水處理物化技術(shù)

反滲透膜處理技術(shù)的研究摘要：膜過濾技術(shù)是一種高效、低能耗和易操作的液體分離技術(shù)同傳統(tǒng)的水處理方法相比具有處理效果好可實(shí)現(xiàn)廢水的循環(huán)利用和對(duì)有用物質(zhì)回收等優(yōu)點(diǎn)。本文論述了反滲透(R0)技術(shù)工藝，研究了反滲透技術(shù)與超濾的組合工藝，并討論了反滲透技術(shù)研究方向和發(fā)展前景。關(guān)鍵字：反滲透技術(shù)超濾—反滲透組合工藝研究方向目前，針對(duì)廢水回用技術(shù)的發(fā)展以及生產(chǎn)線對(duì)回用水質(zhì)和水量的要求，較難處理的廢水回用技術(shù)已經(jīng)逐漸采用膜分離法。膜分離法包括擴(kuò)散滲析法、電滲析法、反滲透法、超濾法等。這些方法能有效地從生產(chǎn)廢水或者重金屬廢水中回收金屬或使生產(chǎn)廢水再生回用至生產(chǎn)線，如圖為幾種膜過濾功能的對(duì)比圖，可以看出，微濾膜、超濾膜、納濾膜所截留的只是廢水中的某幾種物質(zhì)，只有反滲透膜截留的對(duì)象是所有的離子，僅讓水透過膜，出水為無離子水，可以直接回用于對(duì)水質(zhì)要求高的生產(chǎn)線。在對(duì)廢水進(jìn)行處理時(shí)，膜技術(shù)具有選擇性，微濾，超濾以及納濾對(duì)某些物質(zhì)的去除優(yōu)于反滲透膜，但是對(duì)于所有離子特別是鹽的除去不及反滲透技術(shù)，因而，反滲透廣泛的運(yùn)用于污水的回用中［1］。細(xì)菌、病毒、蛋白質(zhì)等大BOD、細(xì)菌、病毒、蛋白質(zhì)等大BOD、COD、金屬懸浮顆粒"(分子有機(jī)物"(離子等污染物"A1A1超濾屮納扛孔徑0.l-10gm^截留分子量截留分子量1OOOO-3OOOOO150-1000的"的物質(zhì)"物質(zhì)"反滲透"

鹽截留率"圖1幾種膜過濾功能的對(duì)比圖反滲透技術(shù)反滲透膜技術(shù)是以壓力為驅(qū)動(dòng)力的膜分離技術(shù)，利用膜的選擇透過性而使不同的物質(zhì)得到分離。該技術(shù)是從海水、苦咸水淡化研究中發(fā)展起來的，通常稱為“淡化技術(shù)”。我國反滲透膜技術(shù)開發(fā)始于20世紀(jì)60年代，80年代進(jìn)行反滲透復(fù)合膜的研究開發(fā)，開始步入產(chǎn)業(yè)化［2］。近年來，由于制造成本的大幅降低，反滲透膜技術(shù)應(yīng)用的不斷成熟，使反滲透設(shè)備在工業(yè)領(lǐng)域和民用領(lǐng)域得到了空前的應(yīng)用。反滲透技術(shù)成熟，工程應(yīng)用廣泛，具有優(yōu)良的脫鹽、脫色性能，對(duì)總硬度、氯化物、總堿度、硫酸根以及鈉離子的去除率達(dá)95%,出水濁度V0.5NTU,色度幾乎無法檢出，該技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)廢水回用是符合行業(yè)發(fā)展需要的，在技術(shù)上也是可行的。廢水經(jīng)過預(yù)處理后利用高壓水泵打入反滲透膜處理系統(tǒng),廢水中BOD、COD、細(xì)菌、銅離子、鈉離子等物質(zhì)被反滲透膜截留,一部分滲透液（透析液）為純水,各項(xiàng)指標(biāo)均可達(dá)到符合生產(chǎn)用水的要求,可直接回用于生產(chǎn)線用水,另外一部分為濃縮液仍可達(dá)標(biāo)排放。處理工藝流程見圖2。圖2反滲透系統(tǒng)簡化流程示意圖預(yù)處理部分由原水集水池（進(jìn)水調(diào)節(jié)池）、pH調(diào)節(jié)槽、混合-絮凝池、輻流式沉淀池、中間水池、機(jī)械過濾以及活性炭過濾器等組成［3］,預(yù)處理流程見圖3。圖3預(yù)處理系統(tǒng)經(jīng)過實(shí)驗(yàn)和實(shí)際運(yùn)行情況證明,單級(jí)單段反滲透膜工程設(shè)計(jì)回用率為50%最為合理,若回用率高于50%,則不但加重膜系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷,回用水質(zhì)量下降,而且會(huì)使外排濃縮液含雜質(zhì)過多,達(dá)不到國家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn),需重新排入污水系統(tǒng)進(jìn)行二次處理,導(dǎo)致處理成本上升。有研究顯示,廢水回用率設(shè)定在50%時(shí),設(shè)備運(yùn)行2天后,產(chǎn)水量無明顯變化,保持在5.0t/h左右,而將回用率提高到55%后，僅運(yùn)行16h，產(chǎn)水量就從5.0t/h下降至4.7t/h，降幅達(dá)6%,這將不利于反滲透膜系統(tǒng)的長期運(yùn)行［4］。

