一种预涂层膜过滤技术处理循环水厂外排污水的方法与流程

本发明涉及循环水厂外排高污染负荷污水的一种处理方法，尤其是一种预涂层膜过滤技术处理循环水厂外排污水的方法。

背景技术：

循环冷却用水是工业用水大户，特别是国内石油石化行业，由于涉及工艺流程多，不可避免的存在泄露等问题，使循环水污染严重，很难通过少量补充来实现系统稳定运行，往往存在着大排大补的现象。目前循环水系统主要是通过定期添加缓蚀阻垢剂、杀菌剂、清洗剂等，来解决系统水分不断蒸发、浓缩造成的腐蚀、结垢、微生物繁殖等问题，同时，辅助旁滤系统和粘泥剥离清洗等工艺手段实现循环水系统的运行稳定，延长循环水使用周期，也增加了外排部分污水的处理难度，旁滤反冲洗水以及粘泥剥离清洗排污水水体中含有大量污泥等杂质，并且在产生污水的工艺过程中加入大量的消泡剂、杀菌剂、清洗剂等有机物，而这些有机物一般对微生物有抑制作用，因此短时间内大量污水进入厂内的污水处理系统会对各个污水处理设施产生强大的冲击负荷，甚至导致厌氧池与好氧池内微生物的死亡，因此该类污水需要经过一些预处理措施才能使污水处理厂易于接收处理，或者是处理达标直接排放至市政污水处理管网。

循环水系统产生的外排水存在着水量大、污染负荷高、干扰杂质多等特点，常规气浮、混凝沉淀、过滤的方法很难适应这种高浓度污水的处理。

因此，本发明提供了一种预涂层膜过滤技术处理循环水厂外排污水的方法，以解决循环水外排水存在着水量大、污染负荷高、干扰杂质多的问题。本发明的技术方案，不受其中的消泡剂、杀菌剂、清洗剂等大量干扰杂质的影响，且能适应较高的进水污染负荷，出水连续稳定。

技术实现要素：

综合考虑循环水外排水存在着水量大、污染负荷高、干扰杂质多的特点。本发明需要一种处理循环水外排污水的方法，不受其中的消泡剂、杀菌剂、清洗剂等大量干扰杂质的影响，且能适应较高的进水污染负荷，出水连续稳定的技术方案。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种预涂层膜过滤技术，结合气浮预处理技术，形成一套完整的技术方案，来解决大水量、高负荷、干扰多的循环水外排水处理问题，具体如下：

1）废水经加药混凝气浮单元以去除水中大部分悬浮物、油等杂质；

2）预涂层膜过滤单元对气浮产水进行深度处理，进一步去除废水中悬浮物等，出水达到回用或下一步处理系统进水要求；

3）预涂层膜过滤单元采用动态膜理念，具体流程为“反洗爆膜—涂膜—过滤”三个步骤循环进行；

4）反洗爆膜，是指预涂层膜过滤器首次运行或达到反洗条件时，需进行的操作；反洗爆膜时，反洗进水自过滤器上布水器进入，从膜管内快速流出，反洗时脉冲注入压缩空气增强爆膜效果，反洗水携带着破碎的膜涂层及污染物排入泥渣箱；

5）涂膜，是指反洗爆膜后过滤运行前的操作，大流量的清洁水与膜粉投加泵来液均匀混合后由过滤器下布水器均匀的进入过滤器，水流过膜骨架时，水中的膜粉被膜骨架截留在表面，形成均匀致密的膜涂层，通过膜骨架的水直接排入产水箱；

6）过滤，是指涂膜结束后正常处理污水的操作，过滤器开始进行过滤，过滤时，提升泵来的原水由过滤器下布水器进入过滤器，污水流过膜组件时，水中的悬浮物、胶体、油等污染物被截留在膜涂层表面，通过膜组件的干净水进入产水箱；

为了去除废水中的悬浮物，减轻悬浮物杂质对后续预涂层膜过滤处理工艺及设备的影响，废水需要进行步骤1）的加药混凝气浮单元，可以采用加压溶气及其他等同替换工艺。

步骤1）的加药混凝气浮单元去除的悬浮物、油等杂质是以浮渣的形式通过泥渣箱收集，沉淀后的滤液回流进入气浮装置再处理，泥渣统一收集处理。

为了保证加药混凝气浮预处理效果，步骤1）需要投加药剂，如pac、pam药剂等，污水与投加的药剂进行絮凝，使污染物形成大絮体，易于在气浮装置中随气泡上浮分离；所述的加药混凝气浮单元是指多相流溶气气浮工艺及其它等同气浮工艺单元。

