卷管及碟管式膜如何應用在制藥廢水分鹽零排中

　　1前沿

　　近年來(lái)，隨著(zhù)制藥行業(yè)的快速發(fā)展，我國醫藥企業(yè)越來(lái)越多，制藥廢水排放量占工業(yè)廢水排放量的2%。由于制藥廢水具有化學(xué)需氧量(CODCr)高，氨氮含量高，鹽度大，以及毒性大，難生物降解等特性，是公認的嚴重環(huán)境污染源之一。常規的制藥廢水處理方法如物化法、生物法等，雖然有一定的處理效果，但是隨著(zhù)環(huán)境保護力度的加大，這些處理工藝已無(wú)法滿(mǎn)足排放及回用要求。在水資源日益匱乏的今天，若能找到適當的方法對制藥廢水進(jìn)行回收利用綜合處理，將是協(xié)調制藥工業(yè)發(fā)展與水環(huán)境的最有效途徑之一。

　　膜分離技術(shù)不僅能有效分離廢水中的污染物，回收寶貴的水資源及一些有用的物質(zhì)，還具有節能、安全，設備簡(jiǎn)單和操作方便等優(yōu)點(diǎn)，在制藥廢水回收利用和零排放處理中得到了人們的廣泛關(guān)注。目前，研究最多的主要為常規的卷式納濾[9]和反滲透膜技術(shù)對制藥廢水進(jìn)行深度處理及回用，通常需要采用一系列的預處理工藝為膜系統的運行創(chuàng )造條件，否則極易造成膜污染，影響系統的穩定運行。卷管式及碟管式特種膜分離技術(shù)，以抗污染性能優(yōu)越和濃縮倍率高為特點(diǎn)，將其應用到制藥廢水回用和零排放處理中，能較好的解決膜污堵問(wèn)題并最大程度的回收水資源，同時(shí)碟管式納濾(DTNF)技術(shù)可將廢水中低價(jià)與高價(jià)鹽離子進(jìn)行有效分離，與蒸發(fā)結晶工藝相結合可實(shí)現制藥廢水濃縮減量及分鹽資源化利用的綜合處理。

　　2項目情況介紹

　　2.1項目現狀

　　某藥廠(chǎng)污水處理系統原生化出水直接進(jìn)入MVR蒸發(fā)結晶系統，由于廢水中的化學(xué)需氧量(CODCr)、懸浮物(SS)及硬度離子含量均較高，使得MVR蒸發(fā)結晶系統需要頻繁清洗，導致整套MVR蒸發(fā)結晶系統處理能力僅為設計能力的80%，產(chǎn)水量短缺，無(wú)法滿(mǎn)足生產(chǎn)回用水水量要求，嚴重制約了藥廠(chǎng)的長(cháng)期發(fā)展，現亟需對廠(chǎng)區生化出水深度處理系統進(jìn)行升級改造。

　　2.2進(jìn)出水水質(zhì)情況

　　通過(guò)查閱該項目環(huán)評文件，分析歷年的水質(zhì)檢測數據，并考慮到藥廠(chǎng)今后的發(fā)展，本項目設計進(jìn)水水質(zhì)如表1所示。

　　表1設計進(jìn)水水質(zhì)

　　處理后的產(chǎn)水需滿(mǎn)足企業(yè)生產(chǎn)回用水水質(zhì)要求，如表2所示。

　　表2設計回用水水質(zhì)

　　2.3工藝選擇

　　項目原水化學(xué)需氧量(CODCr)含量為1000mg/L，溶解性總固體(TDS)含量高達10000mg/L，若不對CODCr進(jìn)一步去除，傳統的卷式膜技術(shù)無(wú)法對其進(jìn)行回用處理，因此本項目擬采用抗污染性能較強的卷管式膜技術(shù)對來(lái)水進(jìn)行濃縮減量和回用處理。卷管式膜系統的濃縮液擬采用碟管式納濾膜(DTNF)+碟管式反滲透膜(DTRO)技術(shù)進(jìn)行分鹽濃縮深度處理，結合原MVR蒸發(fā)結晶系統，最終實(shí)現制藥廢水回收利用及分鹽零排放處理。