整個(gè)廢水回用的系統(tǒng)為了保證膜出水水質(zhì)的達(dá)標(biāo)及膜原件的使用壽命，進(jìn)入廢水回用反滲透膜處理系統(tǒng)的水質(zhì)有一定的要求，具體水質(zhì)要求見表1。反滲透膜產(chǎn)水一般作為純水直接應(yīng)用于生產(chǎn)線，必須滿足其生產(chǎn)水質(zhì)要求，其一般產(chǎn)水水質(zhì)可達(dá)到如下表1所示水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。表1反滲透系統(tǒng)進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)名稱CODmg/l硬度mg/l電導(dǎo)率4/cm色度稀釋倍數(shù)pH值無量綱濁度NTU進(jìn)水水質(zhì)<50<80<3200<255.8-8.0<1.0一般設(shè)計(jì)出水水質(zhì)<10<30<13026.5-7.5<0.2正常運(yùn)行的廢水回用系統(tǒng)其廢水經(jīng)反滲透膜處理后，產(chǎn)生的濃縮液滿足GB4287-92的一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，可達(dá)標(biāo)排放，其流程圖如圖4：圖4反滲透回用水處理李?。?］等研究者對(duì)反滲透膜廢水回用技術(shù)在工業(yè)廢水回用中的應(yīng)用研究結(jié)果表明，反滲透系統(tǒng)處理印染廢水、PTA廢水及鋼鐵工業(yè)廢水運(yùn)行穩(wěn)定，脫鹽效果顯著，脫鹽率在95%以上，Cl、Na等的平均去除率分別為95%、90%以上，出水電導(dǎo)率降低至150ys/cm以下，出水水質(zhì)全面達(dá)到了《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》(GB/T19923-2005)標(biāo)準(zhǔn)。黃晉強(qiáng)⑹在二級(jí)反滲透技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)廢水回用中，采用預(yù)處理系統(tǒng)-二級(jí)反滲透系統(tǒng)-純水輸送系統(tǒng)3個(gè)部分組合處理電鍍廢水，系統(tǒng)運(yùn)行2年以來，除添加絮凝劑、PH調(diào)節(jié)劑和定期更換5卩過濾芯外,系統(tǒng)僅僅只進(jìn)行了1次藥物清洗，運(yùn)行狀態(tài)一直穩(wěn)定在設(shè)計(jì)使用要求范圍，此外，整個(gè)回用系統(tǒng)還經(jīng)受了因赤潮而造成的原水(進(jìn)水)水質(zhì)惡化問題，但是系統(tǒng)卻能始終保持二級(jí)RO產(chǎn)水電導(dǎo)率W2ys/cm。2004年國家海洋局杭州水處理技術(shù)開發(fā)中心⑺為浙江省臺(tái)州大昌汽車配件有限公司設(shè)計(jì)和建造了處理量為60m3/d鋁氧化廢水處理和回用的反滲透系統(tǒng)，該系統(tǒng)由三部分組成，即原水預(yù)處理部分、反滲透部分和負(fù)壓蒸發(fā)系統(tǒng)。預(yù)處理系統(tǒng)由原水池、提升泵、袋式濾器、碳纖維濾器及保安濾器組成；反滲透部分分為一級(jí)RO系統(tǒng)和二級(jí)RO系統(tǒng)，經(jīng)過一級(jí)系統(tǒng)的處理，廢水中75%的水分被分離出來，產(chǎn)水電導(dǎo)率WlOOys/cm,而絕大部分的金屬離子被高截留率的反滲透膜截留在濃縮液中，濃縮倍數(shù)達(dá)到4，平均通量為2.14m3/h，平均脫鹽率為98.1%；而經(jīng)過二級(jí)系統(tǒng)的處理，一級(jí)濃縮液再濃縮了5倍，平均通量為0.542m3/h,平均脫鹽率為99.2%,并送至蒸發(fā)系統(tǒng)，兩級(jí)RO產(chǎn)水均進(jìn)入RO產(chǎn)水箱回用到生產(chǎn)線上，形成良性的清潔化生產(chǎn)的循環(huán)用水系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行2年多以來，各項(xiàng)指標(biāo)均超過設(shè)計(jì)要求，脫鹽率$97%,水回收率100%,濃縮倍數(shù)$20倍，產(chǎn)水完全符合回用水標(biāo)準(zhǔn)。