膜处理工艺在焦化废水深度处理中的应用

焦化废水是在煤高温干馏、煤气净化、副产品回收与精制等生产过程中产生的工业有机废水，其组分复杂，含有酚、氰化物、氨、吡啶盐基以及萘、轻质焦油等多种污染物质，对环境具有较大的危害性，目前焦化企业主要将焦化废水经过生化处理后进行熄焦或排放。

国家对环境保护标准和要求不断提高，2008 年工信部对《焦化行业准入条件》进行了修订，规定“酚氰废水处理合格后要循环使用，不得外排”，2012 年国家又实施了新的焦化行业污染物排放标准《炼焦化学工业污染物排放标准》（GB 16171—2012），此标准对焦化行业废水中污染物的排放浓度及排水量均进行了规定，并提出2012—2015 年将不断提高控制标准。为达到国家相关发展要求、合理利用水资源，对焦化废水进行深度处理并回用已经成为焦化企业亟待解决的问题。

1 超滤、纳滤技术在焦化废水深度处理中的应用

中润煤化工有限公司为解决焦化废水深度处理及回用这个难题，经过试验研究，采用超滤－ 纳滤双膜工艺对焦化废水进行深度处理取得成功。经过实践应用，该工艺运行稳定，出水COD 平均小于50mg /L，氨氮小于3． 0mg /L，对悬浮物、色度的去除率基本达到100%，系统出水达到工业循环冷却水补充水水质标准，可将其回用于循环水系统。

1.1 工艺流程

焦化废水经A/O 生物处理和混凝沉淀处理后，出水进入超滤－纳滤深度处理系统。混凝沉淀出水先进入深度处理系统的调节池，经水质、水量调节后进入砂滤器进行过滤，过滤后的水进入中间水池，经泵提升后经过自清洗过滤器进入超滤设备，超滤设备产水进入超滤产水池，经泵提升同时投加还原剂、阻垢剂后进入保安过滤器，保安过滤器出水经高压泵增压后进入纳滤系统，经过纳滤处理系统处理后，出水水质达到工业循环冷却水水质标准。

1.2 出水水质用超滤－纳滤膜处理工艺

对焦化废水进行深度处理，对废水中所含有机物、氨氮、Ca2 +、Mg2 +、硬度、色度等均有较好的去除效果，出水达到《污水再生利用工程设计规范》（GB 50335—2002） 规定的工业循环冷却水水质标准。工艺主要进、出水水质指标详见表1、表2。

系统长时间运行后对水质进行检测，超滤－纳滤膜处理系统出水有机物可小于50mg /L，氨氮可小于3mg /L，色度基本去除，其他指标均符合设计要求，表明系统实际运行出水满足《污水再生利用工程设计规范》（GB 50335—2002）规定的工业循环冷却水水质指标，见表3。

影响因素分析

2.1 水质对膜处理系统的影响

膜处理系统根据筛分、截留、吸附等机理对原水进行处理，正常生产运行情况下膜不易被堵塞，但当进水水质恶化或污染物浓度超出设计值时，膜处理系统会受到较大影响，致使膜受到污染或损坏，所以稳定、良好的进水水质是膜处理系统长期稳定运行的基础。

深度处理系统的进水是生化系统的出水，生化出水水质受到蒸氨废水、工艺控制、混凝处理等多种因素的影响，水质复杂多变。深度处理系统进水含有有机物、微生物、无机盐、胶体、絮凝剂等多种物质。其中所含的有机物会造成膜处理系统污染，导致膜处理系统性能下降；无机盐和离子除了会析出引起膜堵塞外，还会对管道造成腐蚀；微生物包括细菌、藻类和真菌等，在氨氮、有机物充足的情况下会在管路及膜元件内大量滋生，使膜受到污染，从而导致膜处理系统产水率严重下降。为保证膜处理系统能够稳定、长期运行，要严格控制膜处理系统的进水水质。