　　3中試試驗

　　為了驗證工藝的可行性，并為后續設計工作提供參考數據，本項目開(kāi)展了長(cháng)達半年的中試試驗。

　　3.1試驗工藝流程

　　本次中試試驗擬定的工藝流程如圖1所示，分為中水回用和濃縮液分鹽兩個(gè)工藝段。受現場(chǎng)條件制約，試驗主要包括一級DTL-RO、濃水DTL-RO、軟化除硬除硅、DTNF和DTRO五個(gè)部分，以生化出水和MVR母液為處理對象，通過(guò)連續試驗的方法考察了各階段膜系統設備的運行情況和處理效果。

　　圖1中試工藝流程(C：濃縮液，P：透過(guò)液;a：中水回用段，b：濃縮液分鹽段)

　　3.2試驗運行狀況分析

　　3.2.1中水回用工藝段

　　中水回用工藝段試驗采用一級DTL-RO和濃水DTL-RO兩套膜系統設備對來(lái)水進(jìn)行濃縮回用處理，輔以化學(xué)軟化除硬工藝，運行半年以來(lái)，一級DTL-RO系統水回收率穩定在75%，濃水DTL-RO系統水回收率穩定在63.5%，整套系統的水回收率高達90%。各試驗段水質(zhì)情況如表3所示，盡管來(lái)水水質(zhì)有一定的波動(dòng)性，CODCr和TDS分別在730~950mg/L與6520~7855mg/L范圍內波動(dòng)，但DTL-RO膜對CODCr、TDS、Cl-、SO42-、氨氮等截留性能均比較穩定。經(jīng)計算DTL-RO膜對CODCr、TDS、Cl-、SO42-的截留率均在95%以上，對氨氮的截留率也基本穩定在90%左右，DTL-RO系統的混合產(chǎn)水水質(zhì)略低于企業(yè)生產(chǎn)回用水的要求，但是按截留率95%推測，采用傳統卷式反滲透工藝對DTL-RO混合產(chǎn)水進(jìn)行處理，透過(guò)液品質(zhì)將遠遠優(yōu)于企業(yè)生產(chǎn)回用水水質(zhì)要求。

　　表3中水回用工藝段水質(zhì)情況

　　3.2.2濃縮液分鹽工藝段

　　濃縮液分鹽工藝段試驗以中水回用工藝段的濃縮液與原MVR蒸發(fā)結晶系統的母液的混合水為原水，兩者各占50%，采用碟管式納濾和碟管式反滲透兩套膜系統設備對來(lái)水進(jìn)行分鹽濃縮處理，輔以除懸浮物(SS)、化學(xué)軟化除硬除硅工藝。DTNF設備進(jìn)水CODCr較高，最高能達到12000mg/L，但DTNF設備半年以來(lái)運行比較穩定，系統水回收率控制在70%左右，抗對污染物沖擊負荷性能優(yōu)越。經(jīng)計算DTNF膜對SO42-的截留率高達98%，對CODCr的截留率也高達85%以上，對Cl-發(fā)生了負截留的現象，進(jìn)而使得納濾透過(guò)液成為以氯化鈉為主的鹽溶液，納濾濃縮液成為以硫酸鈉為主的鹽溶液。

　　為提高系統水回收率，降低后續高能耗的MVR蒸發(fā)結晶系統的處理規模，DTNF透過(guò)液又采用DTRO設備進(jìn)行進(jìn)一步濃縮減量化處理，DTRO設備水回收率在70%左右，DTRO濃縮液TDS含量最高可達到124530mg/L，大大提高了后續MVR蒸發(fā)結晶系統的進(jìn)料濃度，此外，DTRO膜對CODCr、TDS、Cl-、SO42-、氨氮等截留率均較高，根據截留率推斷，DTRO透過(guò)液與前端回用水工藝段的混合透過(guò)液一并采用傳統卷式反滲透工藝進(jìn)一步處理后即可滿(mǎn)足企業(yè)生產(chǎn)回用水水質(zhì)要求。

