浅析超滤反渗透在工业污水回用中的应用.doc

浅析超滤反渗透在工业污水回用中的应用本文对污水回用的工艺及用途进行了初步的分析和探讨，对各种工艺进行了分析比较，论证了采用工业污水处理作为制取回用水的原水是否可以真正的实现节能减排的问题，可作为实际工程的参考。一、脱盐处理工艺确定二十世纪七十年代以来，很多沿海国家由于淡水资源缺乏日趋严重，都直接卷入了海水淡化发展的潮流，加速发展海水淡化技术，成功的解决水资源短缺的问题，促进了本地区经济进一步飞速发展。如中东、地中海地区、某些西方国家，以及我国一些沿海城市。脱盐水处理的方法很多，但达到商品化和工业生产规模仅限于几种方法：如低温蒸馏、多级闪蒸、离子交换和膜分离方法，其它方法实际应用较少。实际工程的一般结论：蒸馏方法主要适用于以海水为原水的势力发电厂，它所使用的是发电厂低位余热，即初级能源，计算价格大大低于商品化价格。而在其它领域包括很多发电厂最广泛使用反渗透(RO)脱盐水处理方法与工艺。二、反渗透膜分离技术1)反渗透膜分离技术的基本原理只能允许溶剂分子通过，而不允许溶质的分子通过的膜称为理想半透膜。当半透膜隔开溶液与纯溶剂时，加在原溶液上使其恰好能阻止纯溶剂进入溶液的额外压力称为渗透压，通常溶液愈浓，溶液的渗透压愈大。如果加在溶液上的压力 超过了渗透压，则反而使溶液中的溶剂向纯溶剂方向流动，这个过程叫做反渗透。利用反渗透原理进行分离的方法，就是反渗透膜分离技术，其特点如下：在常温不发生相变化的条件下，可以对溶质和水进行分离，适用于对热敏感物质的分离、浓缩，并且与有相变化的分离方法相比，能耗较低。杂质去除范围广，不仅可以去除溶解的无机盐类，而且还可以去除各类有机物杂质。较高的除盐率和水的回收率，可截留粒径几纳米以上的溶质。由于只是利用压力作为膜分离的推动力，因此分离装置简单，容易操作、自控和维修。由于反渗透装置要在高压下运转，因此必须配备高压泵和耐高压的管路。反渗透装置要求进水要达到一定的指标才能正常运行，因此原水在进入反渗透装置之前要采用一定的预处理措施。为了延长膜的使用寿命，还要定期对膜进行清洗，以清除污垢。2)反渗透膜的种类反渗透膜是反渗透分离技术的心脏，高性能的膜取决于制膜材料及成膜工艺，对膜性能的要求因使用目的而异。除了应有的高通量、高截帘率外，还应有耐酸碱、抗氧化、耐热、耐污染、耐细菌、抗压实及耐溶剂侵蚀的功能。反渗透膜的分类，按驱动压力可分为高压膜、低压膜和超低压膜;按膜的形状分为平板膜、中空纤维膜和管式膜;根据制膜方法可分为相转化膜和复合膜。另外，还可根据制膜材料及膜应用对象等进行分类。三、超滤预处理工艺与微滤膜一样，超滤膜也视为多孔膜。超滤属压力驱动型膜工艺系列，就其分离范围(即要被分离的微粒或分子的大小)，它填充了反渗透、纳滤与微滤、普通过滤之间的空隙。超滤是介于微滤和纳滤之间的一种膜过程，膜孔径范围为0.05nm(接近微滤)1nm(接近纳滤)。超滤的典型应用是从溶液中分离大分子物质和胶体。超滤膜对溶质的分离过程主要有：在膜表面及微孔内吸附(一次吸附);在孔中停留而被去除(阻塞);在膜面的机械截留(筛分)。一般认为超滤是一种筛分过程。新一代中空纤维超滤膜与传统产品相比，具有机械强度高、抗氧化、抗污染、高通量等特点。在运行工艺上，采用了低压操作、 反冲清洗、气水冲洗等新技术，使得超滤膜装置能够在污染倾向极强的污水介质中保持稳定的性能，超滤膜的实用范围因此扩展到了能适应于多种复杂的介质环境，I列时大大扩展了反渗透技术的应用范围。