实战陶瓷膜石灰法水处理设备研究

    在我国经济发展和绿色发展理念并重的需求下，对工业生产用的水资源既需要“开源”，也需要“节流”，还需要“再利用”，即应用可用的工业用水水源，通过新工艺对原有设备的提升、改造，来降低水耗，达到循环再利用的目标。
    目前多数工业企业采用传统污水处理工艺与反渗透工艺相结合的方法来实现污水的回收和利用，有全膜法、预处理法、分步反应沉淀法。但是，在进行污水的深度处理时，由于受到反渗透膜的进水条件限制，需要增加石英砂等多种介质进行过滤，或采用先进的全膜法预处理工艺。全膜法水处理工艺是将超滤、微滤、反渗透、ED工等不同的膜工艺有机地组合在一起，达到高效去除污染物以及深度脱盐的目的一种水处理工艺，但其预处理工艺环节过多，使得占地面积及资金成本成为目前水处理中企业的压力。
    在工业用水处理工艺中，石灰法原料成本较低、存在广泛[fl, ?1。此外，其在反应过程中既能降低水体硬度，还能降低部分微生物菌落数、有机物含量以及部分氟离子含量[3-6]，受到了很多水处理工业企业的青睐。目前石灰法水处理工艺分为两种:一是一体化处理，如机械加速澄清池法，其原理是将原水经石灰反应、化学品絮凝沉淀一体化处理后制得回用水;二是分体式处理，如分步反应沉淀法，其原理是分步实现石灰反应和化学品絮凝沉淀，即先加人石灰搅拌，充分反应，过滤后，再加人第二种化学品药剂进行絮凝反应。上述两种工艺的最后环节均为传统的化学品絮凝沉淀，故而无机反应不彻底，使得产水中微絮体较多，水质相对一般且存在一定波动。此外，这类工艺的设备占地较大，土建成本大，运行维护存在难度[f}l
    根据上述处理工艺的优缺点，本论文提出陶瓷膜石灰法。采用成本相对低廉的陶瓷膜作为主核心材料，替代传统的反渗透膜预处理工艺，其环节一般包括:絮凝过滤、多介质过滤、活性炭吸附、精密过滤(保安过滤)、软化、阻垢剂加药等;接着，与石灰法相结合，开发一套一体式的陶瓷膜石灰法设备;最后，通过中试化评价对设备性能指标进行验证，证明该方法有效。

    该设备较传统石灰法设备有以下明显不同:
    (1)具有传统石灰法设备的反应区，但没有混凝沉淀区;
    (2)导流筒等结构的存在，使得反应区内部
流态对陶瓷板表面的冲刷作用优于一般的浸没式反应区。
    (3)该保留了一处底部静置区，使得排污更高效，且能够对上部反应区的固体悬浮物浓度实现一定程度的控制。

    该设备系新型石灰法设备，尚无任何运行经验可言，故此次中试主要考察设备的稳定性及周期水量等参数，并配合现有运行状况，评价制水成本等因素。
    实验过程分为制水、物理擦洗、反冲洗和化学反洗四步。其中，制水是指在正常进水、石灰投加、搅拌开启状态下，开启产水管路阀、启动抽吸泵，以进行产水;物理擦洗是指当陶瓷板存在轻度污染时，停止进水、停止石灰投加、停止抽吸泵，在开启搅拌的同时，开启气擦洗装置和超声装置;反冲洗是指当陶瓷板遭受较重污染时，停止进水、停止石灰投加、停止抽吸泵，开启反冲洗泵及阀门、开启搅拌，此时的反冲洗水选用的是制水阶段的产水;化学反洗是指当陶瓷板遭受重度污染时，使用反冲洗水箱配置盐酸进行反洗，此时选用的配置水水质高于设备产水的水源。
    该设备本次正常运行周期的控制过程为:当陶瓷板未发生重度污染时，正常制水45 min、物理擦洗1 min、反冲洗2 min反复运行;当陶瓷板发生重度污染时，即在保持一定水量((1 m3/h)的前提下真空度快速上升时，进行化学反洗，直至陶瓷板性能得到恢复，再重复陶瓷板未发生重度污染时的控制过程。
    运行稳定性状况通过浊度、产水水质变化和陶瓷板清洗干净与否来判断。

    将一体式陶瓷膜石灰法水处理设备运行一段时间，发现:
    (1)设备在水力停留时间内，石灰反应完全;由于水力停留时间短，设备对原水水质波动的响应更为及时，使得石灰投加量可以更为有效地得以控制。
    (2)设备正常运行时，产水水质稳定，且品质较高。其pH受到调节后，理论上可以直接作为反渗透的进水。
    (3)污染物物理控制和化学控制的结合，对陶瓷板表面的污染物具有良好的控制作用;设备的独特结构也使得设备内的水流特性对陶瓷板表面的污染物具有一定的控制作用。