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“零排放”技术浓缩汽车涂料废水反渗透膜的实践

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2019-10-04 18:17:39 * 浏览: 9
摘要:本文介绍了反渗透膜浓缩零排放技术在某汽车厂无锡基地氮磷废水零排放项目中的应用。该系统将经过生化处理的16m3 / h废水浓缩至0.25m3 / h,TDS的质量浓度约为80g / L,然后进入真空干燥系统形成含盐固体。反渗透产生的净水用作涂层。处理水。运行结果表明,反渗透膜浓缩系统运行良好,系统纯水电导率≤200μS/ cm,Cl-和Ca2 +的质量浓度≤25,≤10mg/ L,产水完全。回收利用。循环冷却水,每年产生90kt淡水。合理的能耗是“可用”的废水零排放技术。传统的汽车厂涂料废水处理工艺通常通过物理化学方法(沉淀和气浮)进行预处理,然后通过生物(厌氧分解和好氧氧化)过程进行排放。与其他方法相比,具有处理效果稳定,运行成本低,操作维护简单等特点,可以有效解决汽车涂料废水的污染问题。生化处理标准排放的污水通过砂滤器过滤,实现简单的回用。近年来,企业已开始尝试对生化废水进行深度处理,主要是通过“双膜”超滤和反渗透方法进行处理,然后再用于工业循环冷却水。汽车厂无锡基地改扩建了一条年产20万辆的涂装生产线,并采取了“新老”措施,调整现有项目的涂装类型。为了符合《太湖流域管理条例》,《江苏太湖水污染防治条例(2012年修订)》和《江苏省生态红线区域保护计划》的有关要求,该厂在环评期间提出了零排放总体解决方案。相。要求在施工中采用国际上成熟的废水反渗透浓缩+减压干燥技术,使废水经工厂处理后可以分为固体和液体,并全部回用,响应国家节水要求,并消除了污染物的外流。首先,零排放设计基础技术改革将喷漆车间产生的废水分为两部分:含氮和磷的生产废水和不含氮和磷的生产废水。在对含氮和磷的废水进行NOx和生化处理后,需要对其进行深度处理和再利用。第一阶段为16立方米/小时,第二阶段为34立方米/小时。 Cl-,SO42-,Fe3 +,NH3-N和TDS的实际生化废水浓度为18-182、70-610、0.022-0.201、4-36、624-1684 mg / L,COD为129-297毫克/升(通常为150 mg / L以下),总硬度(以CaCO3计算)为176至376 mg / L。可以看出,主要的污染因素和生化废水的特征如下:1)TDS含量高,波动范围大,其中SO42-,Cl-对金属设备有很强的腐蚀性,2)Ca2 +和Mg2 +含量较高,导致水中总硬度较高,在反渗透膜和热设备表面容易产生无机垢,影响设备的正常使用,缩短设备的使用寿命,3)用量少悬浮物,硅,氨等污染物。 4)废水的物理化学处理过程需要添加絮凝剂硫酸亚铁。如果处理不当,将导致生化废水中三价铁离子含量更高。当废水中铁离子的质量浓度> 0.05 mg / L时,可能导致离子交换树脂中毒和反渗透膜结垢。二,工艺与实施2.1,工艺流程的选择针对上述水质的特点和产品水质的要求,t该项目主要从处理工艺和设备材料上采取针对性的处理措施。 2.1.1。处理工艺在选择工艺流程时,要充分考虑系统的冲击负荷能力。当水质和水量波动时,系统可以承受冲击,并确保水质和设备连续稳定运行。 1)由于具有高水硬度的特性,因此在反渗透前先放入Na型阳离子软化剂,然后将树脂上的功能性离子与水中的钙镁离子交换,将水中多余的钙镁离子吸附到水中。