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反滲透技術(shù)在高礦化度廢水處理中的應(yīng)用

      作為21世紀(jì)水處理領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，以反滲透（RO）為核心的膜分離技術(shù)因其高效、占地面積小、產(chǎn)水水質(zhì)高、運(yùn)行可靠、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和集成化等優(yōu)勢，為獲得高品質(zhì)的再生水提供了重要的技術(shù)保障。

      1、RO膜分離技術(shù)

      RO膜分離技術(shù)是以膜兩側(cè)靜壓差為推動(dòng)力，以水分子為代表的小分子溶劑在克服滲透壓的情況下通過RO膜從而實(shí)現(xiàn)與雜質(zhì)分離的膜過程。該技術(shù)操作壓力一般在1.5～10.5MPa，可以截留1～10A的小分子雜質(zhì)，主要應(yīng)用于水處理中。RO作為關(guān)鍵性設(shè)備，可以去除水中97%以上溶解性無機(jī)物、99%相對(duì)分子量300及以上的有機(jī)物、99%以上包括細(xì)菌在內(nèi)的各種微粒及95%SiO2。

      然而，在實(shí)際應(yīng)用中，RO膜分離技術(shù)的廣泛推廣受到了過高的運(yùn)行成本的制約。一方面是由于RO系統(tǒng)操作壓力高、能耗大，另一方面，膜污染不僅導(dǎo)致操作壓力進(jìn)一步加大、脫鹽率下降，甚至需要頻繁更換價(jià)格昂貴的RO膜元件。在高壓下運(yùn)行時(shí)，進(jìn)水中的懸浮物容易堆積在RO膜表面形成濾餅層，溶解性有機(jī)物則可能吸附于膜面形成凝膠層，微生物或者其它膠體類物質(zhì)等會(huì)依附于膜面，導(dǎo)致一系列有機(jī)污染、微生物污染和無機(jī)污染。以水回收率50%～75%為例，其RO濃水中鹽離子含量約為進(jìn)水的2～4倍，膜表面產(chǎn)生的凝膠層或?yàn)V餅層還會(huì)大大降低Ca2+、Mg2+等難溶無機(jī)離子的溶度積。

      為了充分發(fā)揮RO的技術(shù)優(yōu)勢，進(jìn)水必須經(jīng)過嚴(yán)格的預(yù)處理，一般控制RO進(jìn)水的濁度小于1NTU、污泥污染指數(shù)（SDI）小于5。在運(yùn)行中還要通過調(diào)節(jié)進(jìn)水pH或投加阻垢劑等方法以防止膜表面產(chǎn)生結(jié)垢污染。

      2、RO膜分離技術(shù)在污廢水處理中的應(yīng)用

      2.1 高礦化度廢水處理中的應(yīng)用

      高礦化度礦井水是一種具有高礦化度、含有大量離子如Ca2+、Mg2+、K+、Na+、Cl-、SO42-、HCO3-的廢水。其特點(diǎn)是平均礦化度在1000mg/L以上，SS中有機(jī)成分少，COD低于1.5mg/L。由于水資源嚴(yán)重缺乏，利用RO技術(shù)深度處理這種廢水作為生產(chǎn)和生活用水已被廣泛推廣。

      我們通過向礦井水中加藥絮凝、沉淀和快速過濾作為預(yù)處理，成功地去除水中絕大多數(shù)的SS，確保了RO進(jìn)水濁度小于1NTU。經(jīng)過RO處理后，水中濁度去除率接近100%，脫鹽率達(dá)到96%，產(chǎn)水達(dá)到了飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，處理成本約為5.17元/m3。

      同時(shí)，考慮到高礦化度礦井水中鐵、錳含量較高，且高濃度的Ca2+、SO42-離子可能在RO膜表面形成難以清除的CaSO4垢污染，我們采用了曝氣氧化、調(diào)節(jié)pH和加入PAM和PAC等預(yù)處理措施，使Ca2+和Fe3+生成沉淀，并在澄清池中去除。此外，我們還通過錳砂濾池進(jìn)一步將出水中的Mn2+降低到0.04mg/L。

      超濾（UF）對(duì)大分子有機(jī)物、病原體及懸浮物具有較強(qiáng)的截留作用。通過對(duì)高礦化度礦進(jìn)水經(jīng)RO技術(shù)處理用于生活飲用水的工程案例進(jìn)行整理，我們得出以下結(jié)論：

