天地人：特种膜技术在制药废水零排放领域中的应用
来源：中国水网
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“绿色生态，和谐自然”是环境人的共同梦想，环境企业为绿色发展都贡献着自身力量。在自身领域精专做强，这其中少不了企业的核心技术团队的努力奉献，昼夜拼搏。作为圈层企业技术专家开放长期发声平台，E20通过征文形式汇集多企业的核心技术特点、优势以及与该技术匹配的经典案例，E20愿以企业为核心建立企业技术团队专家库，促进企业的技术优势在实际项目中的应用以及该技术的发展方向和创新。后续E20旗下中国水网/中国固废网/中国大气网微信和网站，将持续发布此系列内容。今天特别发布北京天地人环保科技有限公司的技术及案例。
当前，在一些环境容量许可的地区，污水可经处理达标后直接排放，然而随着国内环境形势日益严峻，一些地区环境容量已经饱和或无排放指标，中水回用零排放技术正成为污水处理行业的主流趋势。
实现中水回用零排放，需将生产废水中的盐类和污染物进行去除后，达到生产回用水要求，进而全部回收利用，无任何废液排出工厂。而水中的盐类和污染物经过浓缩结晶成固体或者高倍浓缩液后，以固废的形式另行处置。
制药废水一般有两种处理方式，一种是将工业废水处理达标后直接排放，这种方式废水无法得到回用；另一种是直接按零排放要求进行处理，废水经深度处理后回用，浓缩液制成杂盐或者资源化利用。
随着环保政策与水资源利用要求的日益严格，零排放模式在极大缓解了企业排污压力的同时，大幅降低了取水成本，是缺水地区未来制药废水处理最好的出路。而制药废水要实现中水回用零排放，核心难点就是如何在高浓度有机物、硬度、硅等多种污染物协同污染的情况下，保证系统的长周期稳定运行与良好脱盐效率。实践证明，天地人特种膜法处理是最佳选择之一。
我公司宽通道抗污染卷式膜DTL技术具有抗污染能力强、无需复杂的前处理、流程简单易于操作、耐压等级高、回收率高、膜寿命强于传统卷式膜等诸多特点。该技术可以适应大部分污水水质，尤其是在高污染高盐分废水的处理上效果优异。实践表明，利用DTL膜技术取代现有的传统卷式膜，可以大幅度提高膜系统的性能。
图1 DTL宽通道抗污染卷式膜组件
近年来，我公司相继中标多个国内万吨以上的制药废水中水回用及分盐零排放项目，这些项目均采用我公司DTL宽通道抗污染卷式膜作为核心工艺单元，将制药废水浓缩减量后，产水直接回用，浓水去蒸发结晶或资源化利用处置。
新疆某制药废水中水回用及分盐资源化项目就是典型的示范项目之一。该项目原废水处理系统为废水经过生化处理后直接进人MVR蒸发系统。由于废水中的COD、悬浮物与硬度含量均较高，致使MVR清洗频繁，整套MVR系统处理能力不到设计能力的80%，而且能耗极高。
我公司承接该项目后，在中水回用阶段，根据来水水质特点采用针对性的预处理及特种膜工艺对生化出水进行深度处理，膜系统的产水水质优异，直接回用于锅炉补给水及循环水补充水，大大减轻了MVR车间的生产压力，降低了其蒸发能耗，提高了全厂中水回用能力。
中水回用工艺路线如下：原水经过滤系统初步处理后，出水直接进入一级DTL反渗透系统进行第一步的除盐及浓缩减量，浓水经过化学软化及过滤去除水中被成倍浓缩的钙镁离子后，进入浓水DTL反渗透系统进行第二步的浓缩减量，以满足系统回收率的要求。由于制药企业对车间用水水质要求极高，因此一级DTL产水和浓水DTL产水汇集后进入二级卷式反渗透系统进行二级除盐，以满足系统回用水的水质要求。
图2 新疆某制药废水项目中水回用工艺路线图
