反渗透技术在水处理中的应用研究.pdf

总第2 1 5期2023年第1 0 期生产与应用摘要：随着反渗透技术的不断完善，该技术被广泛应用于海水淡化、重金属废水处理、锅炉用水等领域。为了提高反渗透技术的实际应用水平，就技术实际应用及产生的问题展开了研究，并针对性地提出改进方案。关键词：反渗透技术；反渗透工艺；海水淡化；膜污染；膜清洗中图分类号：X703文献标识码：A1反渗透技术的简介加复杂。1.1反渗透技术原理3)两级一段处理工艺。在使用一级方法难以达到动物的膀胱是天然的半透膜。用只有水分子能通实际水质要求的情况下，可以使用二级一段处理工艺。过,而其他成分不能通过的具有选择性的膜,水分子2反渗透技术实际应用就会从纯水的一侧通过渗透膜进到盐水的一侧，最后2.1海水苦咸水淡化使盐水的一侧的液面上升，这是渗透。反渗透则是指RO膜分离技术已被广泛应用于海水淡化，在全在含盐量高的一侧,施加一个大于该溶液渗透压的压世界海水淡化装置中约有3 0%通过反渗透方式来实力，使渗透向相反方向进行，在压力的推动下使含盐现 3 。我国长海县反渗透海水淡化工程投人运行后，量高的水得到净化的方法。生产的淡化水总溶解固体小于40 0 mg/L。2 0 0 0 年海1.2RO膜材料及特点岛发生50 年不遇的干旱,水库干，海水淡化水成为按照膜组件结构分为板框式、螺旋卷式、管式、中海岛人民唯一的生活水源，成了长海县人民的生命空纤维式，其中螺旋卷式膜元件使用最多，而螺旋卷水。如果没有海水淡化，就得采用船运的办法解决，预式膜应用最广泛的膜材料主要是醋酸纤维素膜、芳香期成本将高于40 元/t。这展示了海水淡化工程的巨聚酰胺膜。醋酸纤维素膜是最早用于制备RO膜的膜大经济效益、社会效益和环境效益4。材料,由纤维素和醋酸酐以非均相法制得。其具有原苦咸水是指碱度大于硬度,并含大量中性盐,pH料来源广、价格低、耐污染及耐氯性能好等优点，但其值大于7 的水。苦咸水在我国北方分布较广，可充分适用pH范围窄、耐生物降解能力差、易污染,在聚酰利用反渗透水处理技术优化水质。在甘肃省庆阳市宁胺膜出现之前,在膜材料中处于关键地位。芳香族聚县马莲河流域，利用马莲河上游环江苦咸水资源和运酰胺膜是目前销售最多、应用最为广泛的纳滤及RO用RO膜技术,建立了1 0 0 0 m/d苦咸水淡化示范工程，膜,其脱盐层利用界面聚合法将间苯二胺与均苯三甲出水水质达到国家生活饮用水卫生标准（GB5749一酰复合而成，亲水性及化学稳定性好，耐微生物降解；2006),有效解决了环县城区5万居民饮水问题 5。但聚酰胺结构极易受到活性氯的攻击，使得膜片表面2.2重金属废水处理的实际应用氧化或氯化，造成膜材料的化学降解,以致引起膜片目前,在工业企业产品生产过程产生的电镀废水或元件功能的丧失，这使得膜片在加氯消毒后环境中和金属材料漂洗水中,重金属离子的含量较高,其中不太适用。以铅、铬、镉、镍这四种重金属元素为主，如果这类重1.3反渗透工艺金属废水不经妥善处理就排放自然环境中，不仅会带反渗透装置是以膜组件为基本单位。根据原水水来较为严重的水体污染以及水生环境被破坏的现象，质、产品水水质要求和水的回收率要求，膜组件的排还会通过食物链的持续积累直接危害人们的身体健列可以分为“级”和“段”两种方式。孙芮阐述了三种康 6 。而重金属废水中的重金属是不能被分解破坏反渗透工艺及适用情况：的，只能转移其存在位置和改变其物化形态。RO膜的1)一级一段处理工艺。液体进人膜组件后,将纯膜孔径仅为1 0 a左右，应用反渗透技术可以有效去水与浓度液引出。对于其他 RO水处理工艺,该工艺除重金属以及溶解盐类、胶体、微生物等，去除率可达更简单，但有较高的局限性。97%98%7。应用反渗透技术处理重金属废水，最突2)一级多段处理工艺。在一级一段处理工艺的基出的特点有：一是能够实现重金属的回收，避免资源础上,继续浓缩液体。相比于上一工艺来说,该工艺更浪费，符合清洁生产的原则；二是出水水质优良，可回收稿日期：2 0 2 3-0 2-0 3作者简介：刘德桦，男，2 0 0 0 年出生，青岛理工大学本科在读，研究方向为给排水科学与工程。山西化工Shanxi Chemical Industry反渗透技术在水处理中的应用研究刘德桦（青岛理工大学，山东青岛2 6 6 52 0）Total 215No.10,2023D0I:10.16525/14-1109/tq.2023.10.053文章编号：1 0 0 4-7 0 50(2 0 2 3)1 0-0 1 2 5-0 2山西化工第43 卷用，实现了废水资源化，既降低了新鲜水的使用量又减少了污水的大量排放，可有效解决水资源短缺和环境污染问题，应用前景广阔8。