去除水垢(碳酸钙或碳酸镁)的目的,将生产的水倒入污水反渗透系统中,以确保在系统运行过程中不会产生无机水垢; 2)建立两套污水反渗透系统,去除水中大部分TDS,产生水TDS的质量浓度为lt,200mg / L。在水进入反渗透单元之前,主要的水垢离子已经被去除,并且可以获得很高的回收率。系统水中的化学需氧量和氨氮无法穿透反渗透膜。它将进入产品水,以更好地确保产品的水质。 3)经反渗透装置浓缩的浓缩水进入深层浓缩系统,通过反渗透和纳滤进一步提取浓缩液中的水分子。深层浓缩装置可以将浓缩水TDS的浓度浓缩至100g / L,最后进入真空干燥单元,以使真空干燥单元的处理规模最小化。 4)真空干燥单元满足100%至150%的要求。加载。 2.1.2。设备材料在选择设备材料时,考虑到进水的TDS和Cl-等因素,系统的整体设计寿命为15年。 1)泵及其他移动设备的主要旋转部件由316L,双相钢,青铜等制成。过滤器和离子交换器由硬聚氯乙烯(UPVC)或高密度聚乙烯(HDPE)制成。水箱等静压设备由纤维增强复合材料(FRP)或HPDE材料制成,输送管道和阀门材料为UPVC或双相钢2205,2)真空干燥设备,使用316L材料,进料液体材料泵内衬氟橡胶,以防腐蚀。输送管和阀门由UPVC制成,蒸汽管由碳钢制成。 2.2。工艺流程涂料废水的“零排放”工艺流程如图1所示。涂装废水的“零排放”工艺流程2.2.1。预处理软化过滤系统水软化系统是完整“零排放”系统长期,连续,稳定和高效运行的前提。在项目实施过程中,生化废水经过多媒体过滤器处理,然后过滤到超滤单元(聚偏二氟乙烯超滤膜)中。产生的水进入中间水箱,并由1RO给水泵提升至软化系统(1200Na软化树脂)。 。软化水中的水垢阳离子,使设备产生的水可以满足10mg / L以下的总硬度,避免了后续系统中钙和镁等离子引起的水垢问题。软化剂将水生产到反渗透浓缩系统中。 2.2.2,反渗透浓缩系统分为污水反渗透系统1,污水反渗透系统2,STRO和STNF4级浓缩。软化器将水生产到污水反渗透系统1中,以去除水中的盐分和其他离子。采出水TDS的质量浓度小于30mg / L,浓缩水流入浓缩水槽1,并被污水反渗透系统2进一步回收利用。 TDS的质量浓度小于100 mg / L,浓缩水进入浓缩水箱2。污水反渗透系统1和2产生的水进入回用池供用户使用。浓缩罐2的浓缩盐水进入STRO并继续浓缩。对于涂料废水,STROamp,STNF,re反渗透膜浓缩水处理技术常用于垃圾渗滤液,其特点是STRO膜的SpacerTube(ST)模块是为高污染物含量废水处理而开发的一种新型。采用结构膜组件,因此无法在STRO可以长时间稳定运行的地方使用一般的卷膜。 STNF膜也采用平行栅格结构,该膜是纳滤膜,其盐截留率略低。 STROamp,STNF浓缩装置的主要过程包括:STRO装置(8英寸8英寸STRO膜3个),STNF循环浓缩装置(1英寸8英寸STNF膜),停水冲洗装置,浓缩水箱3(晶体)沉淀池)等。此外,还提供了辅助设备,例如防垢剂加药和化学清洁。 STRO装置进一步浓缩浓缩水,将其浓缩至TDS的质量浓度为约55g / L,然后作为STNF装置的原料液体进入浓缩水槽3。 STNF装置使浓缩水箱3内的浓缩液循环直到TDS的质量浓度为约80g / L。该系统主要装有亚硫酸氢钠(SBS)-降低废水的氧化还原电位,非氧化性杀菌剂(AQUCARRO-20)-防止微生物生长。 2.2.3。减压干燥系统浓缩水箱3底部的浓缩水通过干燥系统给水泵,进入真空干燥设备。干燥设备产生的蒸汽被冷凝,然后进入中间水箱,超滤水,STROamp,STNF产生的水混合在一起,进入反渗透系统1和2。