由于DTL膜卓越的抗污染能力，采用该工艺后系统回收率提高到90%左右，最大程度实现了中水回用。
在零排放阶段，由于原废水处理系统未进行分盐处理，蒸发结晶产生的杂盐无法回收，给该企业增加了巨额的处理费用。为实现废水中各种盐类分离及资源回收无害化处理，同时解决蒸发结晶系统结晶难、盐品质差的问题，我公司选用DTNF碟管式纳滤膜技术对MVR浓缩液和中水回用系统膜浓缩液进行分盐处理后，DTNF的产水与浓水分别进入氯化钠与硫酸钠的蒸发结晶系统，得到高品质结晶盐，真正做到了分盐资源化处理。
图3 结晶盐
分盐零排阶段核心工艺是碟管式膜技术（简称DT膜技术），主要分为DTRO（碟管式反渗透）和DTNF（碟管式纳滤）两大类，是天地人一种专利型膜分离设备，专门针对高浓度废水处理开发，具有开敞式的通道、废水流道短、通道宽等特点。碟管式膜柱不仅能够克服其他膜组件容易堵塞的缺点，还对高浓度有机废水具备极强的适应性，膜寿命可延长到3年以上。
图4 DT碟管式膜组件
为满足高浓盐水分盐处理的要求，纳滤膜需要选择抗污染、耐高压的膜系统。我公司的DTNF膜柱最高运行压力可达到90bar，并且压力在30~90bar之间可调节，能适应不同水质的变化及处理要求。
该项目膜法分盐工艺路线如下：
图5 新疆某制药废水项目分盐工艺路线图
图6 新疆项目进出水水样
（左起依次为生化来水、一级DTL进水、一级DTL产水、卷式RO进水、卷式RO产水、浓水DTL进水、浓水DTL产水、DTNF进水、DTRO进水、DTRO产水）
目前，该制药废水处理项目已连续稳定运行超过两年，运行期间系统无外排废水；产生的软化污泥被运到有资质单位处理；噪音较小（主要来自泵的运转），设备均在车间对外无噪音影响；车间内不产生臭气（预留了除臭管线至厂区除臭设施）。项目的顺利实施，大大降低了该制药企业的取水与排污压力，2018年，该企业也成功入选国家工业和信息化部批准的第一批绿色工厂名单。随后，我公司又将该工艺推广应用到内蒙、宁夏等大型制药企业的废水零排放项目中，为企业绿色工厂助力。据了解，由我公司承接其废水处理的内蒙某制药企业也于同年被评为“绿色工厂”称号。
图7 天地人制药废水零排放处理工艺项目现场图
我公司在制药废水处理项目的实施过程中，积累了丰富的经验，目前，DTLRO、DTRO、DTNF等技术已在高浓度有机废水深度处理（如渗滤液、煤焦化等各类工业废水深度处理或其他煤化工、电力、石油石化、沼液、工业园区等行业工艺末端污水处理）及高浓度废水零排放（结晶盐资源化利用）等领域成功推广应用，因其工艺流程简洁、操作可控性强、处理效果优良，在业内得到了客户的普遍认可和赞誉，发展前景广阔。
本文作者：饶斌
专家介绍：
北京天地人环保科技有限公司工业水事业部总经理
国标《碟管式膜处理设备》（GB/T33758-2017）主要起草人
23年膜法水处理技术研发与应用实战经验，尤其是废水零排放领域
长期从事于膜法水处理技术的研究与应用，尤其是高浓度废水零排放领域的技术研发、生产及应用工作，拥有丰富的膜法工程应用经验，参与膜产业发展课题研究数十项，拥有多项膜技术发明专利，2018年度获评“中国膜行业优秀工程师”荣誉称号，同年度，由其完成的“碟管式反渗透膜处理垃圾渗滤液技术项目”获评中国膜工业协会科学技术奖二等奖，现一直带领工业水事业部团队致力于天地人特种膜在工业废水高倍浓缩及零排放领域的推广应用。
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统筹：周文 编辑：张玉希