2.3锅炉水补给处理中的应用锅炉用水涉及电力和热力等行业，主要有电站锅炉、工业锅炉、热水热力网和热采锅炉用水等。不同类型的锅炉对水质的要求也不同，但绝大部分锅炉用水对硬度等指标要求非常严格。采用反渗透工艺和超滤对补水水源进行深度处理可以得到满足要求的水。近年来，水资源短缺，生产成本提高，电力、热力行业等行业多采用再生水作为生产锅炉补给水的水源 9 。电厂锅炉用水对水质要求严格，采用反渗透技术可以很好地解决这个问题，它大大地降低运行的劳动强度的同时,还能提高整个水处理工艺的运行管理水平和自动化程度。尹晓峰、金玉涛等人对反渗透技术应用于电厂锅炉水处理研究中的工程采用多介质过滤器+反渗透+混床的组合工艺对原水进行脱盐处理,指出反渗透技术适用于进水水质要求高，水量要求稳定的工业锅炉用水处理，特别是对于水量要求小、设备自动化要求高的企业，尤为适合。3反渗透技术在脱盐水水处理应用中所面临的问题3.1预处理系统RO处理中,为延长RO膜的使用寿命,必须保证进水水质达到规定标准。中国石油宁夏石化公司脱盐水站选用了卧式过滤器作为反渗透的预处理装置。但在脱盐水站运行一段时间之后，发现反渗透进水水质恶化,SDI值一直处于很高的状态。通过调查,该系统在运行过程中需要加入大量氯，为去除余氯采用了活性炭过滤器,但余氯与活性炭结合使活性炭颗粒破裂导致了SDI值居高不下,严重缩短了RO膜的使用寿命，也不利于系统的稳定运行。3.2RO 膜污染反渗透在运行过程中常常会发生脱盐率及产水率降低、运行压力增大等现象,其主要原因是RO膜发生了不同程度的污染。常见的膜污染包括微生物污染、化学结垢、胶体及颗粒污染等。因微生物污染具有的特殊性,在市政回用水中以微生物污染为主。微生物的繁殖能力极强，即使很少的微生物进人反渗透系统，在适宜的生存条件下就可以大量繁殖，形成生物膜。生物膜一种胶粘物,其黏附力很强，可以保护微生物抵抗水流的剪切力，也不易受化学消毒药剂的影响,很难彻底清除。反渗透系统本身具有较大的膜表面积,为微生物提供了黏附条件,随着系统的运行所产生的有机物也为微生物提供了营养条件。其中,使用杀菌剂后生成的生物膜较在自然条件下生成的生物膜更难以控制。3.3至药剂的使用问题水的处理过程中可能发生化学结垢对RO膜造成膜污染，这主要是因为回收率过高，膜表面的水流速度变缓，在一定压力下,膜表面与水接触而产生一层边界层，边界层中的水通过膜进入另一侧，而盐离子不能通过，导致膜表面盐浓度升高，当难溶盐的离子积大于难溶盐的溶度积时,就导致膜的表面产生难溶盐沉淀。所以，当二氧化硅浓度超过二氧化硅溶解度时,膜表面就产生了二氧化硅沉淀。面对化学结垢通常可以采用降低回收率和加人阻垢剂的方法。但是不合理地加人阻垢剂、阻垢剂加药系统不完善、运行过程中阻垢剂加药中断等原因会导致膜污染。例如当系统不需加人阻垢剂时,若加入阻垢剂,有可能因加人的阻垢剂吸附到膜面导致膜污染。4反渗透技术存在问题的改进方案4.1改造预处理装置中国石油宁夏石化公司脱盐水站的卧式过滤器反渗透的预处理装置会滋生大量的细菌和微生物，导致预处理出水的 SDI值偏高。经讨论分析,改造了卧式细砂过滤器内部。底部容易产生水滞留区的卵石垫层全部打掉消除滞留死区，尽可能缩小反渗透技术应用中存在的问题及布水管与混凝土层间距离。经改造后，有效解决了过滤器底部细菌滋生的问题，减少了杀菌剂的用量。脱盐水系统的原水排放量平均每周可以节约 5 0 40 m。4.2RO 膜清洗膜分离技术是利用膜对混合物中各组分的选择透过性能来分离、提纯和浓缩目的产物的新型分离技术。膜污染发生后需要对膜进行清洗，清洗的办法有化学清洗、物理清洗、生物清洗。化学清洗主要是利用化学药剂进行清洗，运用最为广泛，化学清洗的效果取决于清洗液的pH值、流速、循环的时间和温度等因素。常用的物理方法有低压高流速和反压两种清洗方法。低压高流速清洗是一种在低操作压力下加大膜表面流速的方法。该方法降低了低溶质分子在膜表面停滞的概率。生物清洗的方法主要有两种，一种是使用具有生物活性的清洗剂,另一种是将生物剂固定在膜上，使膜得到清洗。需注意的是温度会对膜造成影响，温度过高对膜会有损坏，降低清洗作用。膜元件酸性清洗时，需保持较低的pH;碱性清洗时，需保持较高的pH。