与现有的脱水方法相比,该设备设备更简单,维护成本更低,处理后残留水含量可低至10%。 2.2.4,自动化控制的全过程废水浓缩蒸发系统的整套控制包括在PLC控制系统中。 PLC控制系统与汽车厂系统的DCS系统进行通信,废水浓度蒸发系统中的设备可以在工厂主控制室的DCS系统中进行监控。仪表和控制设备基于当今具有高可用性,可靠性,可操作性,可维护性和可扩展性的先进技术产品。三,系统运行情况汽车厂每小时产生50m的涂层废水(其中3级第一阶段废水量为16m3 / h,二级阶段废水量为34m3 / h),进水TDS量较大浓度830-1600mg / L。温度在15至35°C之间变化。经过多级反渗透处理后,可以将完成的16m3 / h第一阶段废水浓缩至0.12-0.25m3 / h,然后在减压下进行处理,以实现涂层废水的零排放。 3.1。预处理系统预处理系统的运行如表1所示。从表1可以看出,预处理系统的出水水质良好,满足污水反渗透系统1的入水要求。3.2。反渗透系统表2至4是反渗透浓缩系统的运行条件。从表2和表3可以看出,污水反渗透系统1和污水反渗透系统2的水质满足设计目标,可以在涂料生产线中重复使用。从表4中可以看出,必须将STROamp,STNF浓缩系统产生的水返回到预处理系统的中间水箱中,并与超滤水混合后再次进入反渗透系统。 3.3。真空干燥装置真空干燥装置的总蒸汽压力为0.3 MPa,温度约为143°C,体积流量约为0.67 m 3 / h,进入蒸馏罐外部的二次蒸汽压力为0.1 MPa。整个干燥过程分为进料液,蒸馏/沸腾,排出,通过设置沸腾时间来控制固体残留物的水含量。在排出残留物之前,真空泵始终处于运行状态,并且储罐中的真空压力保持在-90 kPa左右。由于涂料废水中存在表面活性剂,因此有必要在沸腾阶段添加消泡剂,以防止浓盐水通过泡沫溢出到冷凝罐中。从表5中可以看出,来自真空干燥系统的冷凝水箱废水必须返回到预处理系统的中间水箱。第四,主要制药成本分析见表6。从表6可以看出,每吨废水处理成本为2.1元。每吨水耗电6.3kWh,电价0.8元/ kWh。电费为5.1元/ m3。蒸汽费为200元/ t,蒸汽成本为4元/ m3。每吨水产生的危险废物为0.85kg,即为5000元/ t,危险废物处置成本为4.25元/ m3。系统处理成本是药房费,电费,蒸汽费和危险废物处置费的总和,即每吨水的处理成本为15.45元/ m3。参照烟气脱硫废水的“零排放”技术,实际的预处理+多效蒸发+结晶过程实际上每吨水消耗约15倍的水,而电力消耗几乎是该过程的5倍,甚至是低能耗的MVC蒸发工艺,其功耗和蒸汽消耗是该工艺的三到四倍。因此,该工艺的节能效果是明显的。五,结论汽车厂的反渗透膜浓缩“零排放”系统于2017年3月12日完成试运行,并逐步移交给正式运行。炉渣水的质量分数小于10%,分离后将所有的淡水回用。废水的零排放系统符合工厂的要求。 1)工艺计划新颖。在涂料废水的深度处理领域,很少采用多级膜浓缩和真空干燥相结合的方法。膜在后期使用STRO和STNF的组合进行浓缩。膜组件使用改良的膜和特殊的格栅来扩展反渗透技术的应用。 2)节水效果明显。该系统产生的纯净水的电导率≤200μS/ cm,Cl-和Ca2 +的质量浓度≤25,≤10mg/ L,所有产生的水均循环到油漆车间涂装线和循环冷却水中,每年可产生90kt的淡水。企业节约用水。 3)产品节能。除了多级反渗透浓缩外,还有正渗透,膜蒸馏,自然蒸发,喷雾干燥等方法,但该技术尚未达到工业应用或能耗过高,推广是难。此过程组合的能耗优势相结合,可以成为企业的“等效”零排放系统。