中水(reclaimed water)是指各種排水經(jīng)處理后，達(dá)到規(guī)定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，可在生活、市政、環(huán)境等范圍內(nèi)重復(fù)使用的非飲用水。我國是水資源匱乏的國家，人均占有量僅為0.22-0.27萬方，列世界第88位。水污染及水資源危機(jī)是制約我國經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要因素，中水回用對我國的環(huán)境保護(hù)、水資源保護(hù)、水污染防治、經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展能起到重要作用。本公司于2010年新建一座處理規(guī)模為500噸/天污水處理設(shè)備，且處理過的水質(zhì)均符合污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996)一級標(biāo)準(zhǔn);新上一套處理規(guī)模為65噸/小時的自來水二級反滲透裝置，直接排水量為26噸/小時。年產(chǎn)1萬噸高精度電子銅箔每天總計排水量約為967噸。公司本著倡導(dǎo)循環(huán)經(jīng)濟(jì)，節(jié)能減排，為此上一套中水回用工程。本研究通過工藝處理原理從技術(shù)上論證中水回用的可行性，產(chǎn)水滿足本廠回用的標(biāo)準(zhǔn)。
1.回用水質(zhì)及出水標(biāo)準(zhǔn)
中水回用的水源為水質(zhì)符合國家污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996)一級標(biāo)準(zhǔn)的排放水和自來水二級反滲透的濃水(水質(zhì)指標(biāo)見表1)。出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)見表2。
表1 UF+RO工藝進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)
表2 UF+RO工藝出水水質(zhì)指標(biāo)
2 工程應(yīng)用及研究
2.1 工藝流程
原水池→原水泵→自動疊片過濾器→超濾→超濾產(chǎn)水池→RO進(jìn)水泵→ 5μ保安過
濾器→高壓泵→反滲透裝置→RO產(chǎn)水池→供水泵→出水
本工程的進(jìn)水水質(zhì)為符合國家污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978-1996)一級標(biāo)準(zhǔn)的排放水和自來水二級反滲透的濃水。各設(shè)備的說明如下：
1)自動碟片過濾器
自動疊片過濾器薄薄的特定顏色的塑料疊片兩邊刻有大量一定微米尺寸的溝槽。一串同種模式的疊片疊壓在特別設(shè)計的內(nèi)撐上。通過彈簧和液體壓力壓緊時，疊片之間的溝槽交叉，從而制造出擁有一系列獨特過濾通道的深層過濾單元，這個過濾單元裝在一個耐壓耐腐蝕的濾筒中形成過濾器。去除污水中未去除的懸浮物和顆粒雜志。在過濾時，過濾疊片通過彈簧和流體壓力壓緊，壓差越大，壓緊力越強。保證了自鎖性高效過濾。液體由外緣通過溝槽流向疊片內(nèi)緣，經(jīng)過18-32個過濾點，從而形成獨特的深層過濾。過濾結(jié)束后通過手工或液壓使疊片之間松開進(jìn)行手工清洗或自動反沖洗。
過濾器共有兩種運行狀態(tài)：過濾狀態(tài)和反洗狀態(tài)。在過濾狀態(tài)下，原液從外面通過疊片，過濾疊片在彈簧力和液力的作用下被緊緊地壓在一起，雜質(zhì)顆粒截留在疊片交叉點，經(jīng)過過濾的液體從過濾器中流出。
當(dāng)?shù)竭_(dá)一定壓差時或時間，系統(tǒng)自動進(jìn)入反洗狀態(tài)，控制器控制閥門改變水流方向，反沖水壓拉升彈簧使疊片被松開，位于SPIN KLIN 柱上的噴嘴沿切線噴射，使疊片旋轉(zhuǎn)，將截留在疊片上的雜質(zhì)沖洗甩出。
2)UF裝置(2)
超濾裝置采用中空纖維膜組件，具有出水水質(zhì)好、透過量大等特點。能進(jìn)一步去除水中的懸浮物和膠體硅，及其他加大分子的物質(zhì)(蛋白質(zhì)、核酸、多糖等)以及細(xì)菌、有機(jī)物等雜質(zhì)，更加有效降低SDI值，為反滲透減少去除壓力，從而被稱為反滲透的最佳預(yù)處理單元，可以有效延長反滲透膜壽命。確保后續(xù)設(shè)備的正常運行。
3)保安過濾器
