反渗透在废水深度处理中的应用

如何进行水处理？

衡美水处理为您介绍一种先进、实用的水处理技术——反渗透在废水深度处理中的应用。

某废水深度处理工程于2012年10月建成投产，水源为厂区生产生活污废水，设计规模500 m³/h，经预处理后进入RO系统。

一、主要工艺流程如下

废水预处理→原水箱→多介质过滤器→活性炭过滤器→保安过滤器→RO→除盐水箱→用水点

二、问题描述

该反渗透系统自投运以来，随着运行时间的不断增加，系统出现如下问题：保安过滤器滤芯更换最短1天，最长10天，拆检滤芯有时为黑色有时为黄色或灰白色的粘稠物。RO系统运行10天左右，压降上升100%，产水量下降33%，脱盐率由98.6%下降到97%。RO清洗后，系统的压降没有明显变化。

应业主方的要求，我公司派工程师到现场对反渗透系统的运行故障进行分析判断，并提供专业的解决方案。

三、故障原因分析

来水物理化学成分复杂且水量变化大，水质变化时没有及时调整药剂投加量，预处理系统出水水质不利于RO系统的稳定运行。1.PAC在来水水质变化大时，如果没有及时调整，则因为过量投加在保安过滤器滤芯呈黄色粘稠物，投加量不足时呈黑色。2.还原剂的过量投加会造成膜污染，降低产水量。3.膜用阻垢剂的大剂量投加会增加RO的运行压降，给运行带来不利。4.盐酸投加量不足不能及时降低PH，前处理药剂就可能间接影响保安过滤器滤芯和RO膜，造成滤芯污堵和膜污染。

四、解决方案

（一）药剂的调整：

1、调整药剂种类，降低预处理系统出水浊度，经烧杯实验后，将PAC改为PAFC，有效确保出水浊度在2NTU以下。

2、调整投加工艺，确保适量的投加，为预处理的稳定运行提供保障

3、通过化验、跟踪运行，将PAM的投加量调整为最佳量投加量，为保证在最佳状态投加，要求保证助凝剂的熟化时间。

4、通过膜污染物的化验分析及膜系统的运行参数，将还原剂的投加量调整为最佳比例，阻垢剂换用Jiach-MSIT-401，并计算最佳投加药剂量。

5、在多介质过滤器进口增加盐酸的投加点。

（二）改进膜清洗的方案：

由厂家结合RO系统的实际运行情况和污堵类型，专门制定清洗方案，并将原先的普通清洗药剂更改选用无锡江超环保的反渗透系统专用清洗药剂Jiach MCA-501、Jiach MCB-511，由厂家结合RO系统的实际运行情况进行清洗。

（三）在工程师指导下，进行运行工艺的优化：

1、保证活性炭由足够的时间与水流接触来提高RO的进水水质。

2、适当延长活性炭过滤器的使用时间，形成薄膜过滤。

3、RO系统8h冲洗一次。

五、综合评价

通过工程师的现场指导及技术改进：

1、保安过滤器滤芯由原来的10天更换延长至30天左右。

2、反渗透机组稳定运行30天以上。

3、选用专业清洗药剂清洗后，发渗透机组的脱盐率、产生量和系统压差基本恢复到初始标准化状态。

六、反渗透在工业废水处理中的应用

采用超滤-反渗透膜分离技术对经常规划处理达标排放的工业废水作进一步的处理，可有效去除废水中的有机物、色度、硬度和大部分离子，达到回用于生产用水，即可减少废水排放，又可节约水资源，减低生产成本。针对印染废水处理问题，近年来国内外都开展了研究工作，主要是新的生物处理工艺和高效专门细菌以及新型化学药剂的探索和应用研究，其中具有代表性的有：厌氧-好氧生物处理工艺、高效脱色菌和PVA降解菌的筛选与应用研究、高效脱色混凝剂的研制等。

废水回用处理技术主要有活性炭吸附、臭氧-生物炭、离子交换、电渗析法、反渗透法、超滤和微滤、过滤以及絮凝沉淀，其中，絮凝沉淀和机械过滤使最基本的回用水处理技术，其余则为深度处理技术。

反渗透在印染废水处理中的应用：反渗透适合于脱除染色槽废水中的离子和大分子，据报道40m³/T反渗透设备已经用于处理易变化的废水，主要是棉纺、合成纤维和棉纺的混合染色废水。由于分散染料的存在，因而预处理包括铝凝剂和调节PH值至5.0~6.0，随后用由二级组成的错流微滤设备，第一级苦咸水用膜具有大于96%脱除率，颜色脱除率90%总碳脱除率87%，第二级脱除率大于98%，颜色脱除率94%。因此回到染色车间的渗透液质量可与自来水相比。

纺织、印染、染色废水，水量大，色度高，成分复杂，废水中含有燃料、浆料、助剂、油剂、酸碱、纤维杂质及无机盐等，染料结构中的硝基和胺类化合物及铜、铬、锌、砷等重金属元素具有比较大的生物毒素，如果直接排放严重污染环境。

