反渗透工艺对铜冶炼废水的回用处理明亮

111中国金属通报反渗透工艺对铜冶炼废水的回用处理明亮（中国瑞林工程技术有限公司，江西南昌330002）摘 要：本文主要根据铜冶炼废水含盐量高、结垢倾向严重并含有重金属的水质特点，介绍了反渗透工艺及其预处理工艺进行回用处理，使其产水水质达标循环水补充水水质指标，直接回用于厂区循环水系统作补充水，并对其运行情况进行了总结分析。关键词：反渗透；铜冶炼废水；废水回用；浓水处理中图分类号：X703.1文献标识码：A文章编号：11-5004（2017）11-0111-2来稿日期：2017年10月作者简介：明亮，男，生于1979年，江西南康人，硕士学位，高级工程师，研究方向：水处理。云南某铜冶炼企业为了提高工业用水复用率并减少废水外排量，于2016年10月投资建成了一套应用回用处理废水的反渗透工艺，主要采用原达标外排的铜冶炼废水作为原水，经处理后产水用于厂区循环水系统的补充水，浓水回用于渣缓冷系作为工艺补充水不外排。该项目已稳定运行一年多，既节约水资源又保护了水环境，也为企业带来了良好的经济效益和社会效益。1系统处理水量及水质1.1 处理水量反渗透处理工艺主要处理企业现有达标的各类废水，包括经达标处理的废酸处理后液、循环系统排污水等，其处理水量为700m3/d，系统回收率为70%，其产水量为490m3/d，浓水量为210m3/d。1.2 进产水水质反渗透处理工艺进水及产水的水质详见表1。表1反渗透工艺进产水水质项目单位进水产水回用标准TDSus/cm5500~6000100~2001000硬度mg/L1500~180010~20450SO42-mg/L2000~250060~100250F-mg/L8~101~2-pH9~106.5~76.5~8.5从表1中可以看出，反渗透工艺产水要优于《城市污水再生利用工业用水水质》(GB/T19923-2005)中表1中的循环水补充水水质指标，其浓水回用于厂区现有的渣选矿系统中用于渣缓冷补充水，浓水中虽然水质成份较进水浓度升高约3~4倍，但并不影响渣选工艺系统运行。2工艺流程反渗透工艺流程见图1。图1反渗透工艺流程示意图3工艺流程说明（1）预处理工艺。本系统的预处理工艺主要去除对象一般为悬浮物、胶体、有机物、微生物、钙及其它影响膜系统运行的物质，同时对工艺进水pH值进行调节降低废水的结垢倾向有利于反渗透系统的稳定运行。根据废水的水质特点，本项目采用“纯碱软化+絮凝沉淀+多介质过滤器+超滤”预处理工艺。各类废水先进入调节池混合均匀后由泵提升至PH调节池，在池内加入NaOH将废水pH调至10~10.5，同时加入Na2CO3与废水中Ca生成CaCO3沉淀，之后排入絮凝反应池并投加PAC和PAM进行絮凝反应，反应生成的絮体在斜板沉淀池进行固液分离，其中上清液依次进入多介质过滤器进行过滤处理，斜板沉淀池底流通过泵加压输送至废酸处理站作为石灰石乳使用。废水进入多介质过滤器进行机械过滤，主要去除水中的悬浮物及颗粒物后进入超滤系统进一步脱除水中的胶体、蛋白质、微生物和大分子有机物等物质，出水SDI15一般在1.5~3，浊度在0.05~0.15NTU，能达到纳滤进水要求（即SDI15＜3，浊度＜1.0NTU）。多介质过滤器进水前依次投加盐酸及杀菌剂，将废水PH值控制在6.5~7之间。超滤系统采用20支8英寸外置式中空纤维膜，采用错流式过滤（回流率约为10%），随运行时间增加要进行周期性的化学清洗以恢复膜通量。（2）反渗透系统。废水进入反渗透系统前需投加高分子阻垢剂，因为原水中含有大量Ca2+、SO42-、F-等离子，这些离子下浓缩后极容易在膜表面生成CaSO4、CaF2等难溶性盐造成结垢引起膜孔堵塞，投加阻垢剂可以有效抑制结垢发生确保系统稳定运行。