膜法水处理技术在工业污水回用中的应用

膜法水处理技术在工业污水回用中的应用

严春雷

杭州润安环境工程有限公司浙江省杭州市310000

摘要：我国的水资源总量虽然在世界居于第六位，但人均的占有量仅为世界人均水量的四分之一，是世界13个缺水国家之一，水资源短缺，而且水污染非常严重。当前，由于水价上涨，且工业企业用水由于用途不同，水质要求也存在差异，就导致处理水所花的费用很高。所以工业企业不断加大对城市污水的回用力度，使水的重复利用率得到提高。在对水质进行处理时，必须考虑水质要求，针对不同的装置选择不同的工艺，并结合污水处理费用，实现经济效益的最大化。本文就针对企业的不同污水，研究了膜分离集成技术在处理企业废水方面的应用，以及用工程例子加以说明。

关键词：膜法水处理；水回用；超滤；反渗透

1膜与膜分离技术

1.1膜的利用

膜广泛而永久地存在于自然界，特别是在生物体内。它与生物起源和生活活动密切相关，构成了所有生活活动的基础。膜过程不仅在许多自然现象中起着重要作用，而且在当前的经济发展和人类的日常生活中也发挥着重要作用。中国最早使用膜工艺的记录可以追溯到2000多年前人们实践酿造，烹饪，炼金术和制药的历史。汉代的“花莲子”中有豆腐的记载。后来，人们掌握了制造皮肤和薄粉的方法。这可能是使人们拥有天然产品“人造电影”的最早记录。在早期的人类生活和生产实践中，膜工艺的应用已经发挥了重要作用。然而，在接下来的漫长历史过程中，中国膜技术的发展非常缓慢。到1864年，Tubel成功开发了历史上第一块人造膜-氰化铜膜。此后，膜和膜工艺的研究已经进入缓慢发展的阶段。由于缺乏可靠的膜，研究中断了几次。在20世纪中期，物理化学，高分子化学，生物学，医学和生理学得到了进一步发展，而且往往被试被序列化，以及现代技术，如电子显微镜和各种新方法，膜材料和膜技术的发展而发展。各种的膜分离技术，如反渗透，超滤，纳滤，微滤，电渗析和气体分离已被广泛用于石油化工，制药，轻工，食品，纺织品，生物技术和环境技术。它带来了巨大的经济和社会效益。

1.2膜分离技术

20世纪末，尤其是21世纪末，膜分离技术作为分离，浓缩，纯化和提纯的新技术得到了广泛的应用。新型膜工艺不断研究和开发，如渗透汽化，膜蒸馏和膜萃取。膜生物反应器，控释等工艺研究取得稳步进展。膜分离技术是目前在第一代微滤，超滤，纳米过滤膜工艺，反渗透，电渗析，膜电解，扩散渗析和透析，直到气体分离，蒸汽渗透，渗透蒸发，膜蒸馏膜。膜接触器和载体介导传递等第二代膜过程过度的时期。

2反渗透原理和膜透过机理

渗透现象最早是在1748年被阿贝?诺伦特发现并得到证明的现象，但是一直到上世纪五十年代，广大科学家才逐渐对的反渗透分离方式展开更深入的研究。按照物理学的理论，在实验过程中可以发现，纯净水的化学反应位要比废水的化学反应位高，所以纯水就可以利用半透膜的工作方式对废水进行渗透。在实验结束后，废水的液面也呈现明显提升，最后膜的两侧将呈现固定的液面差。在此环节中，渗透也呈现出动态平衡的趋势，我们通常也将这种现象称之为正渗透，而对于二者中的液面差，也被称作是渗透压。在对废水侧增加压力Pa的时候，将出现Pa大于液面差的情况，因此废水中的水分子也将逐渐向着具备选择性的半透膜转变，在此环节中，施加的压力越大，透过的速度也将得到更显著的提升，在此种背景下透过的速度越大，反渗透现象就越明显。对淡水海水进行渗透，或是对废水的净化都是在此背景下实现的。当前，普遍认为溶解扩散理论能对膜透过现象进行良好说明。在该理论中将水分子和溶质在膜内进行溶解，并实现在膜内的扩散，但是由于膜自身具备推动力，因此浓度差和压力差效果并不乐观。由于溶质扩散系数和水分子扩散系数相比较小，所以高压作用下水在膜中的移动速度也将明显提升，那么透过膜的水分子数量也十分繁多。这也说明膜具备较高的选择性，对于溶质有着较强的截留作用，但当前反渗透膜透过机理同发达国家相比，我国仍然处于发展和完善的重要阶段，和世界先进水平仍然存在一定距离。

