工业污水处理反渗透水处理技术

反渗透处理设备是目前非常先进的膜分离技术，在我国已得到广泛应用。目前，反渗透处理设备已经以污水处理的形式引入到我国大部分工业行业。该设备在工业污水处理中的应用是由一系列组合设备综合完成的。因此，反渗透处理设备在应用中有一套完整的工艺流程系统。科学应用该设备，并在应用中优化其处理环节，可以保证设备的使用寿命，提高出水水质的纯净度。

1.反渗透制水技术及其设备概述

(1)反渗透制水技术的发展历史。

在中国，反渗透制水技术最早应用于1965年。由于初次使用，该技术使用的设备性能和功能有很大的局限性，在使用过程中也存在很大的问题。经过四年的发展(1969年)，反渗透水处理设备在淡化海水方面取得了重大突破。这时，设备在过滤方法的处理上有了很大的进步。当时反渗透水处理这种膜分离技术，利用渗透(半透)膜和压力驱动达到海水淡化效果(指标)，已经达到可以投入生产应用的标准。同时在海水淡化行业收到了良好的效果反馈。1980年后，反渗透制水技术在精制纯水和超纯水方面得到了改进。当时反渗透水处理设备的应用优势是在同等功能的设备中，在降低制造成本方面具有极高的优势，对提高经济效益有着显著的推力。

随着技术研究的深入，反渗透水处理设备也在污水处理得到了很好的发展。调查显示，在技术落后的时代，80%以上的污水排放没有经过处理，对中国的环境质量影响很大。但是污水处理反渗透水技术的进步和应用，大大改善了中国的环境质量。

(2)反渗透水处理设备及工作原理。

从反渗透水处理技术的改革发展历程来看，反渗透水处理设备目前主要有三种用途:海水淡化，纯水和超纯水的精制，污水处理。目前工业上使用的反渗透水处理设备的基本部件污水处理包括:屏障装置、保安过滤器、超滤系统、加药装置、RO膜系统、DTRO膜系统等。反渗透技术是目前比较精密的膜分离技术。在其设备应用中，其原理是在进水(浓缩液)侧施加操作压力，以克服自然渗透压。当在浓溶液侧施加高于自然渗透压的操作压力时，水分子自然渗透的流向将发生逆转，进水口(浓溶液)中的部分水分子将通过反渗透膜，成为稀溶液侧产生的净化水。

2.反渗透水处理设备在工业污水处理中的应用及优化

近年来，我国废水、污水排放量极高，达到18亿吨/年。所以国内对污水处理的需求很大。本项目反渗透处理设备在处理工业污水时，可通过等离子体去除废液中90% ~ 99%的铜、锌、氯化物和氟化物。下面将以本项目使用的反渗透污水处理设备为研究对象，分析其应用。

(1)水处理工艺。

污水预处理→屏障装置→加药→砂滤→砂滤→保安过滤→反渗透→出水。污水处理整个流程如图1所示。

(2)反渗透膜系统的工艺设计。

反渗透膜材料的选择。RO膜材料的选择非常重要，其性能和耐久性关系到反渗透处理设备的最终使用效果。一般来说，RO膜材料主要分为有机高分子材料和无机材料。其中，从经济角度考虑，有机高分子材料制成的渗透膜更容易被选用。

反渗透膜系统的工艺设计。根据本项目实践中所做的测试，未经处理的污水的耗氧量一般为22000mg/L，经过生化处理后，这些污水的氧化量可减少6 ~ 7倍。为了防止膜系统的使用寿命和性能受到破坏，在污水进入膜系统之前，水质的浊度必须控制在1NTU以下。因为，在膜系统的工艺流程中，首先要进行高质量的预处理(本项目采用膜格栅过滤+AO生化+MBR中空纤维超滤等系统)。此阶段工艺流程为:膜格栅过滤→AO生化→MBR中空纤维超滤→保安过滤→反渗透→出水。

工艺设计中需要优化的部分。在反渗透膜系统的应用过程中，需要保持反渗透膜的清洗回收率，以有效保证设备的使用寿命。因此，在系统的应用中，要保证RO膜的通量衰减。根据技术人员对RO膜通量衰减规律的研究，RO膜的截留分子量越大，通量衰减越大，化学清洗回收率越低。但在本项目RO膜系统的工艺设计中，采用参数标准测量RO膜的分子量截留，保证RO膜在整个系统循环和能量衰减中，分子量截留在100-2000之间。

(3)操作方法:系统工艺的确定保证了理化性质。然后，在影响膜污染的主要因素中，操作方法跃居首位。在运行中，反冲洗是维持MBR(分离膜生物反应器)稳定运行的重要操作。在这种操作中，通过调整反洗周期可以使膜通量更好。为了保证膜的使用寿命，需要优化清洗工作。一般来说，冲洗工作包括两项内容:一是冲洗和反冲洗超滤；二是冲洗反渗透膜系统。就实际冲洗操作而言，需要考虑施工后掌握系统运行的相关参数，稳定调整冲洗参数，减少膜系统污染，保证系统正常工作。

除了控制冲洗和反冲洗可以降低膜污染程度外，还有一种操作方法:使用絮凝剂可以有效减少膜堵塞的发生。在污水处理过程中，影响RO膜通量的参数有很多，如污泥浓度、混合液粘度等。另外，影响RO膜通量的因素有活性污泥特性、生物相等，容易造成RO膜堵塞。此外，为了减少膜堵塞，运行中使用絮凝剂可以有效提高泥水分离性能，形成体积较大、粘度较小的污泥絮体，降低RO膜堵塞的概率。但在使用絮凝剂作为化学药剂时，需要注意其用量。掌握和使用剂量是维持系统正常运行的重要因素。如果投加过量的絮凝剂，会抑制污泥的活性，影响系统的处理能力和效果。

(4)流体力学特性:在本项目的实践中发现，膜通量的影响因素还包括膜面循环速度，因此如果调节膜面循环速度，就可以控制膜通量。

在本项目中，为了减少RO膜污染，保证RO膜通量，可以通过优化RO膜表面附近料液的流体(水力)力学条件来实现。优化方法是:提高膜表面流体的流速，降低浓差极化，使截留的溶质能及时被带走。

(5)超滤膜预处理。与传统的卷绕式超滤膜预处理工艺相比，中空纤维膜具有很大的优势，因为它可以处理高污染废水，也就是说，它的应用使水质更加纯净。采用中空纤维膜进行超滤预处理具有以下优点:一是可反洗的中空纤维膜保证了系统在短期离线状态下能有稳定的渗透通量；其次，中空纤维膜的超滤预处理使系统能够在非常低的错流速度下运行。

经过中空纤维膜超滤预处理后，进水浊度可以控制在0.2NTU以下，按照目前的技术要求，这个参数是非常精确的。这种超滤操作可以有效延缓反渗透膜的污染。因此，在设备优化方面，应用超滤膜预处理是降低水质浊度的好方法。

3.结论

在中国的工业行业中，污水处理常用的技术和设备是反渗透处理设备。从应用范围来看，反渗透处理设备在我国大部分地区的工业污水处理中得到了广泛的应用。目前使用反渗透处理设备的工厂，在使用这种技术设备的过程中，已经有了一套比较成熟的符合自己工厂生产条件的工艺流程。一般来说，在反渗透处理设备的使用过程中，RO膜系统工艺设计、运行优化、水力特性改善、超滤膜预处理的应用是重点，也是故障的高发点，需要重点进行应用研究。未来，该技术将在防止膜污染和优化操作系统方面得到进一步完善。(来源:中建八局第一建设有限公司)

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