1、引 言
目前國內(nèi)外對焦化廢水深度處理的研究多集中于物化方法，主要包括吸附法、混凝沉淀法、高級氧化法(advancedoxidationprocesses，AOPs)、膜分離技術(shù)等．這些技術(shù)各具優(yōu)勢，同時在應(yīng)用上又有各自的缺陷，因此為了充分發(fā)揮其效能，人們往往是將其中的兩種或多種工藝聯(lián)合應(yīng)用。
分別采用混凝沉淀、活性炭吸附及二者的聯(lián)合工藝對焦化廠生化出水進(jìn)行深度處理，結(jié)果表明單獨(dú)使用混凝沉淀或活性炭吸附均可使處理后出水COD低于100mg/L，而二者的聯(lián)合工藝可充分發(fā)揮混凝沉淀與活性炭吸附技術(shù)的協(xié)同作用，出水水質(zhì)達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)．以丙烯酰胺改性殼聚糖為絮凝劑對上海某焦化廠的A/O出水進(jìn)行深度處理，COD去除率較常規(guī)絮凝劑聚合硫酸鐵和聚合氯化鋁提高約15%．以寶鋼焦化廠的二級生化出水為原水，采用混凝沉淀－二氧化氯催化氧化－反滲透脫鹽法聯(lián)合工藝對其深度處理，色度完全除去，出水完全符合冷卻水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了焦化廢水的回用．以某焦化公司的二沉池出水為對象，采用混凝(聚硅硫酸鋁鐵)－Fenton試劑聯(lián)合工藝對其進(jìn)行深度處理，出水COD小于100mg/L。
在對上述各種深度處理工藝進(jìn)行考察與分析的基礎(chǔ)上，本研究結(jié)合實(shí)際工程項(xiàng)目需求，采用“超濾+反滲透雙膜工藝對某焦化廠經(jīng)生化處理后的焦化廢水進(jìn)行深度處理，重點(diǎn)考察該系統(tǒng)對原水中懸浮物、有機(jī)物、氨氮、總硬度及Cl－的去除效果及系統(tǒng)的運(yùn)行情況．通過該研究，以期對焦化廠生化處理出水進(jìn)行中水回用，對減輕環(huán)境污染、節(jié)約水資源和整個行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展均具有重要的意義。
2、材料與方法
2.1、試驗(yàn)用水水質(zhì)
試驗(yàn)用水來自某焦化廠經(jīng)A2/O生化工藝處理后的出水，其水質(zhì)見表1。
2.2、 實(shí)驗(yàn)原理與工藝流程
采用雙膜法處理工藝，實(shí)驗(yàn)規(guī)模為2.5m3/h，進(jìn)水首先通過超濾膜錯流過濾，產(chǎn)水進(jìn)入中間水箱，然后由提升進(jìn)入保安過濾器，同時投加阻垢劑，保安過濾器出水經(jīng)高壓泵增壓后進(jìn)入反滲透系統(tǒng)，反滲透系統(tǒng)產(chǎn)水規(guī)模為1.0m3/h。
3、試驗(yàn)結(jié)果與討論
3.1、主要污染物去除效果
3.1.1、系統(tǒng)進(jìn)、出水濁度變化
由于超濾膜的孔徑相對較小，能對水中的懸浮物、微粒(＞0．2um)近100%的去除．由圖2可知，超濾系統(tǒng)對濁度有很強(qiáng)的去除能力，超濾后出水清澈，整個試驗(yàn)期間，產(chǎn)水濁度始終低于0．8NTU，平均除濁率高達(dá)98.8%，滿足反滲透進(jìn)水水質(zhì)濁度≤1．0NTU的要求，而反滲透出水濁度基本為零。
3.1.2、進(jìn)、出水CODcr濃度變化
實(shí)驗(yàn)期間進(jìn)、出水COD的濃度變化情況見圖3，進(jìn)水中COD在60～250mg/L范圍變化，超濾產(chǎn)水水質(zhì)隨著進(jìn)水的變化而變化，變化范圍為30～120mg/L，超濾對COD的平均去除率為25.6%，超濾膜孔徑相對較大，截留主要的是分子量較大的有機(jī)物，而反滲透出水水質(zhì)穩(wěn)定，COD維持在10mg/L以下，反滲透對COD的平均去除率為94.6%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于循環(huán)冷卻水補(bǔ)充水COD小于60mg/L的標(biāo)準(zhǔn)．當(dāng)原水COD值較高，達(dá)到150mg/L以上，則反滲透出水COD值明顯升高，原因可能是生化處理工段效果不理想，生化出水中有部分小分子有機(jī)物沒有被微生物降解，可以透過反滲透膜，反滲透處理效果不理想。
3.1.3、進(jìn)、出水氨氮濃度變化
