膜法水处理技术在工业污水回用中的应用廖树发

膜法水处理技术在工业污水回用中的应用廖树发

廖树发

一、膜法水处理技术概述

膜分离原理十分简单，将污水以压力的驱动，由亲水多微孔膜表面，将水透过膜，使大分子杂质被截留。膜在过滤时主要以常规与错流这两种过滤形式为主。常规流动使污水通过膜的表面，水分子透膜杂质受到截留，这种技术处理形式容易发生堵塞与结垢，需要回流保持膜正常的工作状态。错流过滤是更先进的膜设计技术，当污水平行在膜的表面时，水可以透过膜，污染物会在膜表面不断流动，不会轻易形成污垢，而这种横向的流动降低了清洗的频率，还能有效延长膜使用寿命。

膜法水处理技术适用有机物与无机物，也适用于病毒和细菌等分离，对特殊溶液体系也能起到很好的分离作用，例如：将溶液大分子和无机盐进行分离。这种水处理方法的分离装置十分简单，而且易于操作，容易被控制，在维修上也十分方便，和传统水处理技术相比，还有着占地面积小和处理效率高的优势

二、膜法水处理系统

（一）超滤膜系统。超滤传递机理一般认为是机械筛分原理，其中超滤膜具有选择性分离的特点。在压力作用下，料液中含有的溶剂及各种小的溶质从高压料液侧透过超滤膜到达低压侧，从而得到透过液或称超滤液，而尺寸比膜孔径大的溶质分子被膜截留成为浓缩液。溶质在被膜截留的过程中有以下几种作用方式：1.在膜面的机械截留；2.在膜表面及微孔内吸附；3.膜孔的堵塞。此工程使用的超滤膜元件为国内某公司的内压式产品材质为聚醚砜（PES），型号为UFaIA160，运行方式为错流过滤，回收率为80%，浓水的20%回流至进水端。

（二）反渗透系统。反渗透技术是近些年来应用非常成熟的水处理技术。其机理主要是有一个对透过的物质具有选择性的膜叫做半透膜，在半透膜的两边若放相同体积的稀溶液和浓溶液，稀溶液就会因为两边的浓度差不同而渗透到浓溶液一边，此过程称为渗透。当渗透达到平衡时，浓溶液的液面就比稀溶液液面高出一定高度，这样就形成了一个压差，称为渗透压。渗透压大小取决于溶液的性质，如种类、浓度和温度等，跟半透膜的性质无关。如果此时在浓溶液一侧施加一个比渗透压大的压力，溶剂的渗透方向就会跟原来的方向相反，即从浓溶液侧向稀溶液侧流动，此现象称为反渗透。

三、影响膜技术处理工业污水的主要因素

运用膜技术处理工业污水的技术关键是研究合适的操作条选择正确的膜清洗方法，这对提高含油污水的处理量，保证油污染物的去除率，延长膜寿命具有十分重要的意义。

（一）pH值。影响膜寿命的重要因素是膜的水解速度。而水解速度与溶液的pH值和温度有关。当膜水解时，透水量和透盐率将增加而产水质量将明恶化。合适的pH值和温度是保证膜合理寿命的重要素。

（二）温度。反渗透膜对温度具有使用限制。膜组件的透水量一般是在25。C的情况下，在其它温度下可以根据厂商资料做适当的温度校正。适当提高进水温度，可以降低水的粘度，提高膜的透水量。

（三）膜污染。膜污染包括：无机物结垢；金属氧化物的污染；胶体污染；微生物污染等。膜污染将导致透水量的下降，压降和透盐率的提高。膜的清洗可以消除污染物，并尽量恢复初始状态。若反渗透膜每个月需要清洗一次，则说明预处理是不合格的，需要重新考虑预处理方案。

（四）运行压力。运行压力由溶液渗透压、净推动力和管路等的压降组成。渗透压与原水中的含盐量和水的温度成正比，与膜性能无关。净推动力是为了使膜组件产生足够量的产品水而需要的压力。

