高含盐含小分子有机物废水的处理工艺研究

高含盐含小分子有机物废水的处理工艺研究

反渗透膜分离技术以其高效分离性能，尤其是其良好的食盐提取能力，广泛应用于海水淡化、苦水处理、淡水制备等领域。但是，反渗透膜对进水水质的要求较高，如果预处理措施不到位，很容易造成膜污染。对于一些化工企业，所产生的废水成分往往都很复杂，不仅含盐量高，COD也较高。在反渗透膜产品手册上虽然没有对进水COD做出明确规定，但实际设计中，通常要求进水COD本文以上海某化工企业的高有机物高盐废水为研究对象，理论分析了直接运用反渗透技术进行除盐和除有机物的可行性。通过中试试验对理论分析进行验证，并对运行期间发生的反渗透膜污堵问题，进行了原因分析和化学清洗。1基本情况1.1袋式过滤器过滤上海某化工企业在生产过程中使用的水源是反渗透装置产出的纯净水，在生产工艺中除乙酸外，无其他成分添加；生产出水经过袋式过滤器过滤后，储存在储罐中。袋式过滤器的过滤精度是1μm，滤袋内添加了活性炭滤料以强化过滤效果。储罐中的废水水质检测报告如表1所示。由表1可知，该企业废水主要存在高TDS、高COD的问题，而COD高的主要原因是在生产工艺中添加了乙酸。此外，该废水中乙酸盐的含量也非常高。1.2小分子有机物废水中的TDS以及氯等离子均可通过反渗透膜进行脱除，这是反渗透技术的强项。但高含量的乙酸是否会对反渗透膜产生污染还需探讨。乙酸相对分子量是60.05，属于小分子有机物。研究表明，对于像有机酸这样部分解离的有机分子或完全解离的有机分子，采用反渗透技术进行分离时，其分离特性主要取决于离子和膜之间的静电排斥力，而静电排斥力与有机酸的解离常数和料液的pH有关，酸的解离程度不仅影响膜的截留作用，还会对膜污染产生一定的作用Ozaki等基于上述研究结果，可以认为，运用反渗透技术对小分子有机物乙酸和盐分进行分离具备可行性，但乙酸和NaCl的同时存在可能会导致反渗透膜通量的下降。1.3中试装置的滤料预处理待处理废水前端经过了袋式过滤器（过滤精度为1μm，内含活性炭滤料），原水浊度较低，因此，中试装置预处理采用“袋式过滤器+保安过滤器”的简单处理工艺，袋式过滤器滤袋过滤精度为1μm，保安过滤器滤芯过滤精度为1μm。反渗透膜装置设计进水量为7m2在试验过程中，反渗透膜污染2.1第一次试验数据为减少进水流量，反渗透系统设置浓水回流，经调试后的水量平衡如图2所示。在上述平衡条件下，进水电导为52000μS/cm，产水电导≤100μS/cm，产水中COD但是，经过为期一周的中试试验，反渗透操作压力由5.8MPa持续升高至6.8MPa，最终达到高压报警值，系统被迫停机。试验数据记录如图3所示。试验数据显示，第一次试运行期间，装置产水量由1.0t/h下降至0.6t/h，特别是在运行后期，压力升高较快，产水量下降也较快。被迫停机时，系统回收率由30%下降至20%，同时反渗透操作压力增加了17%。上述现象表明，反渗透膜已经发生了污堵。对预处理装置进行拆卸，发现袋式过滤器滤袋和保安过滤器滤芯已经全部变黑。如图4所示。根据上述现象，考虑反渗透污堵（图5）原因可能有两个：（1）前置袋式过滤器中的活性炭逃逸到反渗透系统中，导致反渗透膜发生活性炭污堵；（2）乙酸盐在膜表面富集导致有机物污堵。2.2清洗配方及运行工艺对于活性炭污堵，尹成志等对于有机物污染，反渗透膜厂家推荐的清洗方案通常是先碱液清洗后酸液清洗，碱液清洗时将pH值调至12.0左右，酸液清洗时将pH值调至2.0左右。此次清洗方案拟先按照反渗透膜厂家推荐的清洗方式进行清洗，如若效果不佳，再采用文献中推荐的方式进行清洗，具体清洗方案如下。(1）清洗配方反渗透专用碱性清洗剂（LJ-261），配置清洗液pH值为10.0～11.0。反渗透专用酸性清洗剂（LJ-460），配置清洗液pH值为2.0～3.0。(2）清洗步骤碱洗：先用反渗透产水进行大流量冲洗，再用配制好的碱性清洗液进行低速循环，循环期间每隔5min测试一下pH，不断加药调整直至pH值稳定在10.0～11.0。循环一段时间后，浸泡至少6h。再循环半小时后，将清洗液排掉。将清洗水箱灌入清洁水，对反渗透膜进行大流量冲洗，冲洗至产水电导率降至100μS/cm左右，可进入下一步酸洗。酸洗：用配置好的酸性清洗液进行低速循环，循环期间每隔5min测试一下pH，不断加药调整直至pH值稳定在2.0～3.0。循环一段时间后，浸泡至少2h。再循0.5h后，将清洗液排掉。将清洗水箱灌入清洁水，对反渗透膜进行大流量冲洗，冲洗至产水电导率降至70μS/cm左右，可投入运行。对反渗透膜进行化学清洗后，重新开机运行，操作压力降低至5.6MPa，产水量提高至1.0m2.3预处理前后的污堵原因分析对每一次的冲洗液成分进行检测，以便推测膜污堵原因。在第1次大流量冲洗的冲洗液中，检测到COD在酸性冲洗液中除极少量的钙、镁、氯离子外，未检测出其他成分；同时，在碱性冲洗液中也只有极少量氯离子，未检测出其他成分。根据上述现象，依然无法判断具体的污堵原因是活性炭污堵还是小分子有机物污堵，但如果是活性炭污堵，可通过提高预处理措施进行改善。因此，系统新增了超滤装置以提高预处理效果，截留前段工艺中逃逸的活性炭。同时，在每日停机后，用反渗透产水冲洗反渗透膜10min，以置换浓水。3系统运行数据分析增设一套超滤装置，采用2支型号为UOT-856的超滤膜，设计回收率为90%，按照正冲（30s）→运行（30min）→反洗（30s）→气水洗（30s）→排放（30s）的步续进行操作。工艺改进后，重新调试了系统水量平衡，如图6所示。运行一个月，在进水电导为48000μS/cm的条件下，产水电导≤100μS/cm，具体运行数据如图7所示。由图7可知，操作压力稳定在5.2MPa，产水量稳定在1.2m4采用热冲