隨著工業(yè)不斷地發(fā)展，生產(chǎn)過程自動(dòng)化，人們?nèi)找鎸?duì)環(huán)保意識(shí)的提高以及政府職能部門對(duì)節(jié)能降耗的苛求，如何實(shí)現(xiàn)資源綜合利用、節(jié)能、環(huán)保的新過程顯得尤為重要。在廢水濃縮處理方面，納濾膜濃縮技術(shù)可有效實(shí)現(xiàn)對(duì)可用物質(zhì)的回收，本文將從納濾膜在烏洛托品行業(yè)生產(chǎn)廢水濃縮應(yīng)用方面進(jìn)行介紹。
一、高壓納濾設(shè)備工作原理
納濾膜設(shè)備就是以納濾膜為核心產(chǎn)品，膜表面分離層擁有納米級(jí)(10nm以下)的孔結(jié)構(gòu)，利用多孔材料的攔截能力，以物理截留的方式去除水中一定大小的雜質(zhì)顆粒，透過物大小在1～10nm，截留分子量100～1000之間的物質(zhì)。對(duì)特定溶質(zhì)有很高的截留率，主要應(yīng)用于溶液中大分子物質(zhì)的濃縮和純化。烏洛托品分子質(zhì)量為140，所以從分離原理上講適用于烏洛托品生產(chǎn)廢水的濃縮。
二、高壓納濾選型技術(shù)優(yōu)勢(shì)
德國(guó)某公司的MTNF高壓納濾膜組件是專門為物料濃縮處理而開發(fā)的一種新型結(jié)構(gòu)膜組件，MTNF納濾膜的內(nèi)部格網(wǎng)采用梯形的專利結(jié)構(gòu)，廢水在格網(wǎng)形成的通道內(nèi)流動(dòng)，內(nèi)部橫向具有加強(qiáng)筋在料液流動(dòng)時(shí)候的增加紊流，可以降低膜的濃差極化作用，使得MTNF膜組件的耐污染能力得到提高。采用的高壓納濾膜組件可以達(dá)到10MPa耐壓壓力，使回收效率得到極大提升，MTNF膜組件不像其它納濾系統(tǒng)進(jìn)行長(zhǎng)期的進(jìn)水預(yù)處理，并且內(nèi)置清洗循環(huán)泵，使得MTNF納濾膜完成一定工作期限后可定期清洗，降低結(jié)垢率，改善納濾膜使用壽命。
2.1 高壓納濾膜組件
型號(hào)：DS98A-8040CP-V2，膜片材質(zhì)：聚酰胺工業(yè)抗污染納濾膜，膜組件面積：32.0m2/支，進(jìn)料流量：每支膜6.0～12.0m3/h，耐壓：90bar，數(shù)量：28。
2.2 高壓納濾膜性能
膜性能參數(shù)表1。
三、烏洛托品廢水濃縮處理工藝
工藝流程步驟：來自烏洛托品生產(chǎn)裝置中解析塔底的排放液進(jìn)入保安過濾器進(jìn)行過濾，用高壓泵加壓輸送至高壓納濾膜組件進(jìn)行納濾濃縮，濃縮液含量在10%～12%的烏洛托品溶液重新進(jìn)入生產(chǎn)裝置母液槽進(jìn)行循環(huán)再利用，接近純水的透過液進(jìn)入軟水公用工程系統(tǒng)。高壓納濾流程示意見圖1。
3.1 進(jìn)料保安過濾
為保證系統(tǒng)運(yùn)行的連續(xù)性，設(shè)備配有pp熔噴濾芯過濾器將烏洛托品廢水經(jīng)過濾去除雜質(zhì)。防止進(jìn)料異常導(dǎo)致的系統(tǒng)停機(jī)，設(shè)備均配有pp熔噴濾芯過濾器。pp熔噴濾芯潔凈度高，還具有耐酸堿腐蝕優(yōu)點(diǎn)。pp熔噴濾芯內(nèi)部微觀孔隙小，空隙≤5μm使過濾效率能達(dá)到98%以上。運(yùn)行過程中，雜質(zhì)會(huì)在熔噴濾芯內(nèi)部孔隙發(fā)生架橋現(xiàn)象，使小于空隙的雜質(zhì)被阻攔住。在過濾器進(jìn)、出水端管道上安裝有壓力傳感器和現(xiàn)場(chǎng)壓力表，當(dāng)過濾器堵塞當(dāng)壓差超過0.1MPa的時(shí)候應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更換濾芯。
3.2 高壓納濾
將進(jìn)料保安過濾后烏洛托品廢水經(jīng)納濾膜納濾，為提高納濾回收率系統(tǒng)組件所用高壓納濾膜數(shù)量共32支，操作壓力為4.0～6.0MPa，納濾膜組件透過液進(jìn)入反滲透膜組件，納濾膜納孔徑為1～2nm截留分子質(zhì)量為140的烏洛托品分子。
3.3 濃縮液及透過液回用
經(jīng)高壓納濾濃縮后，將納濾膜組件截留液進(jìn)行烏洛托品含量檢測(cè)，判定濃縮液回用至烏洛托品生產(chǎn)車間或進(jìn)行二次濃縮。產(chǎn)生的透過液進(jìn)行回用或進(jìn)入廠區(qū)軟水公用工程系統(tǒng)。
3.4 膜的沖洗及化學(xué)清洗
本系統(tǒng)采用批次清洗設(shè)計(jì)，設(shè)置專門的清洗泵、清洗管路。
3.4.1 化學(xué)清洗
為保持納濾膜組件的回收效率，納濾膜應(yīng)定期進(jìn)行清洗恢復(fù)性能。清洗劑分酸性AP310清洗劑和堿性CP120清洗劑兩種型號(hào)，堿性清洗劑的主要作用是清除納濾膜污染的有機(jī)物，酸性清洗劑的主要作用是清除納濾膜中污染的無機(jī)物，見表2。在清洗膜組清洗液在系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)，以除去過濾在膜上的污染物質(zhì)，清洗后的液體排入廠內(nèi)污水系統(tǒng)進(jìn)行處理。清洗可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定清洗執(zhí)行時(shí)間，一般為2h。系統(tǒng)操作面板設(shè)定參數(shù)實(shí)現(xiàn)PLC自動(dòng)控制。