为了保证加药混凝气浮预处理效果，步骤1）需要保证进水ph在6-9之间，优选ph=8左右。

为了取得更好的预涂层膜过滤效果，步骤2）的预涂膜过滤单元的膜基，采用316l不锈钢粉烧结多孔惰性膜管；316l不锈钢粉烧结多孔惰性膜管具有过滤精度高、孔径均匀、孔道立体贯通好、孔隙率高、渗透性好、滤层薄、滤阻低、亲水性好、电中性、易清洗的特点；316l不锈钢粉烧结多孔惰性膜管可承受高温、高压、高浓度溶剂及极端ph值的考验，具有超长的使用寿命。

为了取得更好的预涂层膜过滤效果，步骤2）的预涂膜过滤单元采用的膜粉，具有粒径小、高分散性、高比表面性、表面具有大量纳米级微孔、高吸附性等特性；在水力作用下，可快速均匀附着在膜管表面，形成充分良好的接触界面，界面过滤精度高。

针对不同污染程度的污水，通过控制步骤5）涂膜操作中膜粉的配比和涂膜量，形成不同过滤效果的预涂膜层，起到对不同颗粒污染物有效截留、吸附、双电层阻挡等，保证出水水质。

为了取得更好的预涂层膜过滤效果，步骤6）过滤中每个周期的运行时间，是通过过滤压差（60~150kpa）来确定，结合预涂膜层厚度等参数，控制合理的过滤、反洗、涂膜间隔周期，保证连续运行效果。

为了保证预涂层膜过滤连续运行的稳定性，在进水水质波动不大的情况下，如果步骤6）每次过滤达到最大压差的时间明显减少，可通过简单化学清洗即可恢复初始状态。由于膜管耐ph和温度：ph1~14，适应温度≤300℃，因此化学清洗不会对装置本身造成损伤。

本发明的有益效果和优点：可以将循环水外排水中的大部分杂质去除，连续稳定。由于预涂层膜过滤技术本身主要是物理过滤作用为主，这就大大减少了外排水中各种外加药剂对工艺的影响，抗干扰性强，使其对不同药剂投加的循环水都有稳定的处理效果。预涂层膜过滤技术本身的抗污染性好，而且本技术方案配备了加药混凝气浮的预处理措施，就使本技术方案能适应于旁滤反冲洗水以及粘泥剥离清洗排污水等高负荷污水。预涂膜过滤技术具有亲水性、膜通量大的特点，使整体设备体积不需要很大，就能满足大水量的处理要求。由于本技术方案主要是针对污水中的悬浮物等杂质，而对溶于水的杂质影响小，因此根据使用要求，出水部分回用或者进入下一级处理系统。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明装置工艺流程图；

图2为本发明装置预涂层膜单元运行原理图。

图1中101、气浮进水泵，102、加药装置，103、混凝气浮装置，104、预涂膜进水泵，105、预涂膜装置，106、产水箱，107、反洗泵，108、涂膜箱，109、涂膜泵，110、污泥污渣箱。

图2中201.反洗进水口，202.涂膜进水口，203.反洗出水口，204.反洗进气口，205.过滤/涂膜产水口，206.过滤进水口。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行进一步描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1

本实施例中的废水是指循环水厂外排污水。

本发明所述的一种预涂层膜过滤技术处理循环水厂外排污水的方法，包括以下步骤：1）加药混凝气浮单元对废水预处理；2）预涂层膜过滤单元对气浮产水进行深度处理，处理后回用或进入下一级处理系统。

进一步的，本发明所述的一种预涂层膜过滤技术处理循环水厂外排污水的方法，所述的加药混凝气浮单元是指多相流溶气气浮工艺及其它等同气浮工艺单元；步骤1）需要投加药剂为pac、pam药剂等，污水与投加的药剂进行絮凝，使污染物形成大絮体，易于在气浮装置中随气泡上浮分离。

进一步的，本发明所述的一种预涂层膜过滤技术处理循环水厂外排污水的方法，所述的预涂层膜过滤单元是指采用动态膜理论，使用前在膜基上预涂一层动态的膜粉层来协助过滤的单元。

进一步的，本发明所述的一种预涂层膜过滤技术处理循环水厂外排污水的方法，所述的预涂层膜过滤单元采用的是死端过滤的方式，操作流程为“反洗爆膜—涂膜—过滤”三个步骤循环进行。

进一步的，本发明所述的一种预涂层膜过滤技术处理循环水厂外排污水的方法，所述的预涂层膜过滤单元选用的膜基为316l不锈钢粉烧结多孔惰性膜管。

进一步的，本发明所述的一种预涂层膜过滤技术处理循环水厂外排污水的方法，所述的预涂层膜过滤单元操作流程是通过跨膜压差或运行时间来控制反洗爆膜、涂膜、过滤三个不同步骤的运行时间。