4.3减少RO膜污染的方法RO膜在运行过程当中,会受到膜材料、操作条件和处理液水质特征的影响，导致不同程度的污染，为减少或阻止RO膜污染，通常可以采用以下几种方法：(下转第1 53 页）2023年第10 期Optimization of Coal Mining Technology and Parameters Based on Analysis of(Shanxi Xiangning Coking Coal Group Yanjiahe Coal Industry Co.,Ltd.,Linfen Shanxi 042100,China)Abstract:In response to the problems of low extraction rate,complex mining pressure patterns,and high coal gangue content faced bylarge dip coal seams during actual mining,taking the 120210 fully mechanized mining face as an example,based on the analysis of itsgeological conditions,hydrology,and gas emission,etc,this paper designs a monitoring plan for rock pressure and tunnel surrounding rockdeformation,and obtains the laws of rock pressure phenomena and surrounding rock deformation.According to the mining pressure law,thekey parameters such as working face length,mining height,and process are optimized.Finally,the recovery rate and economic benefitsbefore and after optimization are compared.Key words:rock pressure law;large inclination angle;coal mining parameters;recovery rate;working face length(上接第12 6 页）1)对于难溶盐和胶体硅沉淀的防治可以采用降低系统回收率和加入阻垢剂的方法。2)对于铁胶体污染的防治，可以通过预处理工艺中去除或加超滤膜装置过滤去除。3)对于微生物在膜系统中繁殖导致的膜污染。可以通过投加消毒剂杀菌达到减少膜污染的目的。马晓东提到微生物污染是因为微生物和蛋白质长期附着在膜上所导致的,所以可以通过改变膜表面的电荷或降低膜表面粗糙度,改善和提高膜材料的亲水性。5结语随着人口的增长，全球大部分国家和地区都面临严重缺水问题，在水资源匮乏的今天，正确选择处理各类型水的方式十分重要，与传统的水处理技术相比,RO技术具有工艺简单,操作方便,易于自动控制、能耗小等优点。目前,该技术面临着两大问题:其一是反渗透工艺问题，创造开发膜组件与其他技术联合使用的新工艺，以减少RO膜污染，提高进水水质,增加RO膜的使用年限,增加水的利用率;其二是RO 膜材料问题,应研究新型膜材料，以达到增加膜的使用年Reserch on the Application of Reverse Osmosis Technology in Water Treatment(Qingdao University of Technology,Qingdao Shandong 266520,China)Abstract:With the continuous improvement of reverse osmosis technology,it is widely used in fields such as seawater desalination,heavymetal wastewater treatment,and boiler water use.In order to improve the practical application level of reverse osmosis technology,researchhas been conducted on the practical application and problems arising from the technology,and targeted improvement plans