本文研究案例为某材料有限公司废水减量DTRO装置项目，该企业主要生产制造第五代彩膜彩色滤光片。基于回收膜系统污染恶化严重的影响，后段工艺RO 系统清洗频率过多，增加人力及系统运维负担，原有废水系统存在宕机风险。
项目内容是增设DTRO系统设备，将处理原水RO 浓水引入DTRO 设备再进行浓缩，设计处理量为4 t/h、回收率为70%、脱盐率为98.4%、产水电导率为171 us/cm。项目要求投资回报年限不超过1 年，以提升运行成本效益。
1 废水系统现存问题
1.1 原生废液水质
前期调研检测结果表明，原生废液水质较差，ROR 浓水水质不合格，COD 含量约4000～5000 ppm，电导率超过19000 us/cm，总碱度超过1 000 ppm，硬度超过400 ppm。此外，常规膜处理系统的应用使得有机物污染严重，易发生无机物堵塞问题。
1.2 设备运行工况
实际运行过程中，存在前处理生化系统工况不良情况。经检查，存在电源模块2 台故障，1 组膜堆报废问题，整体运行效率低，造成ROR 系统的运行负载较大，处理后产水无法回收利用，而且排水量的增加使得MVR 系统负荷超标，水量无法平衡。EDR 系统实际运行成本高且维修费用过高，维修后运行稳定性仍不明确，难以满足后续工艺处理需要。
1.3 处理系统流程
如图1 所示为改造前的系统流程，涉及气浮、生化、MBR、ROR、EDR、MVR 处理等环节；其中，EDR 系统设计水量为80 m³/d，回收率50%，产生的水回至RO 进行回收利用，浓水则通过后续MVR 进一步浓缩处置，存在回收率过低的问题；而且回收ROR 浓水进入MVR 设备后，需要处理水量80 m³/d，而MVR 处理能力有限，仅为40 m³/h，超出部分只能浓水回流至前部生化MBR 单元进行系统内部循环。伴随内循环的推移，废水系统的电导率、COD 数据不断升高，甚至生化池电导率上升至工厂排放原水的5 倍之高。因此，需应用新增DTRO 系统替代原有EDR系统，提高回收率，减少系统负荷。
2 ROR 浓液减量化研究
2.1 生化系统工况改善
为改善废水生化系统处理工况，减少对于后续ROR 浓水处理冲击，实现浓水减量，采取的改善措施如下：
（1） 加大排放剩余活性污泥。通过增加剩余活性污泥排放，有效排除系统内部低效率组分，使得生化污泥活性和沉降性能得以改善，减少污染物总量。
（2） 提升新陈代谢能力。先逐批次投加高活性生化污泥，再改良生化系统菌种类型，使得生化系统新陈代谢能力得到提升。
（3） 预防污泥沉淀。逐步提高预处理水解酸化池的PH 控制值，同时增设液下式搅拌机设备，加强泥和水的混合处理，避免污泥沉淀产生。在上述改善措施的应用下，MBR 出水的COD 指标下降约350 ppm，污泥SV30 指标被控制在20～30%范围内，生化系统工况明显改善。
2.2 DTRO 系统具体应用
2.2.1 碟管式反渗透工艺
碟管式反渗透工艺，即DTRO 工艺，与常规RO系统卷式膜不同，DTRO 系统采用平膜构造形式。依托开放式流道，料液从入口进入压力容器，通过导流盘与外壳之间的通道流到组件另一端，而另一端法兰处料液流经8 个通道进入底部导流盘。之后，被处理的液体将在最短距离内快速流经滤膜，再180°逆转到另一膜面，由导流盘中心槽口流入下一个导流盘，此时膜表面将形成由“导流盘圆周→圆中心→圆周→圆中心”的双“S”形路线，在进料端法兰处流出浓缩液。料液流经滤膜，中心收集管处不断排出透过液，而透过液与浓缩液则利用导流盘的O 型密封圈进行隔离。
此外，DTRO 组件两个导流盘间隔距离3 mm 左右，有凸点排列于表面，通过压力作用，滤膜表面流经处理液时，通过凸点产生碰撞作用，从而形成湍流，实现对于自清洗功能与透过速率的优化，浓度极化、膜堵塞情况极大地避免，膜包使用寿命增加，且清洗膜包积垢便利，提升实际抗污染能力、回收率等，实现碟管式反渗透工艺应用效果的提升。
2.2.2 DTRO 组件