由以上結(jié)果可以看出：超濾對氨氮的平均去除率為32.1%，反滲透對氨氮的平均去除率為75.9%，除了個別天數(shù)進(jìn)水中氨氮濃度較高外，反滲透系統(tǒng)出水產(chǎn)水氨氮全部在1mg/L以下，達(dá)到且優(yōu)于循環(huán)冷卻水用水標(biāo)準(zhǔn)。
3.1.4、系統(tǒng)進(jìn)出水總硬度變化
實(shí)驗(yàn)期間系統(tǒng)的進(jìn)、出水的硬度變化情況見圖5．由圖5可知，系統(tǒng)進(jìn)水總硬度為180～360mg/L，反滲透系統(tǒng)對總硬度的平均去除率為98.3%．出水總硬度含量基本小于10mg/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于循環(huán)冷卻水總硬度含量小于450mg/L的要求。
3.1.5、系統(tǒng)進(jìn)出水Cl－離子含量變化
實(shí)驗(yàn)期間Cl－的質(zhì)量濃度變化情況見圖6，超濾產(chǎn)水Cl－質(zhì)量濃度為180～820mg/L，反滲透系統(tǒng)對氯離子的平均去除率高達(dá)98．6%，出水氯離子含量低于15mg/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于循環(huán)冷卻水氯離子含量小250mg/L的要求，結(jié)果表明，反滲透系統(tǒng)對氯離子具有很好的去除效果。
3.2、雙膜系統(tǒng)的運(yùn)行情況
3.2.1、超濾膜跨膜壓差
6月11日～7月16日超濾膜通量為36L/h，通過定期反沖洗，超濾膜跨膜壓差較小，基本保持在－14kPa以內(nèi)，表明膜污染程度較輕．7月17日～8月25日膜通量提高到50L/h，跨膜壓差出現(xiàn)明顯上升，介于－14～－24kPa之間，但仍然沒有達(dá)到－70kPa化學(xué)清洗的條件．說明超濾膜有一定的污染，但程度較輕，直至試驗(yàn)結(jié)束也沒有達(dá)到化學(xué)清洗的條件，說明采用超濾膜作為反滲透系統(tǒng)的預(yù)處理系統(tǒng)。
3.2.2、反滲透膜壓差
6月11日～6月25日期間一段反滲透膜壓差和二段反滲透膜壓差基本穩(wěn)定，壓差均在0．1MPa以下．6月25日～7月5日和8月8日～8月13日期間一段反滲透膜壓差明顯升高，說明期間一段反滲透膜出現(xiàn)明顯有機(jī)物、膠體或微生物污染．分析其原因主要是由于進(jìn)水中有機(jī)物含量較高，經(jīng)過一段時間運(yùn)行后，反滲透膜表面積聚的有機(jī)物為微生物提供了營養(yǎng)源，導(dǎo)致微生物大量繁殖，從而造成反滲透膜污染加�。鶕�(jù)同類工程經(jīng)驗(yàn)，通過定期向反滲透進(jìn)水中沖擊性投加一定量的非氧化性殺菌劑可以明顯減輕膜污染．7月5日和8月14日進(jìn)行化學(xué)清洗后反滲透膜壓差明顯下降．試驗(yàn)期間一段膜壓差相對較大，表明有機(jī)物、膠體或微生物等污染趨勢相對較大；二段膜壓差相對較小，說明阻垢劑阻垢效果良好，沒有出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象。
此外，在設(shè)備正常運(yùn)行情況下，反滲透膜化學(xué)清洗周期較長，約為1個月左右，通過定期投加非氧化性殺菌劑還可以大大延長反滲透膜化學(xué)清洗周期，因此，本工藝應(yīng)用于大規(guī)模工程在技術(shù)上是可行的。
4、結(jié)論。
(1)超濾單元對進(jìn)水中懸浮物去除效果明顯，平均去除率為98．8%，超濾設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，超濾膜通量穩(wěn)定，超濾產(chǎn)水水質(zhì)能穩(wěn)定達(dá)到反滲透進(jìn)水水質(zhì)要求，表明采用超濾工藝作為反滲透工藝的預(yù)處理是可靠的。
(2)反滲透對水中COD、氨氮的總硬度及Cl－等離子去除效果明顯，反滲透裝置在70%回收率的條件下，對水中COD、氨氮、總硬度及Cl－的平均去除率分別達(dá)到94.6%、75.9%、98.3%和98.6%。反滲透膜化學(xué)清洗周期較長，裝置運(yùn)行穩(wěn)定，反滲透膜產(chǎn)水量、產(chǎn)水電導(dǎo)率、脫鹽率、膜壓差等基本穩(wěn)定，沒有明顯變化。出水超過預(yù)期效果，證明中試所選“超濾+反滲透”雙膜法工藝應(yīng)用于該廢水回用在技術(shù)上是可行的，該工藝可以應(yīng)用于焦化廢水回用大型工程。
作者：高愛華
