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制药废 水深度处理辅以化学软 化除硬除硅工艺可以实现零排放

来源: 博源金凯过滤设备(北京)有限公司

制药废 水深度处理辅以化学软 化除硬除硅工艺可以实现零排放
 1前沿
  近年来,随着制 药行业的快速发展,医药企业越来越多,制药废 水排放量占工业废水排放量的2%。由于制 药废水具有化学需氧量(CODCr)高,氨氮含量高,盐度大,以及毒性大,难生物降解等特性,是公认 的严重环境污染源之一。常规的 制药废水处理方法如物化法、生物法等,虽然有 一定的处理效果,但是随 着环境保护力度的加大,这些处 理工艺已无法满足排放及回用要求。在水资 源日益匮乏的今天,若能找 到适当的方法对制药废水进行回收利用综合处理,将是协 调制药工业发展与水环境的最有效途径之一。
  膜分离 技术不仅能有效分离废水中的污染物,回收宝 贵的水资源及一些有用的物质,还具有节能、安全,设备简 单和操作方便等优点,在制药 废水回收利用和零排放处理中得到了人们的广泛关注。目前,研究最 多的主要为常规的卷式纳滤和反渗透膜技术对制药废水进行深度处理及回用,通常需 要采用一系列的预处理工艺为膜系统的运行创造条件,否则极易造成膜污染,影响系统的稳定运行。卷管式 及碟管式特种膜分离技术,以抗污 染性能优越和浓缩倍率高为特点,将其应 用到制药废水回用和零排放处理中,能较好 的解决膜污堵问题并最大程度的回收水资源,同时碟 管式纳滤技术可将废水中低价与高价盐离子进行有效分离,与蒸发 结晶工艺相结合可实现制药废水浓缩减量及分盐资源化利用的综合处理。
  2项目情况介绍
  2.1项目现状
  某药厂 污水处理系统原生化出水直接进入MVR蒸发结晶系统,由于废 水中的化学需氧量(CODCr)、悬浮物(SS)及硬度 离子含量均较高,使得MVR蒸发结 晶系统需要频繁清洗,导致整套MVR蒸发结 晶系统处理能力仅为设计能力的80%,产水量短缺,无法满 足生产回用水水量要求,严重制 约了药厂的长期发展,现亟需 对厂区生化出水深度处理系统进行升级改造。
 2.2工艺选择
  项目原水化学需氧量(CODCr)含量为1000mg/L,溶解性总固体(TDS)含量高达10000mg/L,若不对CODCr进一步去除,传统的 卷式膜技术无法对其进行回用处理,因此本 项目拟采用抗污染性能较强的卷管式膜技术对来水进行浓缩减量和回用处理。卷管式 膜系统的浓缩液拟采用碟管式纳滤膜(DTNF)+碟管式反渗透膜(DTRO)技术进 行分盐浓缩深度处理,结合原MVR蒸发结晶系统,最终实 现制药废水回收利用及分盐零排放处理。
  3中试试验
  为了验 证工艺的可行性,并为后 续设计工作提供参考数据,本项目 开展了长达半年的中试试验。
  3.1试验工艺流程
  本次中 试试验拟定的工艺流程如图1所示,分为中 水回用和浓缩液分盐两个工艺段。受现场条件制约,试验主要包括一级DTL-RO、浓水DTL-RO、软化除硬除硅、DTNF和DTRO五个部分,以生化出水和MVR母液为处理对象,通过连 续试验的方法考察了各阶段膜系统设备的运行情况和处理效果。
 3.2试验运行状况分析
  3.2.1中水回用工艺段
  中水回 用工艺段试验采用一级DTL-RO和浓水DTL-RO两套膜 系统设备对来水进行浓缩回用处理,辅以化 学软化除硬工艺,运行半年以来,一级DTL-RO系统水回收率稳定在75%,浓水DTL-RO系统水回收率稳定在63.5%,整套系 统的水回收率高达90%。尽管来 水水质有一定的波动性,CODCr和TDS分别在730~950mg/L与6520~7855mg/L范围内波动,但DTL-RO膜对CODCr、TDS、Cl-、SO42-、氨氮等 截留性能均比较稳定。经计算DTL-RO膜对CODCr、TDS、Cl-、SO42-的截留率均在95%以上,对氨氮 的截留率也基本稳定在90%左右,DTL-RO系统的 混合产水水质略低于企业生产回用水的要求,但是按截留率95%推测,采用传 统卷式反渗透工艺对DTL-RO混合产水进行处理,透过液 品质将远远优于企业生产回用水水质要求。