四、全膜法在污水处理中的应用

工业废水从水箱由水泵送到板壳式换热器加热，水温达20°C后进入盘式过滤器过滤（除去大颗粒（>100μm），以保护超滤装置），然后进入超滤装置。超滤装置可去除水中大部分的悬浮物、胶体、病毒、细菌、有机物及浊度。超滤系统还包括超滤装置的常规反洗及化学反洗装置。超滤产水进入超滤产水水箱后，由反渗透低压泵送到保安过滤器，对反渗透进水再次过滤，以确保超滤水箱或管道上大于5μm的污染物全部去除。然后向反渗透进水加入还原剂和阻垢剂，以去除游离氯和降低反渗透膜堵塞几率。反渗透进水通过反渗透高压泵增压后进入一级反渗透装置，一级反渗透产水作为二级反渗透的进水，一级反渗透浓水排掉，二级反渗透产水送到反渗透产水箱内。由于二级反渗透浓水水质比超滤产水还好，所以回收到超滤产水箱内。反渗透产水通过EDI进水泵送到EDI组件，经EDI装置处理后，进入除盐水箱。在目前这些高新企业中，超纯水的制备流程一般为：超滤→双极反渗透→EDI→抛光床→超纯水，在超滤前通过添加杀菌剂NACLO来杀灭水中的细菌，并且通过加入NAHSO3，安装ORP在线仪表，时刻防止膜被氧化；在水中添加阻垢剂，防止钙、镁等难溶盐在反渗透浓水侧结垢。针对进水水质较差的条件，我们可以选用抗污染的、高脱盐率的低压复合膜，这种膜的五年脱盐率在97%以上是完全可以保证的。假设一级反渗透进水浊度为5000us/cm，按照97%的脱盐率计算，其出水的浊度。

五、膜法水处理技术在工业污水回用的实际应用中存在的问题及解决策略

在实际运行中，反渗透膜污堵频繁、清洗困难是膜分离技术使用过程中存在的普遍难题。济钢污水回用工艺中也存在这一问题，通过长时间运行观察分析发现，水处理工艺系统设计、反渗透添加剂及其他耗材选用、水处理运行条件、系统运行操作管理、进水水质情况等均可成为导致膜污染的成因。因此，在系统日常运营管理中，需要通过纵向对比和离线试验等方法研究确定系统最佳运行方式及运行参数，选择与水质相匹配的药剂及耗材，针对不同污染物选择不同清洗方法，从而解决反渗透膜除盐率降低，出水率下降等问题。

原系统存在的问题地下水普遍存在含盐量高和硬度、碱度高的特点。在缺水地区，为了节水节能的需要，循环水的浓缩倍数一般控制较高，这就进一步加重了系统腐蚀和结垢的危险性。对于有些以地表水作补充水的电厂循环水系统，如果浓缩倍数过高，再加上处理方式不合适，同样也会引起机组的腐蚀和结垢。该工程的实施，全面优化了工业区域内排污水的再处理及利用工艺，最大程度上降低了新水的消耗，重新构架了济钢工业循环水水平衡的新模式。对于水资源很紧张的济钢来讲，本项目的建设及投用具有十分重要的意义，也是实施循环经济、建设资源节约型环境友好型企业的重要举措。

结语：膜法水处理技术在现代工业污水回收利用过程中发挥着重要的作用，有利于实现工业用水的循环利用，降低工业生产成本，不仅有助于当前我国的生态环境建设，还有助于提高我国工业生产的经济利润。膜法水处理技术受到手中PH值等因素的影加强对膜法水处理系统的研究，可以有效提高我国工业污水回用的效率。

参考文献：

[1]李晓辉,张利辉,郭茹辉,刘振法.膜法水处理技术在工业污水回用中的应用[J].中国石油和化工标准与质量,2017,37(20):154-155+157.

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[3].膜法水处理技术在工业污水回用中的应用[A].中国金属学会.第二届全国冶金节水、污水处理技术研讨会论文集[C].中国金属学会:,2005:4.