DMF技术在工业废水处理及回用领域的应用

DMF技术在工业废水处理及回用领域的应用编者：JoeLanderIdaWang唐亚新陈林虎【摘要】美国Duraflow公司研制了一种微滤膜使用的是最有耐强性和耐化学腐蚀性的膜管。由于其接近于超滤过滤孔径，使用这种类型的微滤膜可以高效的去除废水中的污染物，同时由于其独特的构造，可以使含有污泥颗粒的废水进入膜系统进行直接的固液分离，因此应用于目前常见的回用工艺流程里，可以省去沉淀池、多介质过滤，砂滤、碳滤及超滤等环节，在目前工业废水处理的领域里被称为“现时最有效的技术”。更进一步的来说，这项技术与现有的反渗透系统或EDR系统（频繁倒极电渗析）等其他深度除盐技术联合运用可以真正实现废水回用的目的。在工业废水处理的领域里，本产品能承受化工和机械不同的物化压力来证明它的耐操和经用，已经有许多这样的膜管运用在粗劣的环境和条件下。应用领域包括印刷电路板、电镀、钢铁、电池、半导体等，目前在全球7个国家里推广使用。在仅两年的时间里中国地区约有20余套DMF系统在废水处理及回用项目中投建和运行。【关键词】DMF微滤膜回用EDRDuraflow一、DMF技术介绍及特点1、DF膜产品及性能特点Duraflow公司研制的微滤膜显示出以下的优点：1)它的流速是市场上其他微滤膜的流速的两到三倍。2)它有滤除颗粒污染物质的能力而不会发生透漏泥颗粒的现象。3)滤膜可以承受酸性，碱性，漂白和氧化药剂的清洗。4)膜管有着耐久的质地，与一般的过滤材质相比它有较长的使用期。微滤功能是将直径大于0.1微米的固体颗粒从水中滤除。这样以分离来去除的工序是通过Duraflow的微滤膜来完成的。Duraflow的滤膜是一根一英寸直径，六英尺长（1.83米）的圆型管芯。根据过滤的废水的量来决定需要使用多少数量的这样的管芯。将这样的管芯按数量有次序地组合在一起并按照不同需求装入不同直径的圆管里面膜管就形成了。这样的膜管能承受高速流量，排污和耐压的运作。使用这种类型的微滤膜可以高效的去除废水中的污染物。膜管是圆形的又称为膜壳，根据膜壳的直径大小在膜壳内可以组装不同数量的膜芯。下面的型号说明了膜壳的大小和其膜芯的数量。型号:DF-401=膜壳中只有一根1英寸直径的膜芯DF-404=膜壳中含有四根1英寸直径的膜芯DF-415=膜壳中装有十根1英寸直径的膜芯型号:DF-415型号:DF-404DMF技术是我公司在利用该产品良好的、独特的过滤性能基础上，根据无数的小型试验，结合在7个国家多个工程的应用运行，掌握了大量的经验及参数，形成了一套废水处理工艺流程及处理系统。DMF的技术是将机械化的微滤过滤工序结合有效的化学药剂处理，使水中的污染物沉淀分离来达到很好的废水处理效果。DMF的系统还使用Duraflow自制的化学药剂，在废水处理过程中可以掌握重金属去除率，提高通量，从而确保了过滤效率，并且对膜系统来说可以减少机械保养的次数。由于DMF在高流速，少清洗，出水好，耐用力强方面占了优势，使得DMF的出水完全无疑的可以用在反渗透的系统上而得到有效的去盐，出纯水（作回用水）的理想效果。2、DMF处理工艺流程及说明1)DMF系统前处理进入DMF系统的废水根据DMF系统所需进行分流，分流后的废水进入均衡收集池。废水进入均衡收集池前可以用细格栅网拦截大的颗粒物质和条带类物质以减少对泵的损坏。提升泵将废水从均衡池里泵至pH调节系统。一般很难通过一个反应池来精确调整pH值所以DMF系统中设有两个反应池。前一个pH调节池功能为pH的主要调节，后一个pH调节池功能为pH的精确微调，添加药剂进行化学反应。在这道工序中废水中的污染物便分解出来了。2)DMF处理系统DMF系统包括浓缩池和DMF膜处理装置两大部分组成。浓缩池的功能主要是接收经过pH调节及混凝反应后的废水，同时接收从膜系统不断回流的浓水。在浓缩池中投加活性炭以吸附部分有机物降低COD，也可以吸附废水回流冲击产生的汽泡，在系统运行时碳的颗粒物能起到擦洗膜内表面的污垢及污泥，达到清洗膜的目的。