3膜法水处理技术在工业污水回用中的应用

3.1生物处理技术

（1）好氧生物处理法。此法可以实现有机物经过处理后，对环境没有污染而且稳定。也就是要有游离氧存在，去除好氧微生物的方法。水中有机物很多都受到污染，微生物在好氧代谢时是营养源。所以当处理于生物污水时可以应用好氧生物法。（2）厌氧生物处理法。此法是在去除废水的有机物时，在无游离氧条件下，处理厌氧微生物甚至分解。我国韩红军等人利用两相分段厌氧对甲醇废水进行处理时，COD去除率为30%。而且对煤化工的废水进行处理，用了好氧、厌氧以及生物脱氮等工艺，去除NH3-N去除率接近87%，COD去除率接近96%。当产水的水质达到一级标准后，可在回用处理中利用膜处理等工艺。

3.2组合工艺联用技术

在我国袁志容等人处理城市污水时利用臭氧-生物活性炭工艺深度处理，TOC去除率接近26%，UV的去除率接近58%。孔祥辉等人就在回用水进行深度处理中利用膜-生物活性炭工艺，条件是低温进行。通过对结果进行分析，膜-生物活性炭反应器处理回用水的有机物，达到了效果。UV410去除率是40%，COD去除率是33%，UV25去除率是35%。

3.3某石化炼油厂在污水去除盐时，回收利用中采用膜法“超滤结合反渗透”以及“膜法装置滤结合反渗透”，最重要的就是处理污水利用除盐装置直接用于锅炉补给水,超滤后是140左右微西，RO后12微西。实现污水回用。设计反渗透产水规模410m3/h，超滤产水规模560m3/h。（1）超滤装置。在系统设计时取10套超滤装置，在控制上都是自动化的。处理量每小时为560m3，产水的浊度小于等于2，产水SDI小于等于3，自用水率小于等于5%。超滤装置可以单独或者同时运行，一般根据用水量决定。为了确保反渗透稳定运行，在前处理中采用了OMEXELLTMSFP超滤膜。由于它的寿命长、过滤的精度较高以及亲水性良好，胶体以及悬浮物得到去除。OMEXELLTMSFP超滤膜，利用PVDF材料，利用中空纤维结构，耐受性强，微生物就不会繁殖。采用外压式结构不易堵塞，清洗装置就很彻底。（2）反渗装置。在设计该反渗透装置时，用DOW的BW30-365FR抗污染膜的反渗透膜，进行一级二段排列，由于具有众多优点，如吸附有机物的能力较弱、膜元件可以得到较长的使用时间、亲水效果好以及膜清洗费用降低等。装置取4套，产水量为410m3/h，每一套的产水为103m3/h，脱盐率大于等于98%，回收率大于等于75%。

对水质要进行回用，但是经过单一的生化技术或物化处理达不到要求，在对工业废水处理中，可以利用膜法水处理技术结合其它的技术，废水就可以得到回用。此种技术对市政的污水同样具有应用广泛性，可以在后续运行以及维护上降低投入的成本。得到的水质也较好，而且效率高，因此应用非常广泛。

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.

[2].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.