淺析反滲透膜技術在工業(yè)廢水資源回用系統(tǒng)中的應用目錄TOC\o"1-3"\h\u29022引言 1160431、反滲透膜技術基本原理 2209962、原水水質分析 2131013、工藝流程 3223414、運行中存在的難點 322295、反滲透運行工況分析 4322355.1反滲透脫鹽率對比情況 465695.2反滲透跨膜壓差對比情況 5195816、反滲透運行管理的重點 6310466.1有機污染物控制 6237636.2淤泥密度指數（SDI）控制 618926.3流量控制 738966.4化學藥劑控制 829636.5反滲透壓力控制 870806.6停機保護 8230137、結論 96635參考文獻 9摘要：以反滲透膜用于鋼鐵行業(yè)污水的資源回收為例，對鋼鐵行業(yè)工業(yè)廢水水質特性進行綜述、操作困難，比較分析工業(yè)廢水和工業(yè)新水采用反滲透膜脫鹽時的操作條件，及利用重工業(yè)廢水作為反滲透膜系統(tǒng)水源時，應著重解決的幾個問題。通過精細管理、精心運作，使得重工業(yè)廢水反滲透膜系統(tǒng)可以長周期的安全，穩(wěn)定的運行，延長反滲透膜使用壽命，對鋼鐵行業(yè)廢水資源回用，提供一種可行的利用方式。關鍵詞：反滲透；工業(yè)廢水；壓差；脫鹽率引言反滲透膜技術應運而生，它給污水處理，海水淡化及提純等領域開啟了一扇嶄新之門，在反滲透膜技術不斷成熟的今天，反滲透處理設備的應用領域也越來越廣。在我國大力倡導環(huán)境保護工作的今天，工業(yè)污水排放標準越來越嚴，引進和普及反滲透處理設備，為工程應用打下良好基礎。反滲透處理設備包括各種裝置的組合，所以，科學，合理地利用反滲透處理設備，并對水處理工藝進行了優(yōu)化，本實用新型可以有效延長裝置使用壽命，還可確保水處理質量。1、反滲透膜技術基本原理反滲透膜是實現該技術性能的核心組件，它是一種具有獨特特性的人造半透膜，通常由半透材料與仿生聚合物等復合而成。逆向滲透，又稱逆向滲透，是一種利用壓力差異產生的能，對水溶性物質進行高效分離，能有效分離出水中的雜質。這種用反滲透法生產的薄膜，由于其與一般的滲透方式不同，所以被稱作“逆滲透”。在實際應用中，這種工藝的原則是，在隔膜一側，用一種比原來的滲透壓更高的壓力，這樣，溶劑就會朝反方向滲入，從而使物質與水得到有效的分離。從膜的壓力面回收的溶劑一般叫做滲透溶液。從高壓力一側得到的富溶液叫做濃溶液。將反滲透技術應用于海洋工程，由于其在較低的水壓端有較多的淡水，在較高的水壓端有較多的咸水，從而達到了萃取、純化、濃縮與分離的基本要求。反滲透指的是使用了一種只能有選擇地截留離子物質的溶劑（一般是水），將膜兩邊的靜壓差作為一種動力，來克服溶劑的滲透壓，從而讓溶劑能夠穿過反滲透膜，達到液體混合物行分離目的的一種膜工藝。其操作壓差通常在1.5~10.5MPa之間，截留組分尺寸1~10A小分子溶質。2、原水水質分析在重工業(yè)蓬勃發(fā)展的今天，重工業(yè)產生的污水有很大改變，廢水中污染物質越來越多，水質的復雜性日益增加。焦化廠的污水中含有大量的油類、酚-氰化物、氨氮、硫化物、多環(huán)芳烴和雜環(huán)芳烴，以及溶解性固體和其他一些有害的污染物。通過煙氣、爐渣等的凈化，會產生大量的固體、金屬離子等有害物質；鋼鐵企業(yè)生產過程中產生的廢液中，不僅有鑄造表面的鱗片，也有模具潤滑劑和助焊劑的粉末。植物油等雜質；在軋鋼生產中，由于每一次軋鋼都要用高壓水洗去表層的鐵屑（氧化鐵）；軋鋼生產過程中產生的廢液中有懸浮物質、乳化油和酸性廢液等多種污染物。