反渗透在化纤废水处理中的应用：在黏胶纤维工业中，工艺用水对终端产品质量有直接影响。同时，黏胶纤维行业属高用水行业，根据国家有关行业政策和可持续发展的相关计划，必须积极推行清洁生产，达到以质换量，废水减量化。采用反渗透技术对化纤废水进行深度处理，可达到良好的处理效果，因此反渗透工艺在提高工业水水质，加大水的重复利用率方面的优势明显，可使企业取得更大的经济效益和社会效益。

七、反渗透技术在水处理中的应用

（一）反渗透系统在化工运行管理中的运行控制

1、压差

反渗透系统的压差监控应根据恒定流量进行控制，在化学清洗完成后，其一段压差应当返回到0.15MPa左右，在正常运行的过程中，一段压差的值应当确保在0.01MPa以下，若提高到0.01MPa以上，应当及时检查问题原因，并开展短时化学清洗以确保压差恢复到正常值；保安过滤器的压差应当控制在0.1MPa的范围以内，一般情况下其压差的增加会非常不明显，而显示压差增长过快时通常就需要对保安过滤器的滤芯进行更换；隔网压差通常保持在0.03MPa，若压差出现异常上升则表明隔网出现堵塞，此时应当将隔网拆洗进行清理和检查，并对堵塞物进行分析；

2、余氯量

通常余氯量的水平会随着有机物组分、进水的COD值和水温等的变化而发生较大改变，要确保反渗透系统的入口处的余氯量在0.05mg/L以下，以保证渗入通过反渗透膜的水不含其它氯化性物质，当其值高于正常值时要在控制还原剂质量和浓度的基础上增加还原剂的投入量。

3、PH值

当在保安过滤器入口处进行PH值检测是，应当确保其在8.0～8.4的范围以内，若PH值过低，可能造成微生物污染，因此应当重点观察一段压差的变化和保安过滤器的压差，若[）PH值过高时，则应当注意二段压差的具体变化，如果同时发现铝铁含量增加，则可能是组后继降低了铝铁的分散程度，其可能造成一段的交替污染，因此应当加强对PH值的控制。

4、二段压差

通常二段压差要控制在0.08MPa左右的范围，二段压差的突然变化的原因可能有：水温降低；阻垢剂失效；进水的PH值过高；进水的导电率增加等。当二段结垢后通常采用柠檬酸清洗或HCI的方式清洗。

（二）反渗透膜表面浓差极化的控制

在反渗透系统中，给水材料、膜体材料、系统工艺等都会对浓差极化系数造成影响，浓差极化发生时会增加膜两侧的渗透压，在相同工作压力条件下会降低系统的纯驱动压力，同时引起水通量的降低。另外，浓差极化还会增加膜两侧的盐浓度差，从而引起盐通量的增大。因此，根据浓差极化系数与冲洗恢复时间和系统性能恶化程度间的非线性数据关系，在反渗透系统的运行控制中，应当保证系统末端的浓差极化系数在1.2以下的范围内，以避免产水量、脱盐率等性能和膜寿命的下降；当浓差极化系数过低或过高引起性能指标出现不同程度的恶化时，可以利用冲洗过程进行恢复。

（三）反渗透膜的回收率控制

反渗透膜的回收率越高其消耗的水量也就相对较少，但过高的回收率可能会造成以下问题：浓水的渗透压增加，进而减少元件的产水量；引起微溶盐出现沉淀；降低产品水脱盐率。因此通常将苦咸水拖延系统回收率控制在75%左右的程度即可。对于部分小型反渗透装置其可能需要较高的回收率，以提高水资源的利用率，这时可以采用不同的方法对渗透装置进行处理，最常用的方法是利用浓水部分循环的方式，即通过反渗透装置的浓水只排放小部分，剩余部分则通过循环进入水泵入口，这样可以确保膜元件表面能够保持适当的横向流速，且又能增加回收率，但避免通过调整浓水进出口阀门或给水阀门的方式来增加回收率，如此操作会加快膜元件的污染速度，造成不良后果。膜元件的回收率确定时要根据膜元件的串联长度、循环流量的大小及是否采用浓水循环共同确定，对于大型的饭渗透装置，其给水流量较长、元件数量众多，因此回收率一般控制在80%以上。

反渗透技术对于提高水处理的质量具有重要作用，因此，相关技术人员应当加强对反渗透技术的研究，注重新型膜材料的开发，尽可能将高性能优质的膜材料应用到反渗透技术中，以不断提高反渗透技术的应用水平。

目前反渗透已应用在处理电镀废水（镀镍、镀铬废水）、食品加工废水、制糖废水、水产品加工废水以及某些污水的深度处理等。

反渗透法对高价重金属离子有良好的脱除效果，可以回收废液中几乎全部的重金属，而且还可将水回收利用。

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