have beenproposed.Key words:reverse osmosis technology;reverse osmosis process;seawater desalination;membrane fouling;membrane cleaning(上接第15 0 页）Research on Optimization and Transformation of Ventilation System in a Certain Mine(Shanxi Fenxi Zhengshan Coal Industry Co.,Ltd.,Xiaoyi Shanxi 032300,China)Abstract:In the process of coal mining,operations often need to be carried out in the environment below the ground.In order to ensurethe safety of the underground working environment and avoid personnel casualties,it is crucial to do a good job in mine ventilation.Atpresent,some internal ventilation systems in mines are relatively old,with various defects and problems,and urgently need to be optimizedand renovated.Based on this,a case study of a certain coal mine mining work is conducted to analyze and study the relevant problems thatexisted before the renovation of the coal mine ventilation system.At the same time,relevant optimization and renovation measures areproposed to comprehensively improve the operational effectiveness of the internal ventilation system in the mine,ensure the personal safetyof personnel working in the coal mine,and provide relevant reference for the smooth implementation of similar work in the future.Key words:coal mine;air circulation;optimization;renovation;security杨书明：基于矿压规律分析对采煤工艺及参数优化Mine Pressure LawYang Shuming限,增加抗腐蚀、抗氧化性,减少膜成本的目的。这是研究者在RO技术方面努力奋斗的目标。1 高玉婷.给水处理用纳滤/反渗透膜元件性能评估研究D.济南：山东建筑大学,2 0 2 1.2孙芮.反渗透技术在多种水处理应用中的分析J.绿色环保建材,2 0 2 0(9):5 2-5 3.3王树，王立蓉.反渗透技术研究现状J.甘肃科技，,2 0 0 5(11)：172.4阮国岭，解利昕，吕庆春，等.长海县反渗透海水淡化工程J.海洋技术,2 0 0 2(4):13-16.5焦光联，王庚平，王应平，等.马莲河流域水资源综合利用技术研究与示范J.水处理技术,2 0 11,37(10)：134-136.6王雁行，何潇，王垂涨.基于反渗透技术的重金属废水处理研究J.皮革制作与环保科技，2 0 2 2,3(11):2 2-2 4.7黄炜祺.基于反渗透技术的重金属废水处理研究J.现代盐化工,2 0 2 0,47(5):43-44.8王秀丽.聚偏氟乙烯功能分离膜的设计制备及其去除重金属效能研究D.秦皇岛：燕山大学，2 0 2 0.9黄南，王文龙，吴乾元，等.城市污水再生处理反渗透产水的水质特征与超高标准处理技术J.中国环境科学，2 0 2 2,42(5):2 0 8 8-2094.Liu DehuaCao Xiaoze153参考文献