“双膜法”在PTA中水回用系统的应用及解决方案
膜法水处理技术的发展，并在多个行业的中水回用系统中成功应用，为“双
膜法”在PTA行业的运用提供了可靠的参考。根据类似中水回用项目的实施经验，了解原水水质特性，并设计针对性的预处理工艺，是后续双膜法运行稳定关键因素。PTA废水具有碱度高、含重金属结垢离子的特性，LTLD为克服其生化处理的波动性，消除碱度、重金属污染物的影响，保证水质稳定进入中水回用系统，因此设计了科学的预处理系统，使双膜法实现稳定的运行，实现良好的经济、环保效益。
一、前言
针对苯二甲酸（PTA）是化纤、塑料和树脂工业的主要原料之一，其生产工艺需要使用大量的脱离子水，进行高纯度精制生产，脱盐水的单位消耗量一般为3~4t/t PTA。近年来，PTA生产企业为节约用水，降低排污量，纷纷积极尝试、考察各种中水回用技术，选择切实可行的中水回用方案。
下面举例一大型PTA石化工厂。根据现场调研情况，其现有废水处理系统日排放流量已经达到20000m3，，排放水符合一级排放标准。由于废水排放水含盐量较高且含一定量COD，采用一般传统处理技术难以实现对盐的脱除达到回用指标，而膜分离技术对盐的截留率较高并且稳定，因此考虑膜技术作为主要的处理技术，实现废水的回用。最终选择双膜法工艺，作为中水回用系统主要工艺，进行工程设计和实施。
二、废水特性和工艺选择
实施中水回用的工艺设计，其首要工作就是充分调查原生化处理系统的处理情况，和排放废水的水质特性，并根据回用水的水质指标，将排放水/回用水的指标，和中水回用工艺结合起来，进行针对性设计方案。
石化工厂中水系统的进水是原生化处理系统的达标排放污水，回用水欲用于补充循环冷却水，设计进/出水水质如下表所示：
PTA生产废水主要排放污染物除了部分PX原料、醋酸、少量产品TA酸，还包括催化剂重金属，同时由于废水经由UASB处理后，降解产生大量HCO3-，因此本中水回用系统在进行膜脱盐基本工艺的基础上，还需要另外关注：1、去除重金属离子，避免重金属离子在超滤或者RO表面的结垢。2、降低碱度及CO2，提高产水水质。3、稳定的进水，避免生化系统的波动冲击后续膜系统。
三、中水回用处理工艺流程
石化工厂生产的废水经过的初沉、均质调节后，进入厌氧UASB系统、一级好氧、二级好氧生化处理系统后，达到一级排放标准。达标排放废水通过原有污水排放泵，打入中水回用系统。达标的排放废水首先进入跌水曝气池，通过跌水曝气的充氧方式，使污水含有的重金属污染物被溶氧所氧化，形成多价沉淀物，再流至V型滤池时被组合滤料截留。V型滤池同时去除废水中的微生物污泥、菌块、较大的胶体颗粒以及杂物等，降低超滤系统的进水负荷，使超滤系统更加稳定、高效运行。
滤池产水经调节pH值后，提升进入外压式中空纤维超滤膜系统，去除水中的有机絮体、胶体微粒以及残余的生物菌体，使超滤产水符合反渗透装置的进水要求，产水全部进入超滤产水池。超滤系统定时使用其产水进行反洗，并设置一定频率的化学加强洗。
超滤的产水投加还原剂和阻垢剂后，经高压泵增压进入反渗透膜系统，反渗透膜系统可去除废水中99％的溶解盐类、小分子有机物等，其产水作为中水回用的终端产水，可直接进入循环冷却水补给水，也可进入离交除盐系统，进行深度脱盐，用于生产工艺用水。
中水系统采用全自动控制，可进行自动与手动运行方式的切换，实现现场就地和控制室集中控制两种操作方式；同时通过各类在线仪表监测系统的运行状态，采用一台工控机作为人机界面实现监控。
四、主要设备的设计参数
1、跌水曝气＋滤池
系统设计跌水曝气池一座，设计处理流量10000m3/d，通过排放泵剩余水头设置三级跌水，达到自然曝气充氧的目的。
系统设计滤池3座，设计处理量400m3/h，产水浊度≤10NTU。该滤池通过重力流过滤，设计较低的流速，使多数的生化残余污泥等在这里被截留。滤池的滤料采用独特的组合滤料，可使滤池产水重金属降至0.1mg/L以下。
2、 超滤系统
系统设计超滤装置4套，设计处理量400m3/h，产水SDI≤3.0，产水浊度≤0.2，回收率≤95%。系统采用全自动控制，4套超滤装置可同时运行，也可单独运行，根据用水量要求灵活投运。
超滤膜采用了外压式中空纤维膜，具有结构型式和化学材质上的优势。这种外压式的结构避免了膜丝内腔流道的堵塞问题，也可以使用气擦洗，更适合于水质较差、污染严重的中水回用项目。而该超滤膜采用了聚偏氟乙烯材料（PVDF），是常用的几种超滤膜材料中，化学稳定性较高的一种，耐酸碱、抗氧化，可采用
极端的清洗条件如较高浓度的强酸（HCl）、强氧化剂（NaClO），能够彻底去除膜上的污染物，使系统稳定运行。
超滤设置周期性运行方式，按照一定的周期进行气洗、使用其产水进行反洗以及分散洗，通过这些频率、强度各不相同的清洗手段，维持超滤稳定的产水量。
3、 反渗系统
反渗透系统设计总进水量380m3/h，分为2套，每套产水133m3/h，脱盐率≥98%，回收率≥70%。
2套反渗透系统采用两种不同的反渗透膜，分别为DOW公司的BW30-365FR抗污染膜和海德能公司LFC3－LD抗污染膜。该两种反渗透膜均为最新的抗污染型反渗透膜，采用独特的宽通道结构，并通过膜面化学改性技术，提高膜亲水性，减小对有机物的吸附，膜元件和系统运行寿命长，可延长膜的清洗周期，降低清洗费用，这两种膜均能较好适应于此废水的处理。
反渗透系统为一级二段设计，并设置段间增压泵，使两段膜的负荷和效率更加均衡，提高系统运行的稳定性。
五、运行情况
该项目自投入工业应用，到目前为止装置运行十分稳定。主要运行指标为：
（1）V型滤池
重金属＜0.1mg/L
产水SS＜10mg/L
（2）超滤装置
产水SDI＜3
产水浊度＜0.2NTU
回收率≥95%
（3）反渗透装置
平均每套产水量133m3/h
回收率≥70%
脱盐率＞98%
（4）系统产水水质表
由于本系统所产生回用水水质高于原来使用的新鲜水，使用回用水作为除盐系统的给水，可以提高除盐系统的再生周期，降低脱盐水处理的成本。同时，使用回用水作为冷却塔补充水，可以提高冷却塔的循环浓缩倍率。 六、结束语
LTLD科学合理的预处理是保持膜法中水回用的必要条件，由于膜的物化特性以及其结构的特点，要求必需采用科学的预处理与其组合使用，保证膜系统的正常、稳定运行。本项目在系统设计以及预处理的流程上给予较多的关注，克服了国内同类项目存在的运行瓶颈，使系统稳定运行，取得了巨大的经济效益，具有一定借鉴意义。
“双膜法”在PTA中水回用系统的应用及解决方案