1） 严格监控深度处理系统进水，特别是进水中的有机物、悬浮物、胶体等。一般有机物都能通过砂滤和100μm 自清洗过滤器，污染物质的增加会大大增加超滤系统的负荷，使超滤压差增大、产水量降低，且用常规的反清洗很难清除。可通过定时监测及在线装置来加强进水水质监控和管理。

2） 对膜处理系统各阶段的进水水质进行监控。膜处理系统前端的预处理是保证膜系统稳定运行的关键，要使纳滤稳定运行，就必须使系统各阶段都能有效运行，对各阶段出现的问题要及时发现。对砂滤要定期检查，对保安过滤器滤芯要定期检查和更换，防止过滤器内出现短流和黏泥滋生等现象。对各阶段出水水质要进行监测，对超标水质要及时切断，对已经进入系统的超标水质要及时排出并清洗，及时发现异常并消除系统隐患。

2.2 运行方式

对膜处理系统的影响运行方式对膜处理系统影响较大，合理的运行方式能延长膜的使用寿命，稳定产水水质并取得较高收率，从而提高膜系统的经济性。膜处理系统操作不当会导致膜性能下降，甚至造成损坏，影响膜处理系统的寿命。

1） 系统压力合理。提高系统运行压力可增加产水量，但压力过高会使膜的衰减加剧。所以在实际运行中，在满足处理水量要求时，适当降低系统压力有利于膜处理系统的长期运行。而且压力增高会使系统管件、连接接头等处出现泄漏、损坏等现象，影响正常生产。

2） 操作规范、合理。不能超过膜处理系统设计运行参数运行，其操作运行要以平稳为主，不可为追求产水量而随意延长过滤时间、缩短清洗时间等参数。在设备启、停过程中压力不能升压过快，不能频繁开停，这样会降低膜寿命。当进水水质下降、TDS 增大时应适当降低产水率以降低膜表面浓差极化等。

3） 停运保护。膜处理系统在停运时应注意稳态盐类析出和微生物滋生，膜系统不应长期停运，短时停运应进行清洗并用产水定期冲洗，长时间停运需要向系统内通入保护液或定期通水冲洗来保证膜元件正常备用。

2.3 清洗对膜处理系统的影响

超滤膜及纳滤膜在运行过程中，因截留、吸附等存留在膜上的胶体、微生物、有机物、盐类等会引起膜污染，膜处理系统管理和合理运行只能降低膜体污染，要完全消除膜体污染是不可能的，所以膜体在运行一段时间后产水量会降低，系统压差会升高，达到设计参数时就需要对膜元件进行清洗。膜受到污染种类不同清洗方法也不同，目前国内外有多种膜专用清洗药剂可供选择，各种清洗效果均可以通过清洗前后的膜通量、产水率、压差等性能参数来检验。一般超滤膜系统维护性清洗及化学清洗会根据系统时间设定、透膜压差及系统PLC 参数设定来自动完成。纳滤膜化学清洗需要手动完成，化学清洗药剂要根据膜堵塞情况及污染种类确定。

当膜元件经过多次在线化学清洗无法恢复预定性能后，就需要对膜元件进行离线化学清洗。离线化学清洗一般根据原水全分析报告、膜性能测试等对膜污染程度、主要污染类型进行分析后综合确定，一般由专业公司进行，清洗完成后要对清洗效果进行监测及验收。

3 结语

1） 超滤、纳滤膜处理工艺对生化出水进行深度处理，可有效去除其中含有的有机物、氨氮等污染物，并使硬度、色度、浊度大大降低，使出水达到循环水补充水水质标准。

2） 要实现膜处理系统的长期稳定运行，不仅要求系统元件、管线、运行参数设定、预处理及工艺设计合理，对整个系统的控制与管理也很重要，对膜处理系统进水水质及各段运行情况进行整体、详细的监控，及时对超标进水、问题部件进行处理，是膜处理系统安全稳定运行的基础。

3） 不断完善和改进运行方式、规范操作行为、合理选定运行参数、合理进行停运保护、正确进行化学清洗对延长膜系统使用寿命能起到积极作用。

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