所以，與其它潔凈水相比較，重型工業(yè)污水有如下特性：（1）懸浮物濃度較大，總溶解性固體含量較多；（2）CODcr、BOD5濃度高;CODcr、BOD5濃度高;（3）有機物，微生物較多；（4）細菌群落眾多；（5）氨氮濃度較大。重工業(yè)廢水是一種綜合性廢水，來源復雜多樣，其原水水質如表1所示。表1原水水質指標數值指標數值pH值BOD5/(mg/L)COD/(mg/L)SS/(mg/L)油/(mg/L)總硬度/(mg/L)6.5~9.0<20<10050~10010~20400~600鈣硬/(mg/L)鎂硬/(mg/L)總堿度/(mg/L)電導率/(μS/cm)Cl-/(mg/L)SO42-/(mg/L)250~400150~200200~4001400~2000<120<1003、工藝流程本文介紹了一種適用于重型工業(yè)的海水淡化工藝，并對其工藝進行了研究。從濾池到高濃度澄清池，再到V型濾池，多介質濾池，超濾等，全部為RO膜的預處理，目的是為了除去水體中的懸浮物、油污、膠體等雜質，保證RO膜的正常使用。流程流程的簡要說明，請參閱圖1。圖1工藝流程圖4、運行中存在的難點（1）由于重污染污水中含有大量的懸浮物、膠體、油類、藻類等有機物質，使得RO前處理過程中極易發(fā)生斜管式沉降，導致沉降效率低，且高濃度澄清池中的懸浮物濃度高。V形濾池及多媒質濾池的濾料發(fā)生了阻塞，用傳統(tǒng)的反沖洗方法沖洗效率低，出水質量差，濾料易發(fā)生“凝固”，需進行新的濾料替換，增加了生產及運行費用。(2)超濾體系中含有大量的膠體、有機雜質，極易造成膜組件的斷線，無法確保超濾水的水質達到標準。（3）反滲透膜系統(tǒng)中的有機物、微生物等雜質，在反滲透膜上還會出現一些粘稠的茶色雜質，這些雜質會對膜元件的流道造成較大的堵塞，因此對反滲透膜系統(tǒng)進行了頻繁的清洗，但卻沒有得到很好的凈化，在清洗之后，反滲透性能不能徹底的回復到最初的狀態(tài)，而且其性能衰退的趨勢非常顯著。（4）在用于回收工業(yè)污水的海水淡化裝置中，需要使用許多化學試劑，以抑制膜的結垢。若操作不當，會加重反滲透膜污染，嚴重時還會引起膜組件的氧化，從而造成無法彌補的損失。5、反滲透運行工況分析反滲透脫鹽率、跨膜壓差等指標，是一項能夠反映出反滲透膜元件性能惡化與否、損壞與否的關鍵指標。為了更好地說明重工業(yè)污水回用過程中的反滲透性能的變化規(guī)律，我們將其與工業(yè)新水的反滲透運行條件相比較，其結果如下。5.1反滲透脫鹽率對比情況通過圖2與圖3的比較，可以看出：工業(yè)污水中的RO膜系統(tǒng)，其除鹽速率隨RO膜系統(tǒng)的使用時間而逐漸降低，并且降低的程度很大，而RO膜系統(tǒng)在使用過程中表現出良好的除鹽速率，降低的趨勢并不顯著。指出了反滲膜系統(tǒng)的脫鹽速率與進水品質之間存在著很大的聯系，高品質的進水能夠確保反滲膜系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運轉，從而延長了膜件的使用壽命。高品質的供水能確保RO膜長期穩(wěn)定運轉，提高RO膜組件的使用壽命。所以，在工業(yè)脫鹽工廠中，對反滲透給水的品質進行控制是非常關鍵的，它會對反滲透膜組件的性能退化趨勢產生直接影響。圖2工業(yè)廢水反滲透膜系統(tǒng)脫鹽率圖3工業(yè)新水反滲透膜系統(tǒng)脫鹽率5.2反滲透跨膜壓差對比情況由圖4與圖5的比較可知，與工業(yè)用水逆滲透體系相比，工業(yè)用水逆滲透體系的跨膜壓差快速增加，表明工業(yè)用水逆滲透體系快速結垢。