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工業(yè)污水處理反滲透水處理技術

  反滲透處理設備是一種當前十分先進的膜分離技術,這種設備在國內的應用已經十分廣泛。目前,我國大部分地區(qū)的工業(yè)產業(yè)在污水處理方面,都已經實現了反滲透處理設備的引入。這個設備在工業(yè)污水處理上的應用,是通過一系列的組合設備來綜合完成,因此,反滲透處理設備在應用中,具有1套完整的工藝流程體系??茖W合理地對這項設備進行應用,以及在應用中,對它的處理環(huán)節(jié)進行優(yōu)化,能夠保證設備的使用壽命,同時提高產出水質的純度。

  1、反滲透水技術及其設備概述

  (1)反滲透水技術的發(fā)展歷程。

  在我國,反滲透水技術最早被應用是在1965年,由于初期使用,應用于該項技術的設備性能、功能等都存在很大的局限性,使用過程中也存在較大問題。發(fā)展4年后(1969年),反滲透水處理設備就在淡化海水方面取得了很大的突破,這時,這項設備在過濾方法處理上,得到了很大進步。在當時,反滲透水處理這項膜分離技術,利用透過(半透過)性膜和壓力推動實現的海水淡化效果(指標)已經達到可以投入生產應用的標準,同時,它在海水淡化產業(yè)中得到良好的效果反饋。1980年以后,反滲透水技術在提煉純水和超純水方面獲得了提升,當時,反滲透水處理設備的運用優(yōu)勢就在于在同樣功能的設備當中,它在降低制作成本上的優(yōu)勢極高,對于提升經濟效益具有重大的推力。

  隨著技術研究的深入,反滲透水處理設備在污水處理方面也得到了很好的發(fā)展。調查顯示,在技術落后的時代,80%以上的污水排放是未經過任何處理的,這對我國環(huán)境質量的影響極大,而反滲透水技術在污水處理上的進步和應用,使我國的環(huán)境質量得到了高幅度提升。

  (2)反滲透水處理設備及工作原理。

  從反滲透水技術的改革發(fā)展過程來看,反滲透水處理設備目前具有3大主要用途:淡化海水、提煉純水和超純水、污水處理。目前,用于進行工業(yè)污水處理反滲透水處理設備的基本構成包括:隔欄裝置、保安過濾器、超濾系統、加藥裝置、RO膜系統、DTRO膜系統等等。反滲透技術是目前最精密的膜方法分離技術,在其設備應用中,它的原理是:在進水(濃溶液)側施加操作壓力以克服自然滲透壓,當高于自然滲透壓的操作壓力加于濃溶液側時,水分子自然滲透的流動方向就會逆轉,進水(濃溶液)中的水分子部分通過反滲透膜成為稀溶液側的凈化產水。

  2、工業(yè)污水處理反滲透水處理設備的應用及優(yōu)化

  近年來,我國廢水和污水的排放量極大,高達18億噸/年。因此,我國對污水處理的需求十分大。在本項目中,反滲透處理設備對工業(yè)污水進行處理時,可以使廢液中的銅、鋅、氯化物、氟化物等離子脫除90%~99%。以下將以本項目使用的反滲透水處理設備為研究對象,對該設備的應用進行分析。

  (1)水處理工藝。

  污水前處理→隔欄裝置→加藥→砂濾→砂濾→保安過濾→反滲透→出水。污水處理全工序流程見圖1。

1.jpg

  (2)RO膜系統的工藝設計。

  RO(反滲透技術)膜材料的選取。RO膜材料的選擇是十分重要的工作,它的性能與耐久性關系到反滲透處理設備的最終使用效果。一般而言,RO膜材料主要分為有機高分子材料和無機材料。其中,以經濟的角度來看,有機高分子材料制成的透過膜更容易被選擇。

  RO膜系統的工藝設計。根據本項目在實踐過程中做的試驗表明:尚未處理的污水,其耗氧量一般在22000mg/L,而經過生化處理以后,這些污水的氧化量能夠被降低6~7倍。為了使膜系統的使用時間和性能不被破壞,在污水進入膜系統之前,必須將水質濁度控制在1NTU以下。因為,在膜系統工藝流程中,要先進行優(yōu)質預處理(本項目采用膜格柵過濾+AO生化+MBR中空纖維超濾等系統)。在此階段,工藝流程為:膜格柵過濾→AO生化→MBR中空纖維超濾→保安過濾→反滲透→出水。

