超滤反渗透在纺织染整废水回用中的应用

32工业技术　　我国水资源短缺和水污染形势十分严峻，属于水资源短缺的国家。解决水资源缺乏的主要办法分为三种，即节水、蓄水和调水。而节水是三者中最可行和最经济的。节水主要有两种手段：总量控制和再生利用。中水利用则是再生利用的主要形式，是解决水资源短缺的最有效途径。　　纺织染整业是我国排放工业废水量较大行业，每年排放废水量达9亿多吨，其中印染废水排放量占纺织工业废水排放量的80%。为防止污染，国家倡导全国节能减排，纺织染整行业废水再利用是行业节水的重要举措。　　反渗透技术是近几十年来兴起的水处理技术，具有脱盐率高、环保、适应水质范围广等特点，广泛应用于地表水回用、海水淡化、印染和电镀废水回用等水处理领域。　　珠海某纺织染公司为了节约生产工艺用水，同时也为了减少印染废水的排放量，决定采用超滤+反渗透技术对污水站出水进行深度处理，并将反渗透的产水回用到印染工艺中。1　染整废水排放水质和染色用水水质　　珠海某纺织染公司现有一套日处理1400m3印染废水处理站。1.1　污水站进水水质　　COD：400--600 mg/L；氨氮：30--50 mg/L；BOD：176 mg/L；PH：5--10；色度：500--1000倍。1.2　污水站出水水质　　经污水站配套工艺设备处理后，出水水质达到《纺织染整工业水污染物排放标准》GB4287-2012中表1标准。　　COD：100 mg/L；氨氮：20 mg/L；BOD：25 mg/L；SS：60 mg/L；PH：6--9；色度：70倍。1.3　中水回用水水质和水量1.3.1　回用水水质　　根据该公司提出的染色车间工艺用水水质要求如下：　　COD≤15 mg/L；色度0倍；硬度≤50 mg/L；电导率≤100μs/cm；PH 值6～8；铁离子≤0.3 mg/L；锰离子≤0.1 mg/L；浑浊度≤1 NTU；肉眼可见物（无）；溶解性总固体≤1000 mg/L。1.3.2　回用水水量　　该回用水项目设计进水水量为：1400m3/d；设计出水水量为：700m3/d；　　整个系统回收率：约50%。2　工艺流程设计说明　　该项目回用水处理工程采用超滤（UF）+反渗透（RO）主体处理工艺，工艺流程核心是反渗透处理单元，该单元的处理原理是在压力的驱动下，使废水中的水从反渗透膜中透过成为可回用的水，而不能透过的盐分及少量的有机物将保留在浓缩液中。　　回用水工艺流程设计如下：　　排放缓冲水池---一级提升泵---原水集水池---二级提升泵---机械过滤器---活性炭过滤器---100um袋式过滤器---超滤主机装置---超滤产水水箱---三级提升泵---过流式紫外线杀菌器---5um精密过滤器---高压泵---反渗透主机装置---回用清水水池2.1　反渗透预处理工艺设计超滤+反渗透在纺织染整废水回用中的应用邹升平（佛山市腾源环保科技有限公司,广东佛山528300）摘　要：在达到《纺织染整工业水污染物排放标准》GB4287-2012表1标准排放的染整废水，通过超滤+反渗透技术处理后达到染整车间用水水质的要求。经实践经验证明，出水水质稳定。对企业在经济、环境和对社会效益产生了积极影响。关键词：染整废水；超滤技术；反渗透技术；中水回用DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.03.026为减轻反渗透单元的处理压力，在反渗透处理前增加了超滤单元，超滤能截留0.002～0.1微米的颗粒和杂质，有效阻挡住胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物。为了避免废水中所含的杂质污染超滤膜元件，影响系统的稳定运行和膜元件的使用寿命，必须对进水进行有效的预处理。