天地人视角-DTRO技术在制药废水中水回用中的应用研究

2017-09-06


制药行业是一个废水产生量巨大,同时纯水需求量也很大的行业。因此,通过合适的工艺流程对制药废水进行回用处理既能降低制药企业的生产成本,又能减少污染物的排放。

不久前,天地人公司对河北省某制药企业的生产废水进行了中试研究,取得了不错的效果。试验的研究对象为该厂制药废水的厌氧出水,水质复杂,硬度较高,悬浮物含量也很高。普通的卷式反渗透工艺需要多步预处理(如加药软化、多介质过滤、超滤等)才能达到卷式反渗透膜元件对进水水质的要求,本试验选用碟管式反渗透(DTRO)膜组件,拟定的工艺流程为“加药软化+DTRO”,只通过添加药剂经过化学反应对废水中的钙镁离子进行沉淀预处理,软化后的产水直接进DTRO设备进行试验,缩短了整个工艺流程,提高了操作的可控性。

试验取各阶段水样进行水质分析,确定最终试验效果,先后共进行了初步试验和验证试验两次平行试验,以验证工艺的稳定性。

一、初步试验

1、加药软化预处理

水质检测数据显示:原水总碱度大于总硬度,经分析计算,原水中的碳酸氢根和碳酸根在碱性条件下足以与水中的钙离子发生反应生成沉淀,因此,本试验采用向原水中投加30%液碱溶液,辅以机械搅拌和静置沉淀的做法,以去除原水的硬度。加药软化前后水质情况如表1所示。

表1加药软化前后水质情况


总硬度
mg/L

Ca2+
mg/L

Mg2+
mg/L

SiO2
mg/L

SO42-
mg/L

总碱度
mg/L

原水

1540

266

121

13

73

2530

软化产水

46

由上表可见,加药软化对原水的硬度去除率为97%,软化产水的硬度为46mg/L,满足DTRO膜设备对来水进行浓缩减量化处理,对原水硬度的要求。

2、DTRO膜浓缩处理

加药软化产水加盐酸将其pH调节至中性,然后进DTRO试验设备浓缩处理。DTRO浓缩液返回原水箱,透过液另外收集,至设备运行压力涨至设备允许的最大运行压力,试验停止。运行数据如表2所示。

表2 DTRO运行情况

时间

运行压力bar

产水电导μS/cm

浓水电导μS/cm

10:45

开机



10:50

29

330


11:35

30

450

28000

11:55

33

619

33700

12:17

35

980

40400

12:40

39

1630

50200

14:20

44

1000

50300

14:34

47

1600

65940

14:43

52


70000

14:50

56


80000

14:53

59


85000

15:35

65


87000

15:38

66


90000

15:42

69


95000

15:44

73


100000

15:46

77


103000

15:50

停机



水质检测情况如表3所示。

表3 DTRO水质检测情况


电导率
μS/cm

TDS
mg/L

总硬度
mg/L

COD
mg/L

NH3-N
mg/L

DTRO进水

21400

12210

46

766

291

DTRO产水

1050

27

32.9

DTRO浓水

103000

73000

2602

1366.4

经测量试验前后原水箱水位,可得DTRO试验设备对加药软化产水的最大浓缩倍数可达到8倍左右,由表2和表3可知,在一定膜通量下,综合产水的电导率为1050μS/cm ,COD为27mg/L,NH3-N为32.9mg/L,DTRO膜对其去除率依次为95.1%,96.5%和88.7%。

二、验证试验

1、加药软化预处理

按照初步试验的方法,向原水中投加一定量的30%液碱溶液,然后机械搅拌30分钟,最后静置沉淀12小时,检测上清液的水质。加药软化前后水质情况如表4所示。

表4加药软化前后水质情况


总硬度
mg/L

Ca2+
mg/L

Mg2+
mg/L

SiO2
mg/L

SO42-
mg/L

总碱度
mg/L

原水

1135

302

91.3

14.4

25.4

2320

软化产水

33.4

由上表可见,经过加药软化处理,原水硬度去除率为97.1%,可以达到初步试验对硬度的去除效果。

2、DTRO膜浓缩处理

按照初步试验的方法,取软化产水,向其中投加31%的盐酸回调pH,然后用DTRO试验设备对软化产水进行浓缩处理,浓缩8倍,考察设备的运行情况。运行数据如表5所示。

表5 DTRO运行情况

时间

运行压力
bar

产水电导
μS/cm

浓水电导
μS/cm

10:15

开机



10:20

29

230

19600

10:50

30

310

24300

11:20

33

400

31700

11:40

36

500

36500

12:00

42

685

48300

12:18

51

846

60000

12:25

61


71000

12:36

69


91000

12:43

72


100000

15:50

停机



水质检测情况如表6所示。

表6 DTRO水质检测情况


电导率
μS/cm

TDS
mg/L

总硬度
mg/L

COD
mg/L

NH3-N
mg/L

DTRO进水

19600

8210

33.4

1146

313.6

DTRO产水

550

24

21

DTRO浓水

100000

68300

2944

1327.2

经验证DTRO设备对软化产水浓缩的过程,运行稳定,浓缩倍数可高达8倍,水质检测结果如表5和表6所示,综合产水的电导率为550μS/cm ,COD为24mg/L,NH3-N为21mg/L,DTRO膜对其去除率依次为97.2%,97.9%和93.3%。试验效果优于初步试验的效果。

验证试验的进出水水样拍照如图1所示。

 

图1 验证试验进出水水样(从左到右:原水,DTRO产水,DTRO浓水)

三、结论

1. 加药软化对厌氧出水的硬度有很好的去除效果,可保证软化处理后的硬度达到DTRO膜浓缩工艺对进水硬度要求。

2. 经加药软化预处理后,DTRO试验设备对原水的浓缩倍数可达8倍,且设备运行稳定,透过液水质优良。

3. DTRO膜对软化产水的电导率、COD、NH3-N均有很高的截留效果,其中产水的NH3-N含量略高于中水回用要求,再经过卷式RO处理即可完全达标。

综上所述,基于DTRO膜组件优良的抗污染性能和较高的可操作压力范围,“加药软化+DTRO”工艺用于处理该制药厂制药废水的厌氧出水,工艺链简洁,操作可控性强,处理效果优良,在节能减排方面,具有广阔的应用价值。