3.4.2 清洗方案及周期
清洗時(shí)間間隔的長(zhǎng)短主要取決于進(jìn)水中的污染物質(zhì)造成的污染程度。在相同進(jìn)水條件下，膜組件進(jìn)出口壓差變大超過設(shè)計(jì)值或透過液流量減少10%～15%時(shí)應(yīng)進(jìn)行清洗。根據(jù)本項(xiàng)目水質(zhì)條件及我們的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，清洗方案及周期如表3。
四、納濾設(shè)備自控系統(tǒng)
納濾膜脫除回收率受輸送壓力、廢液溫度、廢液濃度、流量等因素影響。為提高系統(tǒng)運(yùn)行的高回收率及自動(dòng)化程度，采用PLC自動(dòng)控制。現(xiàn)場(chǎng)主要傳感器采集的數(shù)據(jù)信號(hào)均被送往PLC控制器。
4.1 在線溫度傳感器
系統(tǒng)通過設(shè)置在進(jìn)料、濃縮液管路上進(jìn)行溫度在線檢測(cè)，并將檢測(cè)值送PLC控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)通過比較檢測(cè)值與設(shè)定值的差距，判斷溫度是否在正常范圍內(nèi)，超過設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警，超限自動(dòng)保護(hù)性停機(jī)。
4.2 在線壓力傳感器
在進(jìn)料管路、納濾膜組件進(jìn)口及濃縮出料管路上分別安裝在線壓力傳感器，數(shù)據(jù)送往PLC處理，同時(shí)在顯示屏上顯示，對(duì)系統(tǒng)的正常工作壓力進(jìn)行檢測(cè)和調(diào)整，當(dāng)壓力超限時(shí)切換至自動(dòng)保護(hù)性停機(jī)狀態(tài)。當(dāng)來自生產(chǎn)解析塔廢水輸送壓力低時(shí)，報(bào)警缺水并停機(jī)，高壓泵出口壓力傳感器的壓力范圍超過設(shè)定值時(shí)系統(tǒng)報(bào)警，控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)泵的運(yùn)行轉(zhuǎn)速，以保持壓力恒定，濃縮液出口壓力傳感器監(jiān)測(cè)濃縮液出口輸出管路是否暢通。
4.3 流量檢測(cè)儀
在設(shè)備的進(jìn)水和產(chǎn)水設(shè)置流量檢測(cè)儀，PLC系統(tǒng)通過操作人員設(shè)定的流量值自動(dòng)調(diào)節(jié)濃縮出口比例調(diào)節(jié)閥，從而保證出料濃縮達(dá)到預(yù)定的濃縮倍數(shù)，并根據(jù)進(jìn)水流量值進(jìn)一步判斷處理系統(tǒng)運(yùn)行的回收效率。
4.4 液位傳感器
為保證設(shè)備整體安全運(yùn)行對(duì)進(jìn)出罐的液位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，液位傳感器分別安裝在解析塔廢水緩沖槽以及烏洛托品濃縮液回收的母液循環(huán)槽上，當(dāng)液位超出或低于設(shè)定值時(shí)，PLC系統(tǒng)進(jìn)入聯(lián)鎖狀態(tài)自動(dòng)調(diào)整運(yùn)行或停止。
五、運(yùn)行成本分析
只針對(duì)我公司年產(chǎn)2萬t烏洛托品裝置實(shí)例購買濃縮設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行分析。
5.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)
5.2 投入后運(yùn)行數(shù)據(jù)
為了檢驗(yàn)濃縮倍數(shù)及回收率的效果，定期對(duì)排放液和濃縮液進(jìn)行化驗(yàn)分析，廢液濃縮濃度變化主要受烏洛托品解析塔排放液含量的影響，以及膜濃縮效率下降或被清洗后的效率提升后的影響，見圖2、3。圖中運(yùn)行半年的數(shù)據(jù)廢水中烏洛托品含量與濃縮后的含量曲線運(yùn)行曲線基本一致，計(jì)算后的濃縮值穩(wěn)定在11～13倍的區(qū)間，試驗(yàn)表明烏洛托品的平均截留率可達(dá)到99%以上。
5.3 每日運(yùn)行成本
高壓納濾處理主體設(shè)備總裝機(jī)功率56.5kW，因變頻控制平均運(yùn)行負(fù)荷45kW，噸水能耗6.625kWh/m3(按照進(jìn)水量163t/d計(jì)算)。
六、年效益分析
七、結(jié)論
烏洛托品生產(chǎn)工藝解析廢水可以通過污水處理裝置或納濾膜濃縮裝置進(jìn)行處理，但處理的理念路線完全不同。系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水以往全部送入污水處理站處理，采用預(yù)處理+氣浮+厭氧+好氧處理+混凝沉淀工藝，處理后的水達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后再利用，這種方法并沒有從源頭解決殘夜造成的環(huán)境污染問題。而新型納濾膜濃縮設(shè)備，對(duì)烏洛托品有著優(yōu)異的截留性能，利用裝置濃縮分離后的烏洛托品母液回收再利用，既減輕了污水處理成本又為企業(yè)增加了效益，可謂一舉兩得。
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