因此，前处理系统增加了机械过滤器、活性炭过滤器、袋式过滤器等预处理单元，并适当投加了还原剂、絮凝剂、杀菌剂、阻垢剂等药剂。　　经过反渗透的预处理工艺设备处理后，废水中SDI（污染指数）＜5。　　反渗透预处理主要设备配置如下：　　达标排放缓冲水池，V=5m3，1座；原水集水水池，V=200m3，1座；一级提升泵，ISW100-100，2台；二级提升泵，ISW100-200A，2台；过滤器反洗泵，ISW150-250，1台；加药装置，Q=0-100L/h，5套；机械过滤器，Q=30t/h，2台；活性炭过滤器，Q=30t/h，2台；100um袋式过滤器，Q=30t/h，2台；超滤装置，产水Q=50t/h，1套；超滤膜元件，SFP-2860，28支；超滤反洗泵，ZS80-65-125/9.2，1台；超滤缓冲水箱，V=30m3，1座；三级提升泵，CDLF65-20-2，2台；5um精密过滤器，Q=35t/h，2台；过流式紫外线杀菌器，Q=50t/h，1台。2.2　反渗透系统工艺设计　　反渗透系统包括：反渗透主机设备和反渗透化学清洗系统。　　反渗透主机装置：反渗透主机设备主要由反渗透膜、高压反渗透膜容器及相应的管道、阀门配件等组成。　　化学清洗装置：化学清洗装置主要由化学清洗水泵、清洗水箱、3μm精密过滤器和管道阀门组成。　　反渗透主机安装方式：本项目中反渗透主机采用的是一级一段两组安装方式，两组膜壳组件为镜向排列。　　反渗透系统主要设备配置如下：　　高压泵，CDLF65-60，1台；反渗透装置，Q=30t/h，1套；抗污染反渗透膜元件，BW30-365-FR，50支；清洗水泵，CDLF65-20-2，1台；化学清洗水箱，V＝3m3，1座；3um精密过滤器，Q=60t/h，1台。3　反渗透进水、产水和浓水示意　　染整废水的水质通常比常规水体差，导致反渗透的化学清洗周期相对短，设计为3 个月左右。单级单段的设计，使反渗透系统在清洗时能够保证膜清洗效率和效果。系统的进水电导率在回流后会增加很多，进水的渗透压会升高，提高了泵的扬程，对比印染废水的恶劣水质，是个优化的选择。4　中水回用系统运行数据如下图　　根据现场实际运行情况来看，该项目运行数据平稳，进出水水量控制在合理范围内，出水水质稳定达标。符合珠海某纺织染公司染色（下转第65页）65能源技术影响，纵向风化裂隙较为发育，在对下部风氧化带砂岩含水层勘探中，发现部分漏水点，漏水率达58.3 %，且漏水位置皆为风氧化带与断层附近，因此“底含”水体极易通过构造裂隙与风化裂隙进入下部含水层，另外由于“底含”水流方向自东向西流动且流速大，风井井筒受水力冲击作用向水流运动方向偏斜。 3　治理研究3.1　治理思路与技术　　本着不影响矿井生产、保证矿区工作人员生命安全以及长期治理修复的原则，根据上文山东某矿偏斜原因分析，修复治理可从井壁、水体、土体三个方面入手[4]。　　对于井壁而言，一般通过增加井壁自身强度和提高抵抗地层受力变形能力的方法来加固井壁，现有方法是向内部井壁变形最大地段安装卸压槽以及增加井壁壁厚的方法进行治理，其技术在鲍店煤矿北风井取得良好效果。但由于山东某矿仅有一风井，为不影响生产，并且卸压槽随井壁下沉要随时检修管道，相对费时，故不能适用于该矿治理；而针对水体治理，一般通过人工注水维持偏斜前水位的方法，花费太高且影响生产，故不太适用于工业广场内井筒修复；然而针对土体变形治理井筒偏斜，注浆技术通过加固松散地层，改变地层岩性，封堵地下水水力通道的方法取得较大成功，施工方案较为可行。现有的矿井注浆修复技术分为地面注浆与破壁注浆两种注浆措施，且二者各有优劣性[4]。　　破壁注浆法是在井筒内部施工，通过井壁向外侧打孔注浆，优点在于可有效地观察到破裂部位，并且花费较少，可快速注浆加固；但是由于井筒内部施工危险性较高，操作难度大，影响矿井生产，且在20世纪80年代，采用破裂注浆技术针对张双楼煤矿主、副井偏斜破裂，虽当时治理效果较好，但没过多久便发生内壁土体剥落，井筒涌水等现象，因而破壁注浆技术更适用于井筒严重破裂紧急抢修堵水的情况，而不能作为主要的井筒注浆修复手段[5]。