保安過濾器的作用是截留原水帶來的大于5μm的顆粒，以防止其進(jìn)入反滲透系統(tǒng)。這種顆粒經(jīng)高壓泵加速后可能擊穿反滲透膜組件，造成大量漏鹽的情況，同時劃傷高壓泵葉輪。過濾器中的濾元為可更換式，當(dāng)過濾器壓差大于設(shè)定值時，應(yīng)當(dāng)更換。
4)高壓泵
反滲透給水泵是反滲透的主要運轉(zhuǎn)設(shè)備，為反滲透裝置的運行提供動力來源。
5)加阻垢劑裝置
為了保證膜元件表面不結(jié)垢，保證膜的長期運行效果，延長膜的使用壽命，本工程在反滲透裝置前設(shè)置阻垢劑加藥裝置。通過延緩鹽晶體成長來推遲沉淀的過程，促使晶體不會形成一定大小和足夠的濃度而沉降下來。同時阻垢劑有分散劑作用，能使反滲透濃水中難溶鹽或沉積在膜表面上污物，隨濃水排到反滲透裝置外。
6)加還原劑裝置
因反滲透膜對余氯非常敏感，要求進(jìn)水余氯≤0.1ppm，故需在保安過濾器后投加還原劑，使其產(chǎn)水余氯≤0.1ppm，保護(hù)反滲透膜不被氧化。
7)RO裝置
二段RO裝置組合式組裝，每套選用一臺高壓泵并聯(lián)供水。本系統(tǒng)的反滲透裝置組件的組裝形式是由第一段膜組件排出的濃水再進(jìn)入第二段膜組件進(jìn)行處理，這樣的組裝形式進(jìn)一步提高膜系統(tǒng)排出的水回收率，從而降低了設(shè)備總投資。
8)反滲透清洗裝置(與超濾裝置合用)：
清洗裝置由清洗水箱、清洗水泵、清洗過濾器等組裝而成，用以滿足反滲透裝置的循環(huán)清洗及藥劑的過濾，滿足單套反滲透裝置一次清洗用的藥劑量。經(jīng)過長期運行，反滲透膜面上會積累各種污染物，從而降低反滲透裝置的性能(產(chǎn)水量和脫鹽率)，進(jìn)水與原水壓差升高。因此除日常的低壓沖洗外，還需設(shè)置一套清洗裝置，定期進(jìn)行化學(xué)清洗，一般一年應(yīng)進(jìn)行2-4次(視實際而定)。
本系統(tǒng)配置一套化學(xué)清洗裝置，其流程如下：
清洗水箱 → 清洗泵 → 清洗過濾器 → 反滲透裝置（↑ 循環(huán) ↓）
2.2 控制系統(tǒng)
本工藝控制系統(tǒng)采用上位機(jī)+可編程控制器(PLC)+現(xiàn)場儀器儀表箱構(gòu)成的控制系統(tǒng)對整個工藝過程進(jìn)行全自動控制，正常生產(chǎn)時可達(dá)到無人值守。該系統(tǒng)用于對整條生產(chǎn)線的集中控制和管理，通過對過程組態(tài)能夠設(shè)定并能即時顯示整條生產(chǎn)線上所有的工藝參數(shù)和設(shè)備的運行參數(shù)。
2.3 進(jìn)出水質(zhì)對比表
通過實驗對回用水量及進(jìn)出水質(zhì)電導(dǎo)率對比如下
表3回用水量 m3/d
表4出水電導(dǎo)率對比表 us/cm
由以上可以看出，膜的回收率及脫鹽率分布為70%和89%，出水水質(zhì)滿足工藝生產(chǎn)需求。
3.處理效果及經(jīng)濟(jì)分析
采用雙膜法處理的水質(zhì)滿足生產(chǎn)要求，技術(shù)上可行。采用本中水回用工程能夠節(jié)約污水排水676噸/天。排污量由原來的967噸/天，減少為290噸/天(新水價為2.65元/噸)。年節(jié)約資金約60萬元。
4.結(jié)語
銅箔是新興行業(yè)，如何做好企業(yè)的節(jié)水工作是一個重要的研究。我公司采用的UF+RO法回收水資源達(dá)到了節(jié)約水資源的問題，又產(chǎn)生了一定的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益，為其他類似企業(yè)提供節(jié)約水資源的借鑒基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)：
1王炳強、催樹宣 反滲透膜法處理城市污水技術(shù)探析[J] 天津化工，2003
2.張顯龍、李海燕 CMF+RO法在中水回用中的實驗研究 當(dāng)代化工，2005
聲明：
“UF+RO法在銅箔中水回用工程應(yīng)用的研究” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學(xué)習(xí)研究，如用于商業(yè)用途，請聯(lián)系該技術(shù)所有人。
我是此專利(論文)的發(fā)明人(作者)
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編輯：中冶有色技術(shù)網(wǎng)
來源：安徽銅冠銅箔有限公司
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