进一步的，本发明所述的一种预涂层膜过滤技术处理循环水厂外排污水的方法，所述的预涂层膜过滤单元操作流程中反洗爆膜操作，是指首次运行或达到反洗条件时，反洗进水自过滤器上布水器进入，从膜管内快速流出，反洗时脉冲注入压缩空气增强爆膜效果，反洗水携带着破碎的膜涂层及污染物排入泥渣箱。

进一步的，本发明所述的一种预涂层膜过滤技术处理循环水厂外排污水的方法，所述的预涂层膜过滤单元操作流程中涂膜操作是指过滤运行前将清洁水与膜粉混合后通过膜粉投加泵由过滤器下布水器均匀的进入过滤器，水流过膜骨架时，水中的膜粉被膜骨架截留在表面，形成均匀致密的膜涂层，通过膜骨架的水直接排入产水箱。

进一步的，本发明所述的一种预涂层膜过滤技术处理循环水厂外排污水的方法，所述的预涂层膜过滤单元操作流程中过滤操作是指正常处理污水的操作，提升泵来的原水由过滤器下布水器进入过滤器，污水流过膜组件时，水中的悬浮物、胶体、油等污染物被截留在膜涂层表面，通过膜组件的干净水进入产水箱。

具体工作过程如图1-2所示，本发明提供了一种循环水厂外排污水的处理方法，该方法可以处理悬浮物等高污染负荷的废水，尤其适合于石油石化炼化企业等循环冷却水中产生的高污染外排污水。本发明以石化企业的循环冷却水外排污水为例，工艺流程图如图1所示，具体说明如下：

废水通过气浮进水泵101提升进入混凝气浮装置103，混凝气浮装置103前废水需要加药操作，由于石化企业循环冷却水外排水的污染物主要是生物滋生产生的污泥等悬浮物、石油类等，因此加药装置102选用两桶两泵式，选用药剂为pac、pam，通过吸附电中和、吸附架桥、沉淀物网捕等作用使废水中的胶粒脱稳，使细颗粒形成比较大的絮体，便于气浮分离；

加药后的废水在混凝气浮装置103中反应，首先通过前端的搅拌装置使药剂与污水中的胶体等颗粒反应生成大絮体，再进入后端气浮段，气浮段采用多相流溶气气浮的工艺，通过溶气泵将后端产水部分回流溶气，形成高压溶气水，在前段释放，常压形成大量的微小气泡，气泡大小为20μm左右，在水体中存留时间较长，与水中的大絮体等吸附一起上浮，形成浮渣层，浮渣层通过自动刮渣排入污泥污渣箱，分离后的产水中大部分的油类、悬浮物等被去除，污染负荷大大降低；

气浮产水通过预涂膜进水泵104进入预涂膜装置105，通过膜管和预涂的膜层对水中的颗粒物等进一步滤除，杂质被截留下来，水则通过膜层和膜管的微孔收集进入产水箱106。

预涂膜装置105具体的操作流程为“反洗爆膜、涂膜、过滤”三个操作步骤循环运行，具体如下：（1）反洗爆膜操作，预涂层膜过滤器首次运行或达到反洗条件时，需进行反洗爆膜，反洗进水通过反洗泵107将产水箱106的产水提升进入预涂膜单元反洗进水口201，使水自过滤器上布水器进入，从膜管内快速流出，反洗时从反洗进气口204脉冲注入压缩空气增强爆膜效果，反洗水携带着破碎的膜涂层及污染物从预涂膜单元反洗出水口203排入污泥污渣泥渣箱110，每次时间持续1.5-3min，能将膜管表面的膜粉和污染物层清洗干净，反洗效果能满足下次正常使用；（2）涂膜操作，通过膜粉投加箱108，将膜粉和清洁水搅拌混匀，再通过膜粉投加泵109将均匀混合后的膜粉和水提升进入预涂膜单元涂膜进水口202，由过滤器下布水器均匀的进入过滤器，水流过膜骨架时，水中的膜粉被膜骨架截留在表面，形成均匀致密的膜涂层，通过膜骨架的水直接在预涂膜单元过滤/涂膜产水口205汇集排入产水箱106，每次涂膜时间持续1.5-3min，涂膜厚度均匀，效果较好；（3）过滤操作，涂膜结束后，过滤器开始进行过滤，过滤时，提升泵来的气浮产水由预涂膜单元过滤进水口206进入过滤器下布水器，污水流过膜组件时，水中的悬浮物、胶体、油等污染物被截留在膜涂层表面，通过膜组件的干净水通过预涂膜单元过滤/涂膜产水口205进入产水箱106。