新一代的超滤膜及其系统应用技术将膜技术带到了一个全新的时代，彻底改变了膜法水处理技术必须依托于复杂、精细的预处理系统的形象，使膜技术应用于二级出水、三级出水以及多种原废水等许多复杂的水质体系的深度处理。四、实例某项目300 t/h超滤、反渗透及混床制回用水工艺运行中出现的一些问题进行总结。1、制水原理1)超滤是一种低压力的膜过滤过程，可用于从原水中分离大分子化合物。超滤(Ultra-filtration，简称UF)的分离机理主要是靠物理的筛分作用。超滤分离时是在对料液施加一定压力后，高分子物质、胶体物质因膜表面及微孔的一次吸附，在孔内被阻塞而截留及膜表面的机械筛分作用等3种方式被超滤膜阻止，而水和低分子物质通过膜。超滤的运行压力低，仅70200KPa，可截留水中绝大部分悬浮物、胶体和细菌。可看做是对反渗透进水的预处理设备。2)反渗透是精密的液体过滤技术，反渗透膜对溶解性的盐等无机分子和相对分子量大于100的有机物起截留作用。反渗透系统是整个水站的核心工艺，其主要功能是对经过超滤预处理的水进行脱盐。本系统包括高压泵、反渗透装置、反渗透清洗装置。经过预处理的水经高压泵加压后进入反渗透装置，由反渗透膜分离H20和可溶性离子、有机物、细菌病毒及极细小颗粒。97%以上的可溶性离子、有机物、细菌病毒及极细小颗粒随小部分浓水排人下水沟。2、运行过程存在问题及对策1)公司的污水回用装置设计能力为300 t/h，超滤及反渗透均为4组，混床3台。超滤膜共120只，每组30只，每只膜面积为52 in2;反渗透膜为360只，每组90只。运行1年多的时间以来，整个系统的产水量较低，约为200 m3/h。系统产水量低的瓶颈是超滤系统，主要反映在膜能量衰减快，清洗频率高，因此，4套超滤基本只能保证有3套运行，1套处于清洗状态，而清洗又需要耗用超滤产的水，所以导致整个系统的产水量只能维持在较低水平。经初步分析，导致超滤产水量低的原因主要有以下两个：超滤设计时通量选取偏大，膜总面积偏小。该装置中超滤膜的设计通量为60 L/(m2h)，按以往运行的成功经验，超滤膜的通量选择在3050 L/(m2h)比较合适。超滤膜的运行状态。超滤膜运行分为全流运行和错流运行两种(见图2)。全流运行过滤时，进水全部透过膜表面成为产水，水中被过滤除掉的杂质全部停留在膜丝的外表面，然后通过定期的清洗将杂质清除。全流过滤适用于水质相对较好的条件。错流运行过滤时，部分进水透过膜表面成为产水，另一部分则夹带杂质排出成为浓水。错流过滤能处理悬浮物更高的流体，当进水中悬浮物含量大于50 mg/L或浊度为45NTU时宜采取错流运行。2)针对以上存在问题，考虑增加膜数量的同时，改变超滤膜运行状态。而错流运行时，将有大量浓水排出，造成水浪费的同时，还会增加外排水量。为使原水能充分利用，在超滤装置设循环系统，排放液可再新循环进入超滤膜，少量废弃排放。此方法的好处在于沉积于膜表面形成的污染物处于较松散的状态，通过简单的反冲洗就能恢复膜通量。此种运行方法正在做中试。从中试一个月的情况看，效果较好。3)反渗透及混床运行情况良好，特别是反渗透膜拆开枪查，污染情况不明显，因此认为，超滤作为反渗透的预处理设备是可靠的。结语为了提高综合污水处理厂污水回用率、保障工艺设备的安全运行，企业综合污水处理厂处理回用水是需要迫切解决的问题，具有显著的经济、社会和环境效益。技术资料由大连莱特莱德水处理公司提供