反渗透系统进水前设置保安过滤器作为最后控制进水浊度的手段，防止药剂杂质或者其他操作可能对纳滤造成的损伤，过滤精度为5um。每2~3个月更换1次滤芯。反渗透系统共采用36支DOW8040型抗污染型反渗透膜112科学技术Scienceandtechnology元件，压力容器数为6支，每支压力容器内置串联6支膜元件。配套清洗装置由1个PE清洗水箱，1台清洗水泵和1台保安过滤器（过滤精度5um），用于对膜组件定期清洗，以恢复膜通量的衰减量，降低进水压力。4工艺运行情况分析（1）预处理工艺。预处理工艺处理效果稳定，预处理工艺中多介质过滤器出水浊度均在0.3~0.5NTU,超滤出水浊度在0.05~0.1NTU,SDI15在0.8~1.6之间，废水中Ca浓度能控制130~150mg/L以下，处理效果稳定能确保出水达到反渗透进水水质要求。工艺出水SDI15稳定在1.5~3，浊度在0.05~0.15NTU，能达到纳滤进水要求（即SDI15＜3，浊度＜1.0NTU）。超滤工艺一年的运行中，进水压力随着膜污染程度及温度、水质情况发生变化，但基本稳定在50~80kPa，超滤清洗周期约为15~20天，系统运行一年跨膜压差（温度校正后）上升率仅在10%左右，说明超滤系统运行稳定。（2）反渗透系统。进水压力的变化是衡量膜纳滤工艺稳定性的重要数据。纳滤进水压力受进水温度、进水含盐量、膜堵塞程度等因素的影响。以系统每个化学清洗周期初始性能参数为基准计算系统标准产水量，当标准产水量变化超过15%时进行化学清洗。系统运行一年来，系统进水压力基本在11~13Bar,平均脱盐率均在96%~97%，各项指标均达到设计水质要求。系统运行一年跨膜压差（温度校正后）上升率仅在15%左右，说明反渗透系统运行稳定。5工艺经济分析项目达产单位直接成本平均为5.25元/t（以废水处理量计），另外本项目废水深度处理产生的淡水（490m3/d）可替代生产新水作为循环水补充水使用，每年可减少企业生产新水支出48.51万元。6结论工程稳定运行一年多，工艺处理后的产水水质和系统性能都比较稳定，可见，采用反渗透工艺对此类铜冶炼废水回用处理是可行的，总结工程在设计和运行过程中的经验如下：①铜冶炼废水硬度较高，因此在多介质过滤器出水上安装在线硬度仪实时监测水中硬度并与反渗透系统联锁控制对系统安全是非常必要的。②预处理工艺中采用纯碱去除废水硬度，一般使用的药剂浓度为10%~15%，在冬季低温的时存在溶解和输送困难等问题，可以通过在溶解槽设置低压蒸汽管对溶液加热及输送管伴热来解决。③合理的反渗透及超滤膜清洗时间及清洗方式既可以防止膜发生不可逆的污染，也可以降低膜化学清洗成本及清洗对膜的损伤。④纯碱软化产生的CaCO3沉淀物直接回收至废酸处理作为废酸中和剂使用，具有一定的经济价值。（上接113页）图2不同开孔宽度模型骨架曲线从图2和表2可以看出，随着孔宽的减小，支撑的屈服力和承载力不断提高，从图3可以看出，仅开孔区进入塑性，耗能管耗能机制为开孔区耗能。得出结论：孔长大于支撑总长12.5%的支撑，耗能机制为开孔区耗能，通过改变孔宽可控制支撑的屈服力和承载力。图3A-1耗能管塑性变形情况4总结孔长大于支撑总长12.5%的支撑，耗能机制为开孔区耗能，通过改变孔宽可控制支撑的屈服力和承载力。参考文献[1] 喻圣洁. 一种自复位三重钢管约束屈曲支撑及其制作工艺:中国, ZL201310543104.2 [P]. 2015-10-28.[2] 喻圣洁,郑廷银. 自复位三重钢管约束屈曲支撑概念设计[J]. 江西建材,2016,21:35.[3] 喻圣洁,郑廷银. 自复位三重钢管约束屈曲支撑性能分析[J].江苏建筑职业技术学院学报，2016，16（4）：20—22,30.[4] 周云，钱洪涛，褚洪民.新型防屈曲耗能支撑设计原理与性能研究［J］.土木工程学报，2009，42 (4 ) :64-71.