DTRO 组件结构见图2，经高压泵后的出水进入膜组件，项目中膜组件采用标准化设计的DTRO 膜柱，主要由过滤膜片、导流盘、中心拉杆、外壳、两端法兰、密封件及联接螺栓等部件构成。其中，导流盘与膜片采用叠放处理，固定采用两端法兰和中心拉杆，置入耐压外壳中组合形成碟管式膜组件。不同于普通膜组件，DTRO 膜组件易于拆卸维护、清洗，且简单砂滤后可直接处理废水，具有良好稳定性、安全性及适应性。
DTRO 膜组件过滤形式为错流过滤，设计运行最大压力75 bar，正常运行压力为30～65 bar，DTRO 膜组件压降小，故节约能耗优点突出，其性能参数详见表1。另外，单支膜组件面积约9.4 m2，DTRO 膜组件膜面积较大，具有良好通量性能，利于节省项目投资。
DTRO 膜组件设计参数见表2，设置1 套DTRO系统，DTRO 膜组件平均膜通量为11.0 lmh，单套膜数量为28 支，设计单支产水量100 l/h/支，单支设计循环量0.80 m³/h/支。
2.2.3 DTRO 膜系统
该项目中的DTRO 膜系统主要由原（进）水泵、保安过滤器、高压泵、循环泵、DTRO 膜组、浓水调节阀、药剂系统、清洗设备组成，系统流程见图3，ROR 浓水先流经过渡水箱，进膜前投加阻垢剂，加酸调节PH，辅助阻垢，避免各种难溶性盐因高倍浓缩而产生结垢问题；同时，出于保障错流流速与膜表面流量充足的考虑，将循环泵设于膜组件之前，高压力与高流量水由循环泵流出，会直接进入膜柱。
防止大颗粒杂质进入膜内，设有保安过滤器，保安过滤器出水通过高压泵进一步提升压力，满足反渗透过滤要求，然后滤液进入DTRO 膜系统处理后生成透过液与浓缩液，膜组内压力控制交由浓缩液端的伺服机控制阀，最终浓缩液排入浓水池，进入蒸发设备加以处理；透过液则进入产水池，进行回用或再净化处理，净化达标后排放。DTRO 膜系统关闭时，在操作界面上设定采用渗滤液冲洗或清水冲洗方式，冲洗时间设定约2～5 min，避免膜包表面沉积污染物。另外，为保持膜包性能，定期用酸性或碱性清洗剂进行化学清洗，以防有机物或无机物污染问题，清洗后液体直接排出系统至调节池。
3 系统运行测试与亮点分析
3.1 通水测试
通水测试前，借鉴类似项目进行考察，提高对于废水DTRO 增设的认知，加强对药剂系统、清洗设备、上位机软件的掌握。基于预期考察成果的基础上，项目中开展了为期15 d 的通水测试，包括清水调试和实液调试两个部分。在实际通水测试时，先依次调试电机、阀门、计量泵、仪表、配管、运行程序、清洗程序等，并做好现场记录工作，再按照工序进行通水测试。最终通水测试顺利完成，DTRO 的产水水质更好，出水水质达到项目技术标准要求，有效降低回收RO 的负荷，降低膜污染风险。
3.2 系统亮点
所有系统设备现场安装结束后，开展试运行调试，结果表明ROR 浓液的减量化处理效果优异，水质明显提升。如表3 所示，DTRO 装置增设后的具体应用亮点如下：
（1） 排放水量缩减率高达50%，实现ROR 浓液减量化目标。
（2） DTRO 装置应用过程中，DTRO 膜通量十分稳定，脱盐率＞97%且膜压差无明显变化。
（3） PH 控制值始终维持在5.5～6 范围内。
（4） 清洗周期为1～2 周，解决频繁清洗问题。
（5） 回收率提高时膜运行压力相应增加，改善后DTRO 系统回收期仅11 个月，解决了原EDR 系统回收周期过长问题。
（6） 系统改善后，进水电导率和温度与膜运行压力分别呈正相关、负相关发展趋势，即进水电导率越大，膜运行压力越大；温度越高，膜运行压力越小，极大地改善了运行工况。
本文基于某企业废水减量DTRO 装置项目的废水处理问题进行研究，通过多次到现场排查原生废液水质、处理系统流程、设备运行工况等，确认存在原生废液水质较差、前处理生化系统工况不良、系统内部恶性循环等问题，由此采取了加大排放剩余活性污泥、逐批次投加高活性生化污泥、提高预处理水解酸化池PH 控制值等技术措施，极大地改善了生化系统工况。最终经过碟管式反渗透工艺、DTRO 组件流道设计、集成式安装系统设备等措施的有效应用，实现DTRO 膜系统的可靠运行，同时项目取得了预期的废水处理效果，实现了技术、经济、环境等综合效益的全面提升。
