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工业污水处理反渗透水处理技术

发布时间:2021-5-4 9:17:48  中国污水处理工程网

  反渗透处理设备是一种当前十分先进的膜分离技术,这种设备在国内的应用已经十分广泛。目前,我国大部分地区的工业产业在污水处理方面,都已经实现了反渗透处理设备的引入。这个设备在工业污水处理上的应用,是通过一系列的组合设备来综合完成,因此,反渗透处理设备在应用中,具有1套完整的工艺流程体系。科学合理地对这项设备进行应用,以及在应用中,对它的处理环节进行优化,能够保证设备的使用寿命,同时提高产出水质的纯度。

  1、反渗透水技术及其设备概述

  (1)反渗透水技术的发展历程。

  在我国,反渗透水技术最早被应用是在1965年,由于初期使用,应用于该项技术的设备性能、功能等都存在很大的局限性,使用过程中也存在较大问题。发展4年后(1969年),反渗透水处理设备就在淡化海水方面取得了很大的突破,这时,这项设备在过滤方法处理上,得到了很大进步。在当时,反渗透水处理这项膜分离技术,利用透过(半透过)性膜和压力推动实现的海水淡化效果(指标)已经达到可以投入生产应用的标准,同时,它在海水淡化产业中得到良好的效果反馈。1980年以后,反渗透水技术在提炼纯水和超纯水方面获得了提升,当时,反渗透水处理设备的运用优势就在于在同样功能的设备当中,它在降低制作成本上的优势极高,对于提升经济效益具有重大的推力。

  随着技术研究的深入,反渗透水处理设备在污水处理方面也得到了很好的发展。调查显示,在技术落后的时代,80%以上的污水排放是未经过任何处理的,这对我国环境质量的影响极大,而反渗透水技术在污水处理上的进步和应用,使我国的环境质量得到了高幅度提升。

  (2)反渗透水处理设备及工作原理。

  从反渗透水技术的改革发展过程来看,反渗透水处理设备目前具有3大主要用途:淡化海水、提炼纯水和超纯水、污水处理。目前,用于进行工业污水处理的反渗透水处理设备的基本构成包括:隔栏装置、保安过滤器、超滤系统、加药装置、RO膜系统、DTRO膜系统等等。反渗透技术是目前最精密的膜方法分离技术,在其设备应用中,它的原理是:在进水(浓溶液)侧施加操作压力以克服自然渗透压,当高于自然渗透压的操作压力加于浓溶液侧时,水分子自然渗透的流动方向就会逆转,进水(浓溶液)中的水分子部分通过反渗透膜成为稀溶液侧的净化产水。

  2、工业污水处理中反渗透水处理设备的应用及优化

  近年来,我国废水和污水的排放量极大,高达18亿吨/年。因此,我国对污水处理的需求十分大。在本项目中,反渗透处理设备对工业污水进行处理时,可以使废液中的铜、锌、氯化物、氟化物等离子脱除90%~99%。以下将以本项目使用的反渗透污水处理设备为研究对象,对该设备的应用进行分析。

  (1)水处理工艺。

  污水前处理→隔栏装置→加药→砂滤→砂滤→保安过滤→反渗透→出水。污水处理全工序流程见图1。

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  (2)RO膜系统的工艺设计。

  RO(反渗透技术)膜材料的选取。RO膜材料的选择是十分重要的工作,它的性能与耐久性关系到反渗透处理设备的最终使用效果。一般而言,RO膜材料主要分为有机高分子材料和无机材料。其中,以经济的角度来看,有机高分子材料制成的透过膜更容易被选择。

  RO膜系统的工艺设计。根据本项目在实践过程中做的试验表明:尚未处理的污水,其耗氧量一般在22000mg/L,而经过生化处理以后,这些污水的氧化量能够被降低6~7倍。为了使膜系统的使用时间和性能不被破坏,在污水进入膜系统之前,必须将水质浊度控制在1NTU以下。因为,在膜系统工艺流程中,要先进行优质预处理(本项目采用膜格栅过滤+AO生化+MBR中空纤维超滤等系统)。在此阶段,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。

