基于上述分析 方案一技术先进 运行可靠 土建费用低 自动化程度高 因此综合比较后确定方案一为本工程的设计方案 3 工艺说明工艺说明 本工艺可分为 2 个工艺段 景观及杂用水回用处理工艺段和工业生产生活 回用 达自来水标准 处理工艺段 预沉调节池 高级传质氧化塔 曝气生物滤池 砂滤池 中间水池 鼓风机曝气 臭氧发生器 前端污水处理段 反冲洗 预氧化剂 混凝剂 提升 图图 4 3 2 尾水深度处理段工艺流程尾水深度处理段工艺流程 景观水回用系统 勾兑水池 城市杂用水系统 一级反渗透主机 化学清洗槽 碱液计量泵 酸液计量泵 化学清洗泵 水 力 反 冲 洗 反 冲 洗 排 水 超滤主机 中间水池 PH 还原剂 阻垢剂 回用水池碱液槽酸液槽 二级回用 前端预沉调节池 二级回用管网 一级回用管网 尾水深度处理工艺流程及水量平衡 图图 4 3 1 工艺流程及水量平衡工艺流程及水量平衡 从下表 4 3 1 可以看出 由于 RO 浓水将污染物浓缩了 4 倍左右 导致 RO 浓水不能回用任何水体 为解决这个问题 可与 臭氧催化氧化 生物滤池 工艺 段出水进行勾兑 使之勾兑水水质满足 GB18918 2002 一级 A 排放标准 可回 用于城市杂用水 进过计算浓水于段间水的的勾兑比例应大于 1 1 表表 4 3 1 各处理段水质情况表各处理段水质情况表 项 目CODcrBOD5NH3 N 污水站出水50105 臭氧催化氧化 生物滤池2032 超滤 RO 产水50 750 5 超滤 RO 浓水80128 自来水标准 污水提升泵站 污水处理段 臭氧催化氧化 超滤 生物滤池 砂滤 反渗透 工业回用 浓缩液 GB18918 2002 一级 A 排放标准 景观用水水标准 GB T18921 2002 勾兑混合 10000 m3 d 13000 m3 d 3000 m3 d 13000 m3 d 20000 m3 d 7000 m3 d 20000m3 d 20000 m3 d 20000 m3 d 回用于城市杂用水 10000 m3 d 10000 m3 d 一级回用管网 二级回用管网 4 3 1 景观及杂用水回用处理工艺段景观及杂用水回用处理工艺段 污水经污水处理站处理后进入预沉调节池 在进入前被投加进预氧化剂及 混凝剂 在将水中含有的悬浮物去除 同时再利用高锰酸盐复合药剂的强氧化 性把水中易于分解的有机污染物进行前期预氧化 改性形成沉淀物在池内内过 滤去除掉 为后续高级传质氧化减轻负荷 使之能发挥更高的作用 多介质滤 罐内装填多种过滤滤料 以满足分离去除多种污染物的需要 中水预氧化及沉淀后提升进入高级传质氧化塔 高级传质氧化塔内装填催化剂 催化剂将随水进来的臭氧在水中电离生成 自然界中具有极强氧化性的羟基自由基 OH 在此单元内 水中一部分 COD 会转化为 BOD 同时小分子有机物得以氧化去除 高级传质氧化的氧化剂为臭氧气体 臭氧由专业成套设备制取供给 提供 臭氧发生器的气源为空气压缩机 高级传质氧化塔为 316L 不锈钢材质制造 中水从高级传质氧化塔流出后以重力流入后续曝气生物滤池 此时生物滤池进水中有机污染物均属于易于降解的小分子物质 它们是微 生物生长繁殖的最佳养料 在曝气供氧的条件下 污水的微生物逐渐在填料表 面形成生物膜 由于有比较充足的有机营养物质并有充分的氧源 微生物得以 生长繁殖 微生物生长繁殖到一定程度后 其摄入的营养物质就要求增多 而 水中小分子有机污染物正好是其生长过程中最好的养料 这些微生物附着于池 内的填料上 污水在流经填料时 水中的有机污染物质被微生物摄取 从滤池 排出的水中有机污染物的含量就得以降低 从而达到中水标准 曝气生物滤池 采用下向流进水方式 在去除 COD BOD 的同时 针对水中氨氮的含量也有 较高的去除效率 这是因为在下向流的过程中 随着曝气 在滤池底层形成的 亚硝酸盐氮及硝酸盐氮为滤池上部的硝化细菌提供了充足的营养 促使其发挥 硝化脱氮作用 完成使氨氮从污水中去除 曝气生物滤池兼具生化处理与预过滤悬浮物的作用 因此 污水通过曝气 生物滤池单元后 水中残余的 COD BOD 悬浮物得到较大幅度的降低 至此 水中各项指标均接近于中水回用标准 