天地人視角-DTRO技術在制藥廢水中水回用中的應用研究

2017-09-06


制藥行業是一個廢水產生量巨大,同時純水需求量也很大的行業。因此,通過合適的工藝流程對制藥廢水進行回用處理既能降低制藥企業的生產成本,又能減少污染物的排放。

不久前,天地人公司對河北省某制藥企業的生產廢水進行了中試研究,取得了不錯的效果。試驗的研究對象為該廠制藥廢水的厭氧出水,水質復雜,硬度較高,懸浮物含量也很高。普通的卷式反滲透工藝需要多步預處理(如加藥軟化、多介質過濾、超濾等)才能達到卷式反滲透膜元件對進水水質的要求,本試驗選用碟管式反滲透(DTRO)膜組件,擬定的工藝流程為“加藥軟化+DTRO”,只通過添加藥劑經過化學反應對廢水中的鈣鎂離子進行沉淀預處理,軟化后的產水直接進DTRO設備進行試驗,縮短了整個工藝流程,提高了操作的可控性。

試驗取各階段水樣進行水質分析,確定最終試驗效果,先后共進行了初步試驗和驗證試驗兩次平行試驗,以驗證工藝的穩定性。

一、初步試驗

1、加藥軟化預處理

水質檢測數據顯示:原水總堿度大于總硬度,經分析計算,原水中的碳酸氫根和碳酸根在堿性條件下足以與水中的鈣離子發生反應生成沉淀,因此,本試驗采用向原水中投加30%液堿溶液,輔以機械攪拌和靜置沉淀的做法,以去除原水的硬度。加藥軟化前后水質情況如表1所示。

表1加藥軟化前后水質情況


總硬度
mg/L

Ca2+
mg/L

Mg2+
mg/L

SiO2
mg/L

SO42-
mg/L

總堿度
mg/L

原水

1540

266

121

13

73

2530

軟化產水

46

由上表可見,加藥軟化對原水的硬度去除率為97%,軟化產水的硬度為46mg/L,滿足DTRO膜設備對來水進行濃縮減量化處理,對原水硬度的要求。

2、DTRO膜濃縮處理

加藥軟化產水加鹽酸將其pH調節至中性,然后進DTRO試驗設備濃縮處理。DTRO濃縮液返回原水箱,透過液另外收集,至設備運行壓力漲至設備允許的最大運行壓力,試驗停止。運行數據如表2所示。

表2 DTRO運行情況

時間

運行壓力bar

產水電導μS/cm

濃水電導μS/cm

10:45

開機



10:50

29

330


11:35

30

450

28000

11:55

33

619

33700

12:17

35

980

40400

12:40

39

1630

50200

14:20

44

1000

50300

14:34

47

1600

65940

14:43

52


70000

14:50

56


80000

14:53

59


85000

15:35

65


87000

15:38

66


90000

15:42

69


95000

15:44

73


100000

15:46

77


103000

15:50

停機



水質檢測情況如表3所示。

表3 DTRO水質檢測情況


電導率
μS/cm

TDS
mg/L

總硬度
mg/L

COD
mg/L

NH3-N
mg/L

DTRO進水

21400

12210

46

766

291

DTRO產水

1050

27

32.9

DTRO濃水

103000

73000

2602

1366.4

經測量試驗前后原水箱水位,可得DTRO試驗設備對加藥軟化產水的最大濃縮倍數可達到8倍左右,由表2和表3可知,在一定膜通量下,綜合產水的電導率為1050μS/cm ,COD為27mg/L,NH3-N為32.9mg/L,DTRO膜對其去除率依次為95.1%,96.5%和88.7%。

二、驗證試驗

1、加藥軟化預處理

按照初步試驗的方法,向原水中投加一定量的30%液堿溶液,然后機械攪拌30分鐘,最后靜置沉淀12小時,檢測上清液的水質。加藥軟化前后水質情況如表4所示。

表4加藥軟化前后水質情況


總硬度
mg/L

Ca2+
mg/L

Mg2+
mg/L

SiO2
mg/L

SO42-
mg/L

總堿度
mg/L

原水

1135

302

91.3

14.4

25.4

2320

軟化產水

33.4

由上表可見,經過加藥軟化處理,原水硬度去除率為97.1%,可以達到初步試驗對硬度的去除效果。

2、DTRO膜濃縮處理

按照初步試驗的方法,取軟化產水,向其中投加31%的鹽酸回調pH,然后用DTRO試驗設備對軟化產水進行濃縮處理,濃縮8倍,考察設備的運行情況。運行數據如表5所示。

表5 DTRO運行情況

時間

運行壓力
bar

產水電導
μS/cm

濃水電導
μS/cm

10:15

開機



10:20

29

230

19600

10:50

30

310

24300

11:20

33

400

31700

11:40

36

500

36500

12:00

42

685

48300

12:18

51

846

60000

12:25

61


71000

12:36

69


91000

12:43

72


100000

15:50

停機



水質檢測情況如表6所示。

表6 DTRO水質檢測情況


電導率
μS/cm

TDS
mg/L

總硬度
mg/L

COD
mg/L

NH3-N
mg/L

DTRO進水

19600

8210

33.4

1146

313.6

DTRO產水

550

24

21

DTRO濃水

100000

68300

2944

1327.2

經驗證DTRO設備對軟化產水濃縮的過程,運行穩定,濃縮倍數可高達8倍,水質檢測結果如表5和表6所示,綜合產水的電導率為550μS/cm ,COD為24mg/L,NH3-N為21mg/L,DTRO膜對其去除率依次為97.2%,97.9%和93.3%。試驗效果優于初步試驗的效果。

驗證試驗的進出水水樣拍照如圖1所示。

 

圖1 驗證試驗進出水水樣(從左到右:原水,DTRO產水,DTRO濃水)

三、結論

1. 加藥軟化對厭氧出水的硬度有很好的去除效果,可保證軟化處理后的硬度達到DTRO膜濃縮工藝對進水硬度要求。

2. 經加藥軟化預處理后,DTRO試驗設備對原水的濃縮倍數可達8倍,且設備運行穩定,透過液水質優良。

3. DTRO膜對軟化產水的電導率、COD、NH3-N均有很高的截留效果,其中產水的NH3-N含量略高于中水回用要求,再經過卷式RO處理即可完全達標。

綜上所述,基于DTRO膜組件優良的抗污染性能和較高的可操作壓力范圍,“加藥軟化+DTRO”工藝用于處理該制藥廠制藥廢水的厭氧出水,工藝鏈簡潔,操作可控性強,處理效果優良,在節能減排方面,具有廣闊的應用價值。


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