DMF膜处理装置主要由循环泵、DF膜及膜架、清洗装置、相关控制阀门及匹配管道组成。浓缩池里的废水通过泵提升进入DF膜系统。DF膜过滤是在压力和速度的驱使下，通过多孔膜使悬浮固体物质与液体分离，错流过滤的过程。在每一个膜组列中，废水经泵抽送经过膜管的流速很高。与膜表面平行湍流，产生一个剪切作用，将沉淀在膜上的固体量最小化。过滤之后的清水称为滤液或渗透液通过排滤液管送入收集池。残留的称为浓缩液，包含悬浮固体物质流回到浓缩池里。由此进行不断地循环。3、DMF系统的技术特点DMF系统不同于其他过滤回用系统，它作为RO系统和EDR系统的前处理更有联合系统衔接方面的效益，因为它可以免去常用在回用工艺流程链上的几套过滤设备，比如沉淀池、多介质过滤，砂滤、炭滤和超滤等等。在回用工艺流程它的优点在于：1.替代上述常用回用流程链上的几套处理设施，使处理环节减少，并且节省体积空间。2.运行维护方便、简单，免去各项设备所需要的返冲洗工序，增加前处理系统处理的工作效率。3.拥有更加稳定的处理效率，不会饱和，不需要更换如石英砂、活性炭等附带有高强度工作的填料更换工作。4.完全不用担心金属沉淀物和有机物对膜的污染，因为DF膜可以接受2～5%的酸和次氯酸钠浸洗，可以采用多种方式对膜的金属沉淀物和有机物污染进行化学清洗，达到一次性恢复最佳原始理想通量，而不会随着运行和多次清洗，减少产水通量。5.DF膜拥有PVDF的膜材质，拥有较长的使用寿命。一般情况在3～7年，如果使用规范的话，则使用期将更长。6.DF膜拥有0.1um的膜孔径，100%截留SS等污染物质，经过DF膜过滤的出水SDI值将小于2，重金属及铁等金属离子可以除到一个极限低的值，对选择性废水的COD的处理也可以完全符合进入RO系统和EDR系统的先决条件，可以更加有效的延长RO膜和EDR系统的使用寿命。4、DF膜使用的领域及进出水水质要求DF膜目前使用成熟的领域主要在电镀、印刷电路板、钢铁酸洗水、电池电源行业、金属表面处理及喷涂等行业。主要的处理对象是以重金属为主的废水，主要适用于处理回用方面。DMF系统进出水对比表污染物ContaminantDMF的进水FeedtotheDMFDMF的出水TheDMFOutputpH2.0–10.09.0–10.0溶解颗粒TDS300–1200mg/l400–1500mg/l悬浮颗粒TSS20–100mg/l1.0mg/l(SDI2)有机化合物COD200–400mg/l50–75mg/l铜Cu5–50mg/l0.1mg/l镍Ni0.5–1mg/l0.1mg/l二、DMF系统在钢铁酸洗水处理中作为EDR系统回用的前处理（浙江嘉善某钢铁厂）1、项目概况浙江嘉善某钢铁厂，每天酸洗废水产水量约为600吨/天，主要污染物包括铁、锌、磷、酸、COD等。在采用回用技术之前，该厂的废水都是进行混合化学处理之后排放到外部接纳水体，虽然基本做到达标排放，但水中仍然有部分的污染物持续流向自然水体，对自然水环境带来很大的污染危害。为了减少对自然水环境的污染，同时使部分废水达到回用目的，该厂对600吨/天的酸洗水进行单独收集，采用了“DMF+EDR”技术进行处理和回用，实现了50%的回用率。同时DMF系统对铁、锌等金属的去除率比原有的系统提高几倍，基本达到零排放。对COD也有很好的去除效率，保证了EDR系统的有效回用。该系统自2007年底运行至今，运行非常稳定，其回用水量达到每天300吨/天，实现了环境效益和经济效益的双重回报。2、采用的处理及回用工艺流程3、工艺流程说明1)DMF系统前处理进入DMF系统的废水根据DMF系统所需进行分流，将含油废水分流进入另外的废水生化处理系统进行处理排放，其他以酸洗废水为主的废水进入均衡收集池，主要污染物包括铁、锌、磷、酸、COD等。废水进入废水收集池前一细由格栅网拦截大的颗粒物质和条带类物质。在池中加碱进行初步的pH的调节，调节pH到5～6，同时在池内加以曝气搅拌均匀，使二价铁氧化为三价铁。