  工藝設計中需優(yōu)化的部分。RO膜系統應用過程中,需要保持RO膜的清洗恢復率,這樣才能有效地保證設備的使用壽命。因而,在系統應用時,要保證RO膜的通量衰減。根據技術人員對RO膜通量衰減規(guī)律的研究來看,RO膜截留分子量愈大,通量衰減幅度愈大,則化學清洗恢復率愈低。而該項目RO膜系統工藝設計,對RO膜的截留分子量進行了參數標準計量,在整個系統循環(huán)中,保證了RO膜截留分子量在100~2000之間,保證了能量衰減。

  (3)操作方法:對系統工藝的確定,保證了物化性質。而后,在影響膜污染的主要因素里操作方法躍居前位。在操作中,反沖洗是維持MBR(分離式膜生物反應器)穩(wěn)定運行的重要操作。在這項操作中,通過對反沖洗周期的調整,能夠使膜通量達到最佳。為了保證膜的使用壽命,需要優(yōu)化沖洗工作,一般而言,沖洗工作包括2項內容:一是對超濾進行沖洗和反沖洗;二是對反滲透膜系統進行沖洗。就實際的沖洗操作而言,需要考慮掌握系統建設后運行的相關參數,將沖洗參數進行穩(wěn)定的調整,這樣就可以達到減緩膜系統污染的作用,從而保證系統正常工作。

  除了對沖洗和反沖洗進行控制能夠減輕膜污染的程度,還有一種操作方法:利用絮凝劑可以有效地減輕膜堵塞情況的發(fā)生。在污水處理過程中,影響RO膜通量的參數有很多,例如:污泥濃度、混合液粘度等等。另外,影響RO膜通量的因素還有活性污泥性狀、生物相等等,這些都易造成RO膜堵塞。另外,要降低膜堵塞情況,在操作中使用絮凝劑可以有效地改善泥水分離性能,形成體積更大、粘性更小的污泥絮體,減少RO膜堵塞的幾率。但在使用絮凝劑這種化學藥物用劑時,需要注意它的用量,對用量的掌握和使用,是維護系統正常工作的重要因素。如果添加了過量的絮凝劑,將會使污泥活性受到抑制,影響系統的處理能力和處理效果。

  (4)流體力學特性:在本項目實踐中發(fā)現,膜通量的影響因素還包括膜面循環(huán)流速,因而,如果對膜面循環(huán)流速進行調節(jié),就可以對膜通量進行控制。

  在本項目中,為了降低RO膜污染,保證RO膜通量,可以通過優(yōu)化RO膜面附近料液的流體(水)力學條件來實現。優(yōu)化的方式方法為:提高流體的膜面流速、減少濃差極化,使被截留的溶質及時被帶走。

  (5)超濾膜預處理。相較于卷式結構超濾膜這種傳統的預處理工藝,中空纖維膜具有很大的優(yōu)勢,因為它能夠對高污染的廢水進行處理,也就是說它的應用使水質更加純凈。應用中空纖維膜的超濾預處理,具有如下優(yōu)勢:第一,可反洗的中空纖維膜,保證了系統在短期脫機狀態(tài)下,還能夠具備穩(wěn)定的透水通量;第二,中空纖維膜超濾預處理使系統能夠在非常低的錯流流速下運行。

  在使用中空纖維膜超濾預處理后,可將進水水質濁度控制在0.2NTU以下。根據現在的技術指標要求來看,這個參數已經十分精密。這種超濾作業(yè),能夠起到有效延緩反滲透膜污染的作用。因此,在設備優(yōu)化上,對超濾膜預處理的應用是一個能夠使水質濁度下降的好方式。

  3、結語

  在我國工業(yè)產業(yè)中,污水處理慣用的技術和設備就是反滲透處理設備。從應用范圍來看,反滲透處理設備已經在全國多數地區(qū)的工業(yè)污水處理中得到了極大程度的使用。目前,在使用反滲透處理設備的工廠,他們在對這項技術設備的使用過程中,已經具有一套符合自己工廠生產情況的較為成熟的工藝工序。一般而言,在使用反滲透處理設備的過程中,對RO膜系統工藝設計、優(yōu)化操作、改善水力學特性和超濾膜預處理等方面的應用是重點,也是故障高發(fā)點,需做重點的應用研究。未來,在防止膜污染、優(yōu)化操作系統方面,這項技術將得到進一步的改良。( >

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