基于浸没式超滤膜的循环冷却水排污水回用技术

高培

（山东省环境保护科学研究设计院有限公司，山东 济南 250013）

化工行业的污水排放量排名一直居高不下，如果可以将处理后达标的废水循环利用，可以大量地节省水资源，为绿色生产节能出自己的一份力，降低工厂的生产成本。有些化工厂因为生产要求的特殊性，排放的污水含盐量过高，这些工厂产生的污水在排放之前就应做好回收处理，污水排放不达标的工厂需要更换原本的污水排放装置，采用生物技术进行再生处理，解决污水无法回收的问题[1]。

利用循环冷却水系统把排放后的污水进行补充水回用过滤，降低污水的排放量，增加水的利用率。常规的物理方法处理的污水含有很多防腐剂和除垢剂等化学成分，化学方式处理污水虽然去除了水中有害的化学物质，但是却容易留下大量的盐，将污水排放出去还是容易造成环境污染，按照我国现在每小时平均200t-350t 的污水排放量，对环境造成的破坏几乎是不可逆的。很多工厂只能将污水排放到特定的污水处理厂进行处理，费用高昂且每日的处理量是有限的，使用浸没式超滤膜的循环冷却水进行污水处理，可以轻松的实现无污染残留排放，具有长久的利用优势。

1 优化超率装置过滤器

在工业生产的过程中，生产机械和设备会散发大量的热能，及时地进行冷却才能保证正常的生产，冷却水就是用来保证工程正常生产的重要部分[2]。冷却水在使用过程中会蒸发一部分，因此需要不断的加入新的水来维持冷却效果，水蒸气的蒸发是不会带走水中的盐分的，因此，冷却水随之使用时间的增加，含盐量也不断增加，针对循环水中含盐量高的特点，使用渗透法可以去除水中大部分的盐分，反渗透装置的排污流程如图1 所示。

图1 循环水反渗透排污流程

如图1 所示，与传统方法相比，浸没式超滤膜的循环冷却水排污水回用技术有两次机组水循环系统，两次过滤。可将水中的含油量和含盐量降低到1mg/L，反渗透技术的运用正是为了达到这种目的，反渗透技术原本是为了解决淡水量不足的问题，在高压渗透的压力下将水和其他物质进行物理分离，将反渗透装置应用到污水过滤中，应先优化过滤器，在进入高压泵进行反渗透之前，使用过滤器进行过滤，将直径为1 微米以上的物质过滤出去，保证脱盐处理的水质稳定。过滤杂质越多阻力也会随之增大，为保持进水和出水的压力差可达到0.05Mpa 以上，应经常清洗过滤器。反渗透组件是反渗透技术提高脱盐率的关键，反渗透组件的膜组采用浸没式超滤膜，化学稳定性和脱盐率都很高[3]。

污水出游的工艺工分为三步，基于油脂的密度首先采用沉淀方式进行第一步脱油，在脱盐后的污水中加入混凝剂，混凝剂可以快速达到油水分离的效果，油脂和油脂中包裹的杂质会迅速的漂浮在水表面，通过二次机器过滤将油脂和杂质过滤出去，使用硬颗粒过滤介质吸附水中的剩余油脂，将污水中的油含量降低到小于3mg/L 后再使用浸没式超滤膜进行悬浮微粒去除，水中的盐和油脂去除之后，再分离出有害的细菌和有机物质，最终将油含量和浊度降低到符合排放要求。

2 采用二级超滤膜进行COD 去除

通过上一步基础的脱盐脱油处理，可以通过二次的过滤系统进行进一步的杂质处理。浸没式超滤膜排污水回用使污水在反渗透作用截留杂质，在此过程中，去除水中的溶解于水的溶解盐，而细菌病毒和油脂物质只能去除一部分，想要达到污水有害物质的去除率在97%以上，需要提高出水的电阻率。电阻率至少达到0.5 M°cm 才说明污水可以进入循环利用阶段，一级除盐工艺在用反渗透方法，整个污水处理的过程在常温环境中进行，污水在淡化盐分和去除有害物质的过程中，没有发生任何化学物质的改变[4]。但进行COD 去除就要使用化学药剂和酸碱综合，化学药剂使用不当容易在使用过程中引发二次污染，传统的处理方法就经常造成化学废液有害物质超标，在一级脱盐的废水中再次加入混凝剂，再加入0.2Mg/L 的助凝剂，使用机器进行快速搅拌，等待混凝剂和助凝剂与废水充分融合之后，静置沉淀促进絮体的沉降[5]。COD 去除后，循环水的浊度在一定程度上也会降低。

3 测试实验

为了验证本文提出的循环冷却水污水排回用技术的污水处理能力，设计对比实验，对比MBR 膜法排污水回用技术、活性炭过滤技术和本文的循环冷却水污水排回用技术的污水处理能力。

3.1 实验准备

实验地点为某污水处理厂，原水温度控制在25℃-30℃之间。最为实验对象的污水储存在三个高效澄清池中，编号分为1号池、2 号池、3 号池。使用的实验装置名称有污水抽吸泵、次氯酸钠清洗泵、抽吸控制阀门、酸化学清洗泵、鼓风机、供水控制阀门和反洗箱。装置简易示意图如图2 所示。

图2 实验装置示意简图

过滤实验装置的膜组件使用的是苏科的PTFE－MB 膜组件。需要5 个膜通量为25～35 L/(m2·h)的SPMW－13128 膜组件，每组实验使用20m2的膜组件。共需要3 组膜组件，膜组件的具体参数如表1 所示。

表1 PTFE－MB 膜组件的规格和参数

在实验中，每天进行一次滤池进出的水量和出水的水质。水温采用温度计进行检测，系统每天将膜压、温度和耗电量等数据显示出来，以便随时进行调试。

3.2 实验结果与分析

使用型号为2I00N 的浊度仪进行浊度测定，对比三个水池中的污水经过排污水回用技术处理后的浊度。实验结果如图3所示，通过三种方法对同样污染程度的污水进行排污水回用技术处理，本文设计的循环冷却水排污水回用的方法在第4 天就将污水中的有害物质排除干净，进水浊度在2.5NTU 的条件下，本文方法的去除率高达90%以上，而MBR 膜法排污水回用技术将浊度从2.5NTU 降低到0.5NTU，去除率为80%，而活性炭过滤技术的污水处理技术与MBR 膜法排污水回用技术差不多，在第2 天到第3 天还出现了浊度上升的现象，排污效果十分不稳定。

图3 浊度效果对比

COD 为污水处理中衡量水中有机物含量的指标，有机物中如果不溶性COD 含量太高，则即使污水达到排污标准也可能无法循环利用，因此，在本次实验中，还检测了水中COD 含量，实验结果如图4。

图4 COD 含量去除效果

由图2 可知，本文设计的方法将初始80mg/L 的COD 含量在实验时间内降低到了10 以下，并且去除过程是平滑的下降曲线。MBR 膜法排污水回用技术在降低COD 含量的最终结果是由80mg/L 降低到30mg/L，COD 含量依旧在15 mg/L 以上，不符合排放的标准。而活性炭过滤技术的污水处理技术也没有将COD 含量降到标准范围内，这两种方式处理后的污水很大程度上依旧不能循环利用，造成能源的浪费。

结束语

本文对冷却水的排污水回用技术的提升起到了推动作用，浸没式超滤膜的使用后增加了过滤效果，降低了污水的浊度，平衡了污水的酸碱性。在污水处理的过程中减少了二次污染，污水处理能力比传统方法更高，符合当下环保绿色的生产主题。