中水通过曝气生物滤池后 设置砂滤池将水中的生物膜等悬浮物过滤去除 掉 出水进入中间水池 中间水池贮存反清洗用水及脱盐系统供水水量 反清洗排水排入前端污水处理段 至此 通过前段的中水处理 水中有机污染物及悬浮物等均得以较大幅度 的去除 有效的保证了后续脱盐设备的正常稳定运行 本工艺特点本工艺特点 a 由于采用了高级传质氧化工艺 水中大量污染物得以大幅度的去除 同时也改善了污水的可生化性 使得后续生化处理可以更彻底的降解水中有机 污染物 b 采用 高级氧化 曝气生物滤池 技术有效的保证了后续反渗透脱盐设备 不受水中有机污染物影响 从而更高效的运行 并使其使用寿命得到有效的延 长 c 采用曝气生物滤池 在去除 COD BOD 的同时具去除氨氮的功能 有 利于水质进一步净化 d 采用高效的处理工艺大幅度的降低了工程占地面积 削减了工程投资 同时采用较短的处理工艺流程 降低了操作运行管理的难度 e 本工艺运行费用较低 可有效的降低了工程投资回收期 f 本工艺流程简短 易于操作维护 4 3 2 工业生产生活回用 达自来水标准 处理工艺段工业生产生活回用 达自来水标准 处理工艺段 目前对于深度净化处理基本上都采用反渗透处理工艺 上世纪五十年代末 六十年代初期 反渗透和纳滤技术产品商品化投放市场 起初 反渗透主要用 于海水和苦咸水脱盐 由于工业领域对保护水源 减少能耗 控制污染以及从 废水中回收有价值物质的需求日益增加 反渗透和纳滤的新用途变得更有经济 价值 反渗透反渗透膜的确定膜的确定 反渗透膜能阻挡所有溶解性盐及分子量大于 100 的有机物 但允许水分子 透过 醋酸纤维素反渗透膜脱盐率一般可大于 95 反渗透复合膜一般大于 98 膜两侧运行压差当进水为苦咸水时大于 5bar 当进水为海水时 一般低 于 84bar 反渗透膜分离技术是一种高效节能技术 它是将进料中的水 溶剂 和离 子 或小分子 分离 用高压水泵将预处理水增压后 借助半透膜的选择截留 作用 将原水中的无机盐 细菌 病毒 有机物及胶体等杂质去除 以获得高 质量的脱盐水 从而达到纯化水质的目的 该过程无相变 一般不需加热 工 艺过程简单 能耗低 操作控制容易 应用范围广泛 反渗透纯水处理设备以 经过微滤预处理的水作进水 其出水电导率可达 2 5 s cm 在反渗透膜过滤设备的设计中 充分考虑到了反渗透膜过滤设备进水中不 利与膜长期稳定运行的因素 如氧化性杀菌剂 硬度 有机物等因素 并分别 采取了预处理措施 在本项目中建议采用进口的 抗污染的反渗透元件 这种 反渗透膜元件专门应用于有较严格预处理 但是原水中仍富含微生物和有机物 等污染物的应用领域 它表现了卓越的抗污染能力和可清洗特性 目前反渗透市场基本上全部采用进口 RO 膜元件 因此本项目同样采用美 国 KOCH RO 膜 科氏反渗透膜实际上就是过去常讲的流体膜 Fluid Systems 因为科氏 滤膜公司在 1998 年收购了流体公司 科氏公司收购流体公司后 所有反渗透 产品仍然保留使用流体公司赋予产品的名称和复合膜商标 TFC 从制造角度 科氏滤膜的反渗透膜以其提供的材质最多 口径最多 长度 最多 脱盐率最多 流道宽度最多 流道材质最好 应用领域最广泛而闻名于 世 体现了科氏对客户需要无微不至的关怀 和精益求精的企业体念 因此 科氏是唯一能够为客户精确量身定做技术方案的膜供应商 从现场应用角度 科氏滤膜的反渗透产品以其极强的抗污性 持久的稳 定性 脱盐率高 运行压力低 节能 服务好等特点而赢得了用户的广泛好评 分述如下 a 抗污染性极好 进入 90 年代以来 随着工业的飞速发展 河水 湖水 水库水 海水 地下水等天然水源的污染越来越严重 另外 由于环保要求越来越严格而引发 的回用二级市政污水和工业污水等作为特殊水源 无论是用天然水 还是用污 水作为水源 反渗透膜系统均对膜本身的抗污染性首先提出了很高的要求 膜 的抗污染性毫无疑问是重要的考虑指标 FluidSystems 流体所有的 TFC 薄膜 S ULP HR XR SS HF 等系 列 因特殊的膜表面涂层及处理技术而拥有明显优于同类产品的抗污染性 甚至 优于某些抗污染类产品 这种优势得益于开发路线的正确性 