中水回用系统优化研究

时间：2024-07-28

吴延锐，赵红洲，于磊，毕凤红，王稳

（山东铁雄新沙能源有限公司，山东巨野 274900）

1 背景

山东铁雄新沙能源有限公司为配套干熄焦装置，于2016年建设了深度处理中水回用系统，设计处理量为3600m3/d，产水作为循环水系统的补充水，主要工艺流程包含锰砂和多介质过滤器、超滤、纳滤、反渗透等。系统运行三年来，先后出现了超滤、纳滤、反渗透污堵快，纳滤、反渗透后絮凝等问题，导致化学清洗频率高；一台超滤反洗，超滤产水停止，有效运行时间减少，回收率低等问题。

2 主要参数

1）超滤过滤精度在 0.005～0.1μm，截留分子量为1～500K道尔顿，对水体中的颗粒物、胶体、细菌、病毒、大分子有机物等污染物有很好的去除效果，本系统有3套超滤装置，每套产水量在90m3/h。

2）纳滤过滤精度在1～5nm，主要的作用在于过滤二价离子，给反渗透减轻压力，本系统有3套纳滤装置，每套纳滤产水量在64m3/h。

3）反渗透过滤精度在0.1nm，能够拦截除了水分子之外的所有物质，脱盐率较高，本系统有3套反渗透，每套产水量在50m3/h。

为保护深度处理中水回用装置，在保证系统安全运行的情况下，根据装置设计及实际运行情况，对进水泵变频器、精密过滤进行了改造，通过摸索，实现了过滤装置在线检修和更换滤芯，超滤反洗不停机运行，提高了深度处理中水回用的处理效率，延长了膜使用寿命，实现了系统平稳运行。

3 原工艺流程

生化处理后的废水经过高级氧化进一步降低COD 和氨氮后，进入深度处理中水回用装置，首先进入锰砂过滤器，除去水中悬浮物、胶体及铁离子等，出水进入多介质过滤器（适用于浊度1～10NTU），进一步去除水中的悬浮物和胶体，降低水的浊度和SDI，再进入外压式超滤膜系统，超滤产水进入超滤水箱经过高压提升泵进入纳滤系统，除去水中的二价离子，脱盐率约50%，产水进入纳滤水箱，经过提升泵、高压泵，进入反渗透系统，脱盐率约95%，产水补充至循环水系统。如图1所示。

图1 深度处理工艺流程简图

4 改造优化

4.1 多级过滤

原设计超滤前有100μm 的自清洗过滤器，纳滤、反渗透前各有一台5μm 的保安过滤器，超滤前的自清洗过滤器拦污能力有限，造成超滤污堵快，反洗周期短，化学清洗频繁；纳滤、反渗透5μm 保安过滤只有一台，每次更换滤芯时需要停运；纳滤、反渗透开停机都需要程序性冲洗，浪费水源；由于焦化废水的特殊性，超滤后产水经常会出现后絮凝的状况，导致纳滤进水浊度高、段间压差增大，纳滤运行状态不佳，5μm滤芯更换周期最短为4h，开停机及更换滤芯时间长，设备有效运行时间短，纳滤产水少。由于系统杂质较多，污堵严重，也导致反渗透运行压力升高，浓水量增大，反渗透也会出现不同程度的污堵，产水量最小只有600m3/d。

针对以上问题，在操作方面优化的基础上，尝试在超滤前增加50μm 大流量滤芯过滤器两套，一用一备，根据滤芯的运行压差（0.1MPa）更换滤芯，更换下来的滤芯用盐酸浸泡，清水冲洗后可以重复利用。

超滤产水箱后增加10μm 保安过滤器一用一备，防止水箱产生的后絮凝物进入纳滤污染纳滤膜；在每台纳滤前增加一台5μm 保安过滤器，实现不停机更换滤芯，增加运行时间，提高处理水量。

每套反渗透的各增加一套保安过滤器，实现不停运更换滤芯，增加正常运行时间，提高回用水量。改造后流程。如图2所示。

4.2 超滤反洗变频改造

原设计在一套超滤反洗时，为保护超滤膜，设计当进水压力达到0.25MPa，锰砂过滤器、多介质过滤器自动泄压，进水直接排放至地沟变成废水，导致另一套超滤停止运行。一方面超滤反洗水使用超滤产水，另一方面反洗时所有超滤停止运行不产水，导致超滤水箱液位低，无法满足自身和后续需求，导致纳滤系统、反渗透系统经常因为上一级水箱液位低停运。

图2 改造后工艺流程简图（标虚线处为本次改造处）

本次改造将三台供深度处理中水回用供水泵增加变频器，实现一台超滤反洗时，变频器根据压力自动调整变频，保证另外一台超滤正常运行，不仅提高了超滤系统的正常运行时间，也使超滤产水量满足了后续处理要求。

上述改造后系统产水量由原来的最大1200m3/d 增加到现在的平均2100m3/d。