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水资源短缺是威胁到可持续发展的一个主要问题。本文以首钢污水处理厂的回用水(冶金污水)为水源,应用超滤——反渗透双膜技术制取除盐水,对超滤膜在首钢这种特殊的冶金废水回用中的可行性进行了评价。
在小试的基础上进行了现场中试实验以研究工艺可行性并确定运行参数,结果表明:
(1)超滤的产水浊度<0.2NTU,SDI<2,可以满足反渗透的进水需要。反渗透平均产水电导12~14μS/cm,平均脱盐率>98.6%,回收率75%,符合首钢回用水除盐工程的设计要求。说明双膜技术应用在首钢冶金废水回用中是可行的。从而可以确定除盐水站基本工艺为超滤-反渗透。
(2)国产超滤膜产水水质与进口超滤相差不大。其产水SDI<1.5,平均浊度0.12,浊度截留率>94%,产水水质较好,膜通量基本稳定在65LMH左右,跨膜压差稳定在0.02MPa左右。实验结果表明超滤作为首钢冶金废水回用水的RO预处理设备是可行的
接着对超滤膜污染的原因和控制方法进行了分析,通过小试和中试实验,确定了超滤膜污染的控制方法,并优选出合适的运行药剂。
(1)实验证明,定期反冲洗能除去运行中超滤膜表面的大部分污垢,且加氯反洗对膜性能的恢复非常有效。长期运行时,需要按时进行化学清洗以消除不可逆污染。
(2)原水杀菌采用5mg/L的NaClO,絮凝采用5mg/L的FeCl3,同时添加5mg/L的硅藻土,阻垢分散剂为PTP-0100、加药量4~5mg/L时系统运行稳定,产水水质好,膜污染速度慢。
然后,根据上述实验结果,分别利用国产超滤(殴梅塞尔SFR-2860)、进口超滤膜(海德能HYDRAcap60)、科氏反渗透膜(TFC8822HR-365)和陶氏反渗透膜(BW30-400)做了工程方案的设计,并选择了配套的加热、加药、清洗、反洗、供电和自动化控制系统。最后,对不同设计方案进行了经济技术比较。经济分析结果表明:
(1)选用国产超滤时,总投资成本1806.73元/(m3·d),运行成本1.425元Ⅰ/m3,总生产成本2.141元/m3,投资回收成本0.716元/m3。对运行费用影响较大的是:电耗、超滤膜更换、药剂、反渗透膜更换费用。
(2)国产超滤膜本体投资比进口少近167.2万,仅为进口超滤膜投资的28%,其换膜费为0.19元/m3,仅为进口超滤的一半。因此,国产超滤的应用对我国的环保事业是非常有意义的。
膜法回收冶金废水为首钢缓解用水紧张和实现零排放开辟了一个新的有效途径。由于国产超滤膜具有成本较低的优势,会在工业废水、生活污水资源化方面具有良好的发展前景。