所以，在日常的生產操作中，應該對反滲透膜系統(tǒng)跨膜壓差的變化進行密切的注意，并根據不同的情況，對其進行相應的調整。比如，要對其進行強化的非氧化性消毒，對其進行適當的調整，并對其進行及時的清洗和保養(yǎng)，以減少其跨膜壓差，保證其正常的正常運轉。圖4工業(yè)廢水反滲透膜系統(tǒng)跨膜壓差圖5工業(yè)新水反滲透膜系統(tǒng)跨膜壓差6、反滲透運行管理的重點通過對重污染污水中的反滲膜系統(tǒng)與新建的工業(yè)用水的對比，我們可以發(fā)現，反滲膜系統(tǒng)的穩(wěn)定與否，除了要根據水質進行合理的工藝設計、選用合適的膜材外，還要與反滲膜系統(tǒng)的操作和管理水平密切相關。良好的運行管理能夠保證反滲透系統(tǒng)能夠滿足設計要求，從而提升其安全、穩(wěn)定程度，并延長其使用壽命。6.1有機污染物控制在重工業(yè)污水資源化利用過程中，有機物的污染是制約RO膜長期穩(wěn)定運行的主要原因。由于有機污染物的存在，使得RO膜進水壓力驟升，出水速度驟降，從而使RO膜無法正常運轉，若得不到相應的處理，RO膜系統(tǒng)將陷入癱瘓。防治有機污染的倡議有很多種。首先，在廢水處理設備中，在大容積濾池的出水端，設置一臺次氯酸鈉計量設備，將剩余氯濃度控制在0.3mg/L左右。其次，在多孔濾清器的入口設置一個次氯酸鈉加水口，將剩余氯的濃度調整至0.5毫克/升左右。改進安全濾清器以達到聯機滅菌。以上措施將強化全流程的滅菌，抑制有機物質的生長，降低有機物質的污染。但是，除了強化消毒外，還應監(jiān)控RO給水中的余氯，保證RO膜中不會有氧化劑進入，防止RO膜組件被氧化。在操作過程中，必須對余氯值進行嚴格的控制，每個班次要對余氯值進行兩次檢測，并適時地對次氯酸鈉的加入量進行調節(jié)。6.2淤泥密度指數（SDI）控制對于RO膜系統(tǒng)來說，污泥密度指數（SDI）是RO供水水質的一個關鍵參數，它既可以作為RO供水水質評價的一個指標，又可以作為RO供水水質評價的標準。因此，在RO膜系統(tǒng)的日常操作中，SDI的測定是很重要的一環(huán)。通常情況下，RO膜的入水中的SDI不應大于5，過高將對RO膜的運行構成威脅。在2020年十月，某海水淡化廠沒有嚴格執(zhí)行反滲透膜系統(tǒng)進水SDI值的日常監(jiān)測，結果導致不合格產品進入了反滲透膜系統(tǒng)，在短短半個小時內，就對反滲透膜元件造成了重大損害，直接經濟損失達180多萬元。見圖6。受損反滲透膜片染色檢測，膜片被大范圍刮傷和膜元件的報廢。所以在日常的運營和管理當中，對反滲透進水的SDI值應嚴格控制，超過5時，不得進入反滲透膜系統(tǒng)，進水SDI值以小于3為宜。那么如何對反滲透進水的SDI值進行控制呢？一，污水處理系統(tǒng)混凝劑，助凝劑投加量的調節(jié)，通過對場地的分析和調研，通過系列燒杯試驗，混凝劑投加量從25mg/L調至35mg/L，助凝劑從0.6mg/L改為0.8mg/L。另一種是經過多介質過濾器，不斷除去水中懸浮物及雜質，通過連續(xù)的反洗，污染物從系統(tǒng)中排放出去，使水中濁度下降。在超微濾設備的作用下，對水中膠體顆粒進行攔截，從而又使水的濁度下降。采用改進后的預處理系統(tǒng)，對反滲透進水SDI值進行嚴格控制。從圖7中可見，反滲透進水SDI值控制在3之內。