石化企业循环冷却水产生的外排废水，污染物以悬浮物、石油类为主，以实际废水为例，分析得出进水石油类在1-50mg/l，浊度20-150ntu，波动变化都较大。由于进水水质波动变化较大，气浮预处理单元的设计能将进预涂层膜单元的污水进水水质控制在一定范围，防止瞬时污染波动，对整体设备运行稳定性的影响。根据进水水质，本发明优选溶气气浮工艺作为预处理单元，可单独投加pac40~50g/m3，由于污水混凝效果较好，pam微量或不投加，加药效果稳定，针对不同进水可适当调整加药量或者更改其它气浮工艺，来达到预期效果，在此不针对不同水质进行一一列举。

预涂膜装置作为本发明的主体工艺设备，为优化设备性能、提高设备的耐污染性能，以应对原水中消泡剂、杀菌剂、清洗剂等大量杂质的干扰，本发明优选316l不锈钢粉烧结多孔惰性膜管作为膜基，膜通量大250~400l/m2·h，过滤精度高、孔径均匀、孔道立体贯通好、孔隙率高、渗透性好、滤层薄、滤阻低、亲水性好、电中性、易清洗，特殊情况（因操作不当膜管堵塞严重时或定期维护1次/月需要浸泡）下，可通过2%-5%的柠檬酸或edta进行化学清洗，即能恢复性能。

本发明采用的预涂层膜工艺参数设定为：涂膜粉量为50~100g/m3污水，膜粉溶液按5%的质量分数配；过滤压差控制在60~150kpa，透膜压差(tmp)20~70kpa，选用70kpa的透膜压差或者8h的运行周期作为反洗条件，每次运行反洗后过滤性能基本100%恢复，效果较好，针对水质相差较大的废水可通过工艺参数的调整以达到稳定的处理效果，在此不进行一一列举。

气浮装置运行和预涂膜装置反洗都会产生废渣，本发明配备污泥污渣箱，将产生的废渣进行收集，经过简单沉降后，上清液回流到总进水口进行重新处理，以缩减污泥污渣量，剩余的污泥污渣收集起来待处理。

下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行描述，所描述的仅仅是基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性成果前提下所获得其它实施例，都属于本发明的保护范围。

案例1

燕山石油化工公司炼油厂第二循环水场担负着向炼油一厂的常减压装置、焦化装置、加氢裂化装置、制氢装置、硫磺回收装置等11套生产装置供水，冷换设备长期泄漏，导致该循环水系统基本处于非正常运行状态。装置泄漏的工艺介质种类较多，有渣油、蜡油、柴油、汽油等液态馏分，还有油气、酸性气等气态介质。炼厂针对频繁泄露的生产现状采用生物酶降解技术，选择投加了生物酶活性剂来降解水中有机污染物，但二循系统大部分时间浊度维持50~150ntu，油含量维持在10~50mg/l，循环水细菌平均总数经常出现大于1×105个/ml的最高风险标准，因此其水质恶劣情况远远高于其他炼厂和中石化控制标准。

针对此股废水采用本发明的技术方案进行加药溶气气浮+预涂层膜过滤工艺处理，处理量为0.5m3/h，气浮段投加pac药剂50ppm，预涂膜工艺段投加膜粉50g/m3污水，控制每个运行周期跨膜压力最高为0.7mpa，达到后进行反洗操作，连续运行，基本每个周期能运行8-12小时。通过3个月的连续运行，出水指标稳定控制在石油类<0.1mg/l，浊度<2ntu。每月进行1次化学清洗维护，用2%的柠檬酸浸泡2h，整个运行期间，工艺设备运行稳定、出水水质正常。

案例2

武汉石化第一循环水场运行中旁滤反洗产水的废水和粘泥剥离产生的清洗排污水这两股废水需要外排处理，但是负荷较大，对后续生化工艺冲击太大，针对这两股废水采用本发明技术方案进行加药溶气气浮+预涂层膜过滤工艺处理。

旁滤反洗排水，以细菌胶体碎片为主，进水浊度30~50ntu时，出水1ntu左右，去除率在90%以上；粘泥剥离产生的清洗排污水，以细菌胶体碎片为主，并含有大量化学药剂。进水浊度30~120ntu，出水0.3~2ntu，去除率在90%以上。预涂层膜运行稳定，反洗、涂膜间隔周期20~30h，反洗爆膜2~3min，涂膜时间2~3min；气水联合洗即可满足要求，不需要化学清洗即可恢复至初始通量和压差，清洗后起始压差0.015~0.025mpa、膜通量280~300l/m2·h，运行效果稳定可靠。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。