因而，反滲透系統(tǒng)產(chǎn)水水質(zhì)大大優(yōu)于回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，為減少反滲透系統(tǒng)處理水量，降低運(yùn)行成本，可將反滲透產(chǎn)水與預(yù)處理出水按比例混配回用。反滲透組合工藝雙膜技術(shù)是在超濾和反滲透應(yīng)用基礎(chǔ)上，根據(jù)工業(yè)廢水需求逐漸發(fā)展起來的組合處理工藝。膜分離技術(shù)作為新的分離凈化和濃縮方法，具有能耗低、效率高、工藝簡單、操作方便和投資小等優(yōu)點(diǎn)。但是隨著水資源的日益短缺，廢水回用顯得日趨重要，“雙膜法”工藝因?yàn)槠淠軌驊?yīng)付復(fù)雜的水質(zhì)和水質(zhì)波動(dòng)而逐漸成為污水回用處理的核心工藝。實(shí)際運(yùn)行和調(diào)試中發(fā)現(xiàn)，“雙膜法”工藝能否成功的關(guān)鍵在于預(yù)處理以及對(duì)原水中有機(jī)污染物的控制，超濾可以去除廢水中大部分濁度和有機(jī)物，能減輕反滲透膜的污染，延長反滲透膜的使用壽命，是有效的預(yù)處理措施；而反滲透系統(tǒng)對(duì)廢水中COD、色度、鹽分等污染物體的去除能同時(shí)完成,且出水水質(zhì)高，能直接回用于生產(chǎn)線［8］。圖5超濾和反滲透組合工藝俞海橋［9］等人利用超濾和反滲透雙膜聯(lián)用技術(shù)對(duì)皮革企業(yè)經(jīng)物化生化處理后的皮革廢水進(jìn)行處理回用，試驗(yàn)結(jié)果表明，超濾作為反滲透的預(yù)處理工藝，可以截留水中的絕大部分懸浮物,極大降低廢水的濁度，同時(shí)COD去除率達(dá)到54%,減輕反滲透系統(tǒng)的污染負(fù)荷，確保了反滲透系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。反滲透系統(tǒng)對(duì)進(jìn)水中的鹽分、有機(jī)污染物、總鐵等污染物的去除率均在95%以上，產(chǎn)水水質(zhì)優(yōu)于《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》及企業(yè)的用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求，可以回用于企業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)。從其課題組的中試試驗(yàn)結(jié)果來看，雙膜法用于皮革廢水的深度處理及回用具有可行性。但是有些用于回用的廢水污染物含量會(huì)對(duì)雙膜造成運(yùn)行影響，因此，需要對(duì)進(jìn)入雙膜系統(tǒng)之前進(jìn)行恰當(dāng)?shù)念A(yù)處理。王剛等［10］在研究經(jīng)過生化處理達(dá)到一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)的造紙廢水時(shí)發(fā)現(xiàn)，該處理后廢水pH、堿度較高，控制調(diào)節(jié)不當(dāng)會(huì)造成反滲透膜甚至超濾膜的結(jié)垢污染，嚴(yán)重影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，因此在進(jìn)入膜系統(tǒng)前需要對(duì)原水進(jìn)行調(diào)整，加強(qiáng)預(yù)處理單元試驗(yàn)處理。其試驗(yàn)處理過程分為疊片過濾器-UF-反滲透相膜過濾3個(gè)處理單元。