然后由提升泵泵至pH调节系统，调节pH在9左右，使铁、锌离子可以在两者最佳pH值沉淀，同时由于铁离子存在，可与磷酸根结合形成磷酸铁沉淀得以去除磷。2)DMF处理系统该DMF系统包括浓缩池和DMF膜处理装置两大部分组成。浓缩池为10m3的玻璃钢罐，收集经过pH调节之后的污水。在浓缩池中定时定量投加活性炭。活性炭的投加量为20kg/天。DMF膜处理装置主要由循环泵、DF膜及膜架、清洗装置、相关控制阀门及匹配管道组成。通过循环泵，将浓缩池里的含污泥颗粒废水送进DMF系统进行过滤处理。在循环泵压力和速度的驱使下，污泥和水在DMF系统得到彻底的分离，产水侧进入后段的中和池。管内循环浓缩液重新回到浓缩池。当浓缩池里的污泥体积浓度达到40～50%时就会在一定程度上影响膜的通量，这时便开始排掉一部分泥然后再重新启动系统。系统采用36支DF415膜，每支膜的理论产水通量为1.14吨，则每小时的处理流量约为41吨。但膜在运行初期其产水通量每支会达到1.5～1.6吨/小时，随着运行的时间的增加，其产水通量会缓慢下降，一般下降到每支0.8吨左右时开始进行化学清洗。该DMF系统，从刚开始的最佳运行产水通量1.5～1.8吨/小时下降到0.8吨/小时，约经历7～10天。（其具体处理工艺说明见DMF工艺流程说明）当通量下降到设定的清洗值时，就需要清洗DMF系统。采用硫酸或次氯酸钠对DF膜进行清洗，可以到达清除重金属沉淀物或有机物污染。该厂选择DMF系统是因为DMF系统具有流程少、无反洗、化学清洗周期较长、膜寿命长、占用空间小、延长后段处理系统的使用寿命等优点。3)EDR深度脱盐处理系统清水通过重力流到下一级中和调节池进行pH调节。然后通过泵送至频繁倒极电渗析（EDR系统）进行除盐深度处理，达到净水回用的目的。EDR的预处理要求没有RO那么严格，同时其脱盐率范围广。该厂选择EDR系统作为深度除盐工艺，是在充分考虑了该厂进水废水水质及回用情况来决定的。因为该厂的酸洗废水中的COD值大部分为可溶解性的COD，通过初期的DMF小试系统测试，对COD的去除不太稳定，分析主要原因是仅靠0.1um的孔径对混凝之后的废水过滤，不能稳定的做到满足进入RO系统的先决要求，同时该废水中电导率比较高，最高时甚至可达到6000～8000us/cm，所以设计公司和该厂最终考虑选择对COD和进水电导率适应范围更加广泛的EDR系统。4、效益指标1)环境效益指标以下数据根据该厂所管辖的环境检测站提供的数据整编。指标分类pHCOD（mg/L）Zn（mg/L）Fe（mg/L）SS（mg/L）P（mg/L）电导率（us/cm）进水1.5～1.7111～25032～45200～600120～16016～243600～6000DMF出水6.2～7.3100～1200～0.15010～170.15～0.222700～4000EDR出水5.2～7.440～560～0.18000.05～0.1865～245EDR浓水6～7.4150～250〈0.3〈0.1〈20〈0.55000～7500以前执行排放标准6～91002.0/700.5/目前执行排放标准6～9501.02.0300.5/说明：1)、目前该厂排放标准按照《电镀污染物排放标准》（GB21900-2008）执行（COD指标除外），EDR浓水排放进入管网进入该区污水厂进行深度处理，对金属离子等有限制要求，而对COD的要求是小于500mg/l，因此EDR浓水刚好能满足其排入要求。2）、以前化学处理排放标准为《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中的一级排放标准。2)运行成本指标及比较1.采用“DMF+EDR”回用处理系统后的运行成本：A：前段化学处理加DMF系统药剂加电费运行成本：3～4元/吨水B：后段EDR系统运行成本：2元/吨水污水运行处理成本约5～6元/吨水。则每天的运行成本为：600吨/天×5.5元/吨=3300元/天同时每天排污费为：300吨/天×1元/吨=300元/天但节约以自来水作为水源