相反地面注浆法由于在地面开设钻孔对井筒周边地层进行加固，不影响矿井生产，且地面施工安全性较高，加固效果长久可靠，虽花费成本较高，技术难度较大，但较为专家认可。根据山东某矿偏斜情况，综合考量认为地面注浆法修复井筒偏斜较为可行。3.2　检验孔地面注浆试验　　为验证地面注浆技术实际可行性，山东某矿风井井筒旁检验3孔进行了一次地面注浆试验。　　本次地面注浆由于注浆地层为孔隙含水层，孔径较小，采用颗粒较细的水泥浆材。此次注浆采用自下而上式注浆法。 　　地面注浆试验历时一个月，松散层各含水层段均进行注浆。检验孔地面注浆试验完成后，根据地面监测站观测：井筒旁观测点在注浆后12天，监测点位向偏斜反方向运动，各监测点平均修复位移量为49 mm，风井现偏斜348 mm，偏斜修复量完成14 %，修复效果显著。　　此次地面注浆试验表明：地面注浆修复实际可行，且修复成果较为可观，可以为后续正式地面注浆修复工程以及其他该类型治理工程提供借鉴经验。4　总结　　根据此次对山东某矿立井井筒偏斜情况，通过对立井井筒偏斜原因分析以及修复治理技术的初步探究，得出以下结论：　　（1）影响山东某矿井筒偏斜主要层段为松散层，且主要向西偏斜。　　（2）风井偏斜主要由于冻结松散层段发生融冻，“底含”水体通过冻结孔孔壁以及下部风化裂隙与构造裂隙向下部岩层渗入，根据有效应力原理，地层应力增加，地层压缩导致井筒发生偏斜，且由于“底含”向西流动且水力坡度较大，所以井筒主要向西侧偏斜。　　（3）地面注浆针对山东某矿偏斜修复工程较适用，检验孔地面注浆试验较为成功，后续正式地面注浆可以借鉴经验。参考文献：[1]崔广心.特殊地层条件竖井井壁破坏机理及防治技术[J].煤田地质与勘探,2005,33(03):28-32.[2]经来旺等.矿区表土疏水沉降机理及其与井壁破裂的关系[J].建井技术,1998,20(01):61-64.[3]刘环宇，陈卫忠,王争鸣.兖州矿区立井井筒破坏机制的理论分析[J].岩石力学与工程力学学报，2006,26(07):2620-2626.[4]张文泉,张永双等.煤矿立井井壁破裂的机制及防治措施[J].中国地质灾害与防治学报,2011,12(04):13-17.[5]葛晓光.地面与破壁注浆治理井壁破裂灾害的工程分析[J].煤炭学报,2002,27(01):41-44.（上接第32页）车间工艺用水水质和水量的要求。理成本约为2.00元/吨水。5.2　经济效益分析　　每天产回用水按700吨计，每年减少自来水消耗量可达245000吨。5.3　环境效益分析　　按《纺织染整工业水污染物排放标准》GB4287-2012中规定COD排放浓度为100mg/L计，年减少COD排放量约为24.50吨。6　结论　　通过超滤+反渗透技术在珠海某纺织染公司废水回用项目中的应用，验证了该技术的可行性，实现了印染废水的资源化利用，使企业回收了优质的水资源，同时极大地减少了印染废水的排放，具有明显的经济效益和环境效益。参考文献：[1]陶氏化学.《反渗透和纳滤膜元件产品与技术手册[S].2011版.[2]陶氏化学.《陶氏超滤膜产品与技术手册》[S].[3]仲惟雷,彭立新,余锋智,邹升平,王刚.反渗透技术在印染废水回用中的应用[J].2014.[4]徐丽嵘,平丽.反渗透技术在印染废水回用处理中的应用分析[J].2012.5　效益分析5.1　运行费用分析　　该项目运行产生的费用主要为电费、药剂费、耗材质和人工费。经计算本工程运行电费为0.76元/吨水，药剂费用为0.57元/吨水，耗材费用为0.27元/吨水，人工费用为0.40元/吨水。合计每吨水处