其運(yùn)行情況表明：組合工藝運(yùn)行穩(wěn)定，產(chǎn)水COD<20mg/l、硬度基本接近零，系統(tǒng)對(duì)離子的去除率均達(dá)90%以上，脫鹽率高，出水水質(zhì)穩(wěn)定且水質(zhì)可靠，其最佳條件是疊片過濾單元前適當(dāng)加入絮凝劑PAC，超濾系統(tǒng)運(yùn)行周期控制在30min,內(nèi)壓式，通量小于75L/m2/h,低污染反滲透膜運(yùn)行通量不大于19L/m2/h，系統(tǒng)回收率不低于60%。這種工藝思路的結(jié)果是，廢水經(jīng)處理站處理以后，重金屬等能很好的得以去除，廢水達(dá)標(biāo)排放，但是同時(shí)增加了回用系統(tǒng)的處理率負(fù)荷，例如前期的處理中的藥劑成分、粘性有機(jī)物質(zhì)等對(duì)后期的RO膜處理具有一定的損壞作用，對(duì)回用系統(tǒng)造成嚴(yán)重影響，因此，會(huì)出現(xiàn)許多廢水回用水處理系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間很短就因?yàn)槌霈F(xiàn)運(yùn)行費(fèi)用過高或者污染嚴(yán)重而停用。體會(huì)與心得針對(duì)于以上各種情況，可采用“先回用、后處理”的方法，優(yōu)先將低污染、經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的清洗廢水自生產(chǎn)車間直接分流至回用水系統(tǒng)，采用預(yù)處理+膜技術(shù)處理后，出水水質(zhì)可優(yōu)于自來水；對(duì)其余高COD、含絡(luò)合物、經(jīng)濟(jì)價(jià)值低的廢水則入廢水站處理。廢水處理技術(shù)一般是將膜技術(shù)工藝直接耦合于物化、生化各種工藝組合末端，采用先處理達(dá)標(biāo)，再回用處理的思路，形成以下幾種傳統(tǒng)工藝方法：（1）采用化學(xué)反應(yīng)+化學(xué)沉淀+砂濾+炭濾+RO處理方式；（2）采用化學(xué)反應(yīng)+化學(xué)沉淀+自動(dòng)過濾系統(tǒng)+UF系統(tǒng)+R0處理方式；（3）采用化學(xué)反應(yīng)+化學(xué)沉淀+管式膜過濾系統(tǒng)+R0處理方式。第一種方法存在耗藥量高、占地面積大問題，而且砂濾+炭濾系統(tǒng)還存在自動(dòng)沖洗要求高、自動(dòng)清洗濾料更換不方便等問題；對(duì)于內(nèi)壓式膜系統(tǒng)，存在電耗高、系統(tǒng)運(yùn)行期間容易堵膜、清洗頻繁及系統(tǒng)出水不穩(wěn)定等問題，對(duì)于以上存在的問題，相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜液铜h(huán)保人士不斷的對(duì)傳統(tǒng)工藝進(jìn)行改良以及優(yōu)化組合，采用各種優(yōu)化組合工藝弱化上述存在的問題。反滲透技術(shù)具有分離效率高、節(jié)能、設(shè)備簡單、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，使其在廢水處理領(lǐng)域有很大的發(fā)展?jié)摿?。但由于廢水存在復(fù)雜性，任何單一技術(shù)的處理往往達(dá)不到理想的效果，必須重視反滲透技術(shù)的集成工藝研究，發(fā)揮各種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，形成廢水深度處理的新工藝。參考文獻(xiàn)：［1］楊玉楠，李文蘭等?膜法處理工藝去除微污染有機(jī)物的對(duì)比研究.［J］哈爾冰工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2002,34(6)：780-783［2］李國東，王薇等.反滲透膜的研究進(jìn)展［J］離分子通報(bào)，2010,7:38-42［3］張葉來，張玉先等.RO濃水回用的處理技術(shù)研究［J］中國給水排水，2010,1,26(1)：70-74［4］張?chǎng)危苡澄?印染廢水反滲透膜處理及回用技術(shù)［J］.印染，2008,4:36-37［5］李健，朱清漪等，反滲透技術(shù)在工業(yè)廢水回用中的應(yīng)用研究［J］.上海紡織科技，2008,36(5)：8-10［6］黃晉強(qiáng).二級(jí)反滲透技術(shù)在電鍍工業(yè)中的應(yīng)用［J］.南方金屬，2003，132:38-4