汽车涂装废水反渗透膜浓缩“零排放”技术实践

  摘要：介绍了反渗透膜浓缩零排放技术在某汽车厂无锡基地的含氮磷废水零排放项目中的应用情况。该系统将 16 m3/h 经生化处理后的废水浓缩0.25m3/h，TDS 的质量浓度约 80 g/L，然后进入减压干燥系统，最终生成含盐固 体，反渗透产生的清洁产水作为涂装工艺用水。运行根据结果得出，反渗透膜浓缩系统运行良好，系统产生的纯净水电导 率≤200 μS/cm，Cl-、Ca2+ 的质量浓度分别≤25、≤10 mg/L，产水全部回收油漆车间涂装生产线和循环冷却水，每年产 出 90 kt 的淡水。能耗合理，是一种企业“用得起”的废水零排放技术。

  传统的汽车厂涂装废污水处理工艺，一般都会采用物 化法(沉淀和气浮)进行预处理，后续采用生物(厌 氧分解和好氧氧化)工艺处理后达标排放。较其他 方法具有处理效果稳定、运行成本低、操作维护简单 等特点，能有效解决汽车涂装废水的污染问题。生化 处理达标排放的污水再经过砂炭滤过滤，实现简单 的回用。近几年，公司开始尝试将生化处理的废水进 行深度处理，大多为超滤和反渗透的“双膜”法处 理，回用至工业循环冷却水。

  某汽车厂无锡基地改扩建年产 20 万辆的涂装 生产线 条，采取“以新带老”的措施，对现有项目的 油漆种类做调整。为符合《太湖流域管理条例》、《江苏省太湖水污染防治条例(2012 年修订)》及 《江苏省生态红线区域保护规划》的有关要求，在环评阶段该厂即提出了零排放整体解决的要求 ;建 设中采用国际上成熟的废水反渗透浓缩+减压干燥 技术，使废水在工厂内部处理后固液分离，全部回 用，响应国家的节水号召，杜绝污染物的外排。

  技改将油漆车间产生的废水分成含氮磷的生产 废水和不含氮磷的生产废水 2 部分。其中含氮磷废 水经物化 + 生化处理后，有必要进行深度处理并回用。 一期规模为 16 m3/h，二期规模 34 m3/h。

  1)TDS 含量高，且波动范围较大，其中 SO42-、 Cl- 对金属设备具备了较强的腐蚀性;

  2)Ca2+ 及 Mg2+ 含量较高，导致水中的总硬度较 高;易在反渗透膜表面和热力设备表面生成无机垢 类，影响设备的正常使用，缩短设备使用年限;

  4) 废水的物化处理过程需要投加絮凝剂———硫酸亚铁，如操作不当，会导致生化出水铁离子含量 较高。当废水中铁离子质量浓度>

  0.05 mg/L 时，会 造成离子交换树脂中毒和反渗透膜污堵。

  针对上述进水水质的特点及对产品水质的要求，项目主要从处理工艺和设备材质 2 方面采取了 针对性的处理措施。

  在工艺流程的选择方面，最大限度地考虑系统的抗冲 击负荷能力，当水质和水量波动时，系统可承受冲 击，保证产水水质和装置的连续稳定运行。

  1)针对进水硬度较高的特点，在反渗透前设置 Na 型阳离子软化器，通过树脂上的功能离子与水中 的钙、镁离子进行交换，从而吸附水中多余的钙、镁 离子，达到去除水垢(碳酸钙或碳酸镁)的目的，产 水进入污水反渗透系统，保证系统运行过程中不产 生无机垢类;

  2)设置 2 套污水反渗透系统，去除水中绝大部 分的 TDS，产水 TDS 的质量浓度

  3)经反渗透装置浓缩后的浓水进入深度浓缩系 统，再通过反渗透和纳滤进一步提取浓液中的水分 子;深度浓缩装置可将浓水 TDS 的质量浓度浓缩至 100 g/L，最后进入减压干燥单元，将减压干燥单元的处理规模降至最小;

  在设备材质选择上，最大限度地考虑来水的 TDS 和Cl- 等因素，系统的整体设计寿命为 15 年。

  1)主要的泵等动设备的转动部件选用 316L、双相钢、青铜等材质，过滤器、离子交换器等静设备类 选用硬聚氯乙烯(UPVC)或高密度聚乙烯(HDPE) 材质;水箱等静设备选用纤维增强复合材料(FRP) 或 HPDE 材质;输送管和阀门材质为 UPVC 或双相 钢 2205;

  2)减压干燥设备，选用 316L 材质，进料液泵等 动设备的材质为内衬氟橡胶防腐。输送管和阀门材 质为 UPVC;蒸汽管路选用碳钢材质。

  工程实施中，生化出水经多介质过滤器处理后， 进入超滤机组(聚偏氟乙烯超滤膜)过滤，产水进入 中间水箱，经 1# RO 进水泵提升至软化系统(1200 Na 型软化树脂)处理。

  对水中的易结垢阳离子进行软化，使本单元的 产水满足总硬度在 10 mg/L 以下，避免后续系统因 钙镁等离子引起的结垢等问题。软化器产水进入反 渗透浓缩系统。

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