  工艺设计中需优化的部分。RO膜系统应用过程中,需要保持RO膜的清洗恢复率,这样才能有效地保证设备的使用寿命。因而,在系统应用时,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来看,RO膜截留分子量愈大,通量衰减幅度愈大,则化学清洗恢复率愈低。而该项目RO膜系统工艺设计,对RO膜的截留分子量进行了参数标准计量,在整个系统循环中,保证了RO膜截留分子量在100~2000之间,保证了能量衰减。

  (3)操作方法:对系统工艺的确定,保证了物化性质。而后,在影响膜污染的主要因素里操作方法跃居前位。在操作中,反冲洗是维持MBR(分离式膜生物反应器)稳定运行的重要操作。在这项操作中,通过对反冲洗周期的调整,能够使膜通量达到最佳。为了保证膜的使用寿命,需要优化冲洗工作,一般而言,冲洗工作包括2项内容:一是对超滤进行冲洗和反冲洗;二是对反渗透膜系统进行冲洗。就实际的冲洗操作而言,需要考虑掌握系统建设后运行的相关参数,将冲洗参数进行稳定的调整,这样就可以达到减缓膜系统污染的作用,从而保证系统正常工作。

  除了对冲洗和反冲洗进行控制能够减轻膜污染的程度,还有一种操作方法:利用絮凝剂可以有效地减轻膜堵塞情况的发生。在污水处理过程中,影响RO膜通量的参数有很多,例如:污泥浓度、混合液粘度等等。另外,影响RO膜通量的因素还有活性污泥性状、生物相等等,这些都易造成RO膜堵塞。另外,要降低膜堵塞情况,在操作中使用絮凝剂可以有效地改善泥水分离性能,形成体积更大、粘性更小的污泥絮体,减少RO膜堵塞的几率。但在使用絮凝剂这种化学药物用剂时,需要注意它的用量,对用量的掌握和使用,是维护系统正常工作的重要因素。如果添加了过量的絮凝剂,将会使污泥活性受到抑制,影响系统的处理能力和处理效果。

  (4)流体力学特性:在本项目实践中发现,膜通量的影响因素还包括膜面循环流速,因而,如果对膜面循环流速进行调节,就可以对膜通量进行控制。

  在本项目中,为了降低RO膜污染,保证RO膜通量,可以通过优化RO膜面附近料液的流体(水)力学条件来实现。优化的方式方法为:提高流体的膜面流速、减少浓差极化,使被截留的溶质及时被带走。

  (5)超滤膜预处理。相较于卷式结构超滤膜这种传统的预处理工艺,中空纤维膜具有很大的优势,因为它能够对高污染的废水进行处理,也就是说它的应用使水质更加纯净。应用中空纤维膜的超滤预处理,具有如下优势:第一,可反洗的中空纤维膜,保证了系统在短期脱机状态下,还能够具备稳定的透水通量;第二,中空纤维膜超滤预处理使系统能够在非常低的错流流速下运行。

  在使用中空纤维膜超滤预处理后,可将进水水质浊度控制在0.2NTU以下。根据现在的技术指标要求来看,这个参数已经十分精密。这种超滤作业,能够起到有效延缓反渗透膜污染的作用。因此,在设备优化上,对超滤膜预处理的应用是一个能够使水质浊度下降的好方式。

  3、结语

  在我国工业产业中,污水处理惯用的技术和设备就是反渗透处理设备。从应用范围来看,反渗透处理设备已经在全国多数地区的工业污水处理中得到了极大程度的使用。目前,在使用反渗透处理设备的工厂,他们在对这项技术设备的使用过程中,已经具有一套符合自己工厂生产情况的较为成熟的工艺工序。一般而言,在使用反渗透处理设备的过程中,对RO膜系统工艺设计、优化操作、改善水力学特性和超滤膜预处理等方面的应用是重点,也是故障高发点,需做重点的应用研究。未来,在防止膜污染、优化操作系统方面,这项技术将得到进一步的改良。(来源:中建八局第一建设有限公司)

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