关于抗污染膜的 开发路线 有的公司以提高膜面光洁度为主 有的则主要是将膜面电性变为电 中性 这两种方向均表现不理想 而科氏公司开发抗污染膜则综合了这两条路 线的优点 一方面 用亲水性的高分子物质增强膜面的光洁度 另一方 减弱 了膜面的电性 但仍然维持弱负电性 这种方案使得科氏的反渗透膜获得了极 为优良的抗污染性能 这种超强的抗污染性能在国内外都能找到很多鲜明的例 子 国内的案例有上海杨树浦电厂 天津杨柳青电厂 聊城东昌热电厂 招远 热电厂等等 杨树浦电厂原水是严重污染的黄埔江水 选用了科氏标准的苦咸 水膜 TFC 8832HR 和 H 公司的抗污染膜 LFC1 科氏膜至今用了 7 年多尚 未更换 而 H 公司的抗污染膜用了 4 年左右就更换成了科氏膜 TFC 8832HR 还不如科氏的普通膜 天津杨柳青电厂原水是地表水 用的也是科氏 膜 TFC 8832HR 至今 7 年多尚未更换 且性能十分稳定 b 稳定性好 稳定性是反渗透系统考虑的重要因素 一个稳定的系统 不仅能给现场运 行和检修人员减少很多工作量 而且能为工厂减少因停工而引起的间接损失 科氏滤膜自 90 年代初进入中国 现场的很多应用都表明了科氏膜的稳定性很 好 这样的例子如下 山东招远热电厂 1995 年投运 至今 10 年 尚未换膜 仍然性能稳定 天津杨柳青电厂 1998 年投运 至今 7 年 尚未换膜 仍然性能稳定 上海杨 树浦电厂 1998 年投运 至今 7 年 仍然性能稳定 其他 还有海勃湾电厂 聊城东昌热电厂等等 c 脱盐率高 Fluid Systems 流体的苦咸水膜 HR XR 系列 和海水淡化膜 SS HF 系列 因 多项专利技术而拥有特别高的脱盐率 流体膜产品高脱盐率的获得并不牺牲任 何通量和操作压力 水平在同类产品中始终保持领先 科氏除了能提供 1m 长的组件外 还开发了 1 5m 长的组件 Magnum 系列 Magnum 组件其长度 1 5m 在 6m 长的压力容器中可装 4 支 相当于 6 支 1m 长的 365ft2 的膜 同时膜面积可比 1m 长的膜增加 5 另外 连接点从 12 个减少到了 8 个 泄漏因此而减少 有利于提高产品水的水质 在众多有同类产品平行参与的用 户运行现场 如上海天元纺织 上海杨树浦电厂 太原钢铁厂都证明了流体的 反渗透膜具有更高的脱盐率 且能够长期保持 d 运行压力低 运行压力直接关系着能耗的高低 因此关注运行压力的高低是反渗透系统 运行的头等大事 很多现场经验反馈表明在同样的产水条件下 科氏膜需要 的压力往往比其他膜更低 细分析起来 这一点应该与其超强的抗污染性密不 可分 因为污堵程度减弱了 透膜阻力相对小一些 宏观表现即为运行压力和 段间压差更低 水质差时 科氏滤膜的抗污染能力得以充分发挥 故而运行 压力可能低更多 比如美国二十一世纪水厂的抗污染膜对比试验中 科氏抗污 染膜的进水压力就比其他品牌低了好几个 Bar 其他还有聊城东昌热电厂的科 氏滤膜比 D 公司的膜低 1 2Bar 左右 大概来讲 科氏滤膜能比其它品牌节 省 10 15 以上的运行能耗 因而能为用户降低制水成本 预处理确定预处理确定 在反渗透或纳滤系统前端 通常使用微滤或超滤作为预处理 要分析对比 微滤和超滤的不同性能 可以根据微滤和超滤的主要区别进行 如下表 4 3 所 示 表表 4 3 3 微滤和超滤主要性能对比微滤和超滤主要性能对比 项目超滤微滤 膜孔径截留分子 20000 100000 0 2um 膜通量高 稳定低 清洗前后变化不 大 膜孔结构非对称性对称性 抗污染能力强差 耐次氯酸钠能力200 250ppm0ppm 化学清洗容易不容易 消毒能力 对细菌的去除率 4 5log无 出水微生物指标 平板计数 128m l690m l COD BOD 去除能力20 60 无 出水水质好 稳定一般 不稳定 从上表中可以看出 超滤系统要比微滤系统更适合于新生水回用处理 超 滤能截留 0 002 0 1 微米之间的颗粒和杂质 允许小分子物质和溶解性固体 无机盐 等通过 但将有效阻挡住胶体 蛋白质 微生物和大分子有机物 用于表征超滤的切割分子量一般介于 1000 100 000