圖6反滲透膜片染色試驗圖7反滲透進水SDI值6.3流量控制其中，完全流動控制是影響反滲透膜系統(tǒng)能否穩(wěn)定操作的一個關鍵因素。反滲透膜組件具有一定的透水性。當進水流量較大時，會使進水壓力增大，使膜元受到一定程度的擠壓，造成膜元的性能降低；當進水量較少時，由于膜面流動速度較慢，易使水中的雜質在膜面上沉淀，造成結垢，甚至造成微生物的污染。當沖刷壓力不夠時，極易產生差異性極化，從而導致膜組件的污染。水源也是千差萬別，因為水中的材料組成不一樣，所以在反滲透膜系統(tǒng)中，對水流的控制也是不一樣的，所以，要以實際的水質狀況為依據，來選取適當的水流。一般情況下，由于新的工業(yè)用水中含有較少的膠體、懸浮物、無機鹽和有機物，所以可供選擇的水流較大，一般情況下，8英寸的濾芯的水流應該維持在20-25L（m2.h）。而對于重工業(yè)的污水，因為在生產的時候，會產生很多的懸浮物，雜質，因為溫度的影響，會產生很多的生物，還有其它的有機物質，經過這樣的循環(huán)往復，會持續(xù)的被濃縮，所以，鹽分也會顯著的提高。像這樣被嚴重污染的污水，水流不能過大，不然就會對反滲透膜系統(tǒng)造成嚴重的污染，一般8英寸的膜單元的水流只能在17-20L（m2.小時）之間。6.4化學藥劑控制針對重型工業(yè)污水回用的脫鹽設備，采用多種化學藥劑，采用科學的方法，可有效地降低反滲透設備的污染和結垢。在RO裝置中，通常使用阻垢劑，還原劑，殺菌劑，清潔劑等等。在RO中，阻垢劑的作用是阻止或延遲RO中的無機鹽在RO中的生成，并與殺菌劑發(fā)生作用，降低RO中的細菌對RO中的細菌污染。該裝置可使前部投入的藥液較少，清潔次數較少，清潔費用較低，能耗較低，為企業(yè)節(jié)省費用。合理、科學地使用藥劑，在使用之前，應該按照水質狀況（以最差的水質為基礎）來選擇適合的藥劑，使用范圍很廣的PH阻垢劑，可大幅降低設備的酸堿用量。6.5反滲透壓力控制RO膜裝置的進水段及各段之間的壓力是RO日常操作中的一個主要監(jiān)控指標，一般都要求RO膜裝置的進水段之間的壓力不大于1.5MPa。新型膜元的給水管道平滑，并具有低阻力、高滲透、低壓力的特性。當RO膜系統(tǒng)在使用過程中，由于污染物質的積聚，使膜件的透水阻力增加，從而使產量降低，因此，為了確保產量，需要不斷地增加進口壓力。在RO膜工藝初期，一般控制入水壓力為1.0MPa，各段間的壓差為0.35MPa。依據操作壓力，及時對反滲透膜系進行化學清潔，使其保持良好的工作狀態(tài)，延長其使用壽命。6.6停機保護反滲透裝置的停運保護分為短時停運和長時停運。短期停機保護就是對系統(tǒng)進行5~30天內停機。當系統(tǒng)停止運行時，采用給水或者反滲透產水的方式沖洗系統(tǒng)，使系統(tǒng)內的氣體完全逸出并充入水中，關閉進出口的全部閥門，每五天反復進行這一作業(yè)。一家企業(yè)在一段時期內不能生產，不能生產，不能生產。在裝置停止運轉后，先對裝置進行化學清潔，然后將從反滲透中得到的水制成1%的亞硫酸鈉型保護劑，注入裝置內；為了避免膜材被氧化或污染，應關閉進出水閥。這一程序每隔30天進行一次。先用較低的壓力沖洗1個小時，再用較高的壓力10-20分鐘，直至將整個系統(tǒng)徹底清潔，才能再次使用。7、結論在對反滲透膜系統(tǒng)的操作中，著重于對日常的主要參數進行了控制，并強化了對其的日常保養(yǎng)和正確的操作管理，從而減少了反滲透膜系統(tǒng)的污染，提高了反滲透膜元件的使用壽命。自投入使用