　　表4分鹽工藝段水質(zhì)情況

　　注：DTNF透過(guò)液即DTRO進(jìn)水。

　　3.3試驗結論

　　(1)采用卷管式反滲透膜(DTL-RO)+碟管式反滲透膜(DTRO)+碟管式納濾膜(DTNF)+蒸發(fā)結晶組合工藝對某藥廠(chǎng)經(jīng)生化處理后的制藥廢水進(jìn)行深度處理，輔以化學(xué)軟化除硬除硅工藝，可以實(shí)現制藥廢水分鹽零排放的處理。

　　(2)藥廠(chǎng)經(jīng)生化處理后的制藥廢水CODCr含量較高且波動(dòng)性較大，中試試驗所選卷管式和碟管式膜設備具有很好的抗污染性能，能承受較高的污染物沖擊。

　　(3)中水回用工藝段采用一級DTL-RO和濃水DTL-RO兩段濃縮工藝，在原水TDS含量高達6520~7855mg/L的情況下，系統總水回收率可以達到90%。

　　(4)分鹽工藝段選用的DTNF設備，在TDS和CODCr含量均較高的情況下，仍具有較好的分鹽效果，DTNF膜對SO42-的截留率高達98%，對Cl-呈現負截留。具體聯(lián)系污水寶或參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　(5)鑒于企業(yè)生產(chǎn)回用水水質(zhì)要求比較嚴格，中水回用工藝段混合透過(guò)液和分鹽工藝段DTRO透過(guò)液需采用傳統卷式反滲透膜系統進(jìn)一步處理。

　　(6)考慮到企業(yè)后續發(fā)展，對結晶鹽品質(zhì)要求的提升，DTNF進(jìn)水需考慮采用高級氧化等工藝對CODCr進(jìn)行去除。

　　4項目進(jìn)展情況

　　該項目自2017年6月開(kāi)始設計施工，參考前期中試試驗情況，本項目對工藝路線(xiàn)做了優(yōu)化調整，如圖2所示。該生化出水經(jīng)過(guò)濾后，去除水中的懸浮物(SS)，進(jìn)入一級DTL-RO系統，進(jìn)行一段濃縮減量，一級DTL-RO的縮液經(jīng)過(guò)化學(xué)軟化和過(guò)濾后，進(jìn)入濃水DTL-RO系統進(jìn)行二段濃縮減量處理，一級DTL-RO的透過(guò)液和濃水DTL-RO的透過(guò)液混合后進(jìn)入二級卷式RO系統進(jìn)行深度脫鹽及去除有機物，以達到企業(yè)生產(chǎn)回用水水質(zhì)要求。

　　濃水DTL-RO的濃縮液經(jīng)化學(xué)軟化和高級氧化后進(jìn)入DTNF系統進(jìn)行分鹽，DTNF的濃縮液進(jìn)入二價(jià)鹽蒸發(fā)結晶裝置，DTNF的透過(guò)液經(jīng)由DTRO系統再次濃縮減量后進(jìn)入一價(jià)鹽蒸發(fā)結晶裝置進(jìn)行蒸發(fā)結晶。

　　圖2設計工藝流程(C：濃縮液，P：透過(guò)液)

　　本項目設計進(jìn)水量12000m3/d，分為中水回用和分鹽結晶兩個(gè)工藝段，其中中水回用工藝段主要由一級DTL-RO設備、濃水DTL-RO設備和卷式RO設備組成，由于系統水回收率高達90%，所以需要輔以必要的化學(xué)軟化除硬工藝;分鹽結晶工藝段設計進(jìn)水量為2400m3/d，主要包括DTNF設備、DTRO設備和MVR蒸發(fā)結晶設備，同樣輔以必要的化學(xué)軟化除硬及高級氧化除CODCr工藝。目前該項目處于調試階段，預計2018年年中全部調試完畢投入運行。(來(lái)源：谷騰環(huán)保網(wǎng) 作者：饒斌，張立娜，曾小雅)