 3.2.2浓缩液分盐工艺段
  浓缩液 分盐工艺段试验以中水回用工艺段的浓缩液与原MVR蒸发结 晶系统的母液的混合水为原水,两者各占50%,采用碟 管式纳滤和碟管式反渗透两套膜系统设备对来水进行分盐浓缩处理,辅以除悬浮物(SS)、化学软 化除硬除硅工艺。DTNF设备进水CODCr较高,最高能达到12000mg/L,但DTNF设备半 年以来运行比较稳定,系统水回收率控制在70%左右,抗对污 染物冲击负荷性能优越。经计算DTNF膜对SO42-的截留率高达98%,对CODCr的截留率也高达85%以上,对Cl-发生了负截留的现象,进而使 得纳滤透过液成为以氯化钠为主的盐溶液,纳滤浓 缩液成为以硫酸钠为主的盐溶液。
  为提高系统水回收率,降低后续高能耗的MVR蒸发结 晶系统的处理规模,DTNF透过液又采用DTRO设备进 行进一步浓缩减量化处理,DTRO设备水回收率在70%左右,DTRO浓缩液TDS含量最高可达到124530mg/L,大大提高了后续MVR蒸发结 晶系统的进料浓度,此外,DTRO膜对CODCr、TDS、Cl-、SO42-、氨氮等截留率均较高,根据截留率推断,DTRO透过液 与前端回用水工艺段的混合透过液一并采用传统卷式反渗透工艺进一步处理后即可满足企业生产回用水水质要求。
 3.3试验结论
  (1)采用卷管式反渗透膜+碟管式反渗透膜+碟管式纳滤膜+蒸发结 晶组合工艺对某药厂经 生化处理后的制药废水进行深度处理,辅以化学软 化除硬除硅工艺,可以实 现制药废水分盐零排放的处理。
  (2)药厂经 生化处理后的制药废水CODCr含量较 高且波动性较大,中试试 验所选卷管式和碟管式膜设备具有很好的抗污染性能,能承受 较高的污染物冲击。
  (3)中水回 用工艺段采用一级DTL-RO和浓水DTL-RO两段浓缩工艺,在原水TDS含量高达6520~7855mg/L的情况下,系统总 水回收率可以达到90%。
  (4)分盐工艺段选用的DTNF设备,在TDS和CODCr含量均较高的情况下,仍具有 较好的分盐效果,DTNF膜对SO42-的截留率高达98%,对Cl-呈现负截留。
  (5)鉴于企 业生产回用水水质要求比较严格,中水回 用工艺段混合透过液和分盐工艺段DTRO透过液 需采用传统卷式反渗透膜系统进一步处理。
  (6)考虑到企业后续发展,对结晶 盐品质要求的提升,DTNF进水需 考虑采用高级氧化等工艺对CODCr进行去除。
  4项目进展情况
  该项目自2017年6月开始设计施工,参考前 期中试试验情况,本项目 对工艺路线做了优化调整,如图2所示。该生化出水经过滤后,去除水中的悬浮物(SS),进入一级DTL-RO系统,进行一段浓缩减量,一级DTL-RO的缩液 经过化学软化和过滤后,进入浓水DTL-RO系统进 行二段浓缩减量处理,一级DTL-RO的透过液和浓水DTL-RO的透过 液混合后进入二级卷式RO系统进 行深度脱盐及去除有机物,以达到 企业生产回用水水质要求。
  浓水DTL-RO的浓缩 液经化学软化和高级氧化后进入DTNF系统进行分盐,DTNF的浓缩 液进入二价盐蒸发结晶装置,DTNF的透过液经由DTRO系统再 次浓缩减量后进入一价盐蒸发结晶装置进行蒸发结晶。本项目设计进水量12000m3/d,分为中 水回用和分盐结晶两个工艺段,其中中 水回用工艺段主要由一级DTL-RO设备、浓水DTL-RO设备和卷式RO设备组成,由于系 统水回收率高达90%,所以需 要辅以必要的化学软化除硬工艺;分盐结 晶工艺段设计进水量为2400m3/d,主要包括DTNF设备、DTRO设备和MVR蒸发结晶设备,同样辅 以必要的化学软化除硬及高级氧化除CODCr工艺。目前该 项目处于调试阶段,预计2018年年中 全部调试完毕投入运行。
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