      當(dāng)原水中SS小于50mg/L時(shí)，可采用微絮凝直接過濾作為RO的預(yù)處理；

      當(dāng)SS大于50mg/L時(shí)，則需采用絮凝、沉淀、過濾作為RO的預(yù)處理。當(dāng)Fe含量超過0.3mg/L時(shí)，需要采用錳砂濾池進(jìn)行除鐵、過濾。

      當(dāng)有機(jī)物含量較高時(shí)，需采用氯氧化、混凝、沉淀、過濾、活性炭吸附技術(shù)做預(yù)處理。當(dāng)碳酸鹽硬度較高時(shí)，為防止在RO膜表面產(chǎn)生CaCO3沉淀污染，預(yù)處理工藝中需增加離子交換和脫CO2技術(shù)。對(duì)于其它難溶鹽，可在RO進(jìn)水前添加阻垢劑處理。

      當(dāng)硅酸鹽含量較高時(shí)，可在絮凝階段投加石灰乳或MgO。

      2.1.2 冶金行業(yè)廢水處理

      鋼鐵工業(yè)作為高耗水、高污染的資源型產(chǎn)業(yè)，其耗水量已占全國工業(yè)總耗水量的14%。為了減少噸鋼耗新水量，減少廢水排放，已在冶金行業(yè)大力推行對(duì)鋼鐵工業(yè)廢水進(jìn)行深度處理回用于生產(chǎn)和生活。

      鋼鐵工業(yè)廢水水質(zhì)成分復(fù)雜，各項(xiàng)指標(biāo)波動(dòng)較大，尤其Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、SO42-、F-及SiO2等含量均較高。如果不先對(duì)高價(jià)金屬離子進(jìn)行預(yù)脫出，RO膜將會(huì)面臨嚴(yán)重的無機(jī)污染。

      針對(duì)經(jīng)過二級(jí)生化處理后的太鋼廢水，首先利用曝氣池曝氣氧化，使Fe2+氧化為Fe3+，同時(shí)投加NaClO提高對(duì)水體中Fe2+的氧化能力及殺菌效果。出水加石灰乳調(diào)節(jié)pH，添加PAM和PAC進(jìn)行絮凝，再經(jīng)沉淀、快速過濾及活性炭吸附，進(jìn)一步去除水中的有機(jī)物、余氯、重金屬離子等。

      出水經(jīng)UF處理后，加還原劑、阻垢劑及酸后進(jìn)入RO系統(tǒng)。其中，添加NaSO3還原劑的目的是防止水中余氯氧化芳香聚酰胺材質(zhì)的RO膜。最終，一級(jí)RO主要去除水中大部分的溶解鹽類、膠體、有機(jī)物等，產(chǎn)水一部分用作鋼廠工藝用水，另一部分加堿后經(jīng)二級(jí)反滲透、離子交換系統(tǒng)處理，用于高壓鍋爐補(bǔ)給水。

      在預(yù)處理澄清池中聯(lián)合投加粉末活性炭和石灰乳，可以有效降低冶金工業(yè)廢水中60%～70%的有機(jī)物和油類及部分Ca2+、Ba2+等高價(jià)離子，水中的SS和膠體物質(zhì)去除近90%。這可以預(yù)防水中高濃度的SO42-、F（最高含量分別為-402mg/L和3.96mg/L）在RO膜表面形成CaSO4、BaSO4和CaF2沉淀污染。

      值得注意的是，活性炭雖然對(duì)有機(jī)物和SS吸附效果較好，但屬于非選擇性吸附，在富含SS的污廢水前期預(yù)處理中使用，其高用量以及高價(jià)格勢必增大水處理成本。因此，一般只限用于工程應(yīng)急使用。

      結(jié)語：

      格林環(huán)保是一家專業(yè)從事工業(yè)污水/廢氣處理設(shè)備制造、項(xiàng)目設(shè)計(jì)建設(shè)、智能運(yùn)維、技術(shù)咨詢服務(wù)的環(huán)保管家綜合服務(wù)商，是國家高新技術(shù)企業(yè)。我們專注環(huán)保水治理23年，資質(zhì)齊全，服務(wù)專業(yè)，擁有多年經(jīng)驗(yàn)，可以幫您解決污水處理中的眾多難題，是多家企業(yè)的選擇，如果您有相關(guān)需求或者合作，歡迎致電詳談。

      下期繼續(xù)分享反滲透技術(shù)在難降解有機(jī)污廢水處理中的應(yīng)用，敬請(qǐng)期待。

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