反滲透技術(shù)的作用是去除水中鹽分，其原理是通過在半透膜一側(cè)施加大于滲透壓的壓力，將凈水壓至產(chǎn)水段，將鹽分留在濃水段。反滲透去除的是水中的各種離子，只有水能透過反滲透膜，反滲透膜對(duì)NaCl的截留率>98%，其出水為去離子水。反滲透膜可去除可溶性鹽分，如金屬離子鹽分，也可去除有機(jī)物和細(xì)菌等大分子，在廢水處理中已廣泛應(yīng)用。
1反滲透技術(shù)的系統(tǒng)流程
以某石化公司水氣廠污水處理廠中水回用系統(tǒng)作為案例分析。該污水處理廠上游來水成分以石油化工廠含油污水為主，裝置的主要設(shè)施包括隔油池、氣浮池、水解酸化池、曝氣池、二沉池、曝氣生物濾池，裝置的最終水部分進(jìn)入回用裝置，經(jīng)過超濾膜和反滲透膜進(jìn)行處理，然后進(jìn)入離子交換樹脂的脫鹽水裝置，作為脫鹽水的原水處理成為脫鹽水。該套污水流程主要分為一級(jí)處理、二級(jí)生化處理和回用裝置，一級(jí)處理通過隔油池、氣浮池去除水中的油和懸浮物，二級(jí)處理通過生化處理可降低95%的COD，通過一級(jí)和二級(jí)處理，生化部分出水COD達(dá)到50 mgL以下、電導(dǎo)率達(dá)到了2 500us/cm以下。其中回用裝置的主要設(shè)施包括中速過濾器、臭氧接觸氧化池、盤片過濾器、超濾膜裝置、保安過濾器和反滲透膜裝置。
回用裝置生產(chǎn)流程為：曝氣生物濾池出水提升至中速過濾器，過濾后進(jìn)人臭氧接觸池，深度降解水中微量cOD、氨氮，氧化出水進(jìn)入超濾裝置，阻截水中的大分子有機(jī)物、細(xì)菌等雜質(zhì)，超濾出水再經(jīng)高壓泵提升進(jìn)入反滲透膜，當(dāng)出水水質(zhì)電導(dǎo)率<200斗s/cm時(shí)，經(jīng)回用水泵提升至脫鹽水裝置。每套反滲透膜分為2段，第1段的進(jìn)水為原水，通過第1段的反滲透膜產(chǎn)出產(chǎn)水和濃水，其產(chǎn)水通過產(chǎn)水管線進(jìn)入產(chǎn)水池，第l段的濃水進(jìn)入第2段反滲透膜中，作為其原水，通過第2段反滲透膜的過濾，產(chǎn)出產(chǎn)水和濃水，產(chǎn)水進(jìn)入產(chǎn)水池，濃水排入污水系統(tǒng)進(jìn)行處理。
2反滲透技術(shù)的運(yùn)行維護(hù)
2.1反滲透膜堵塞原因分析：反滲透膜在運(yùn)行過程中易存在堵塞的問題，原因?yàn)榧?xì)菌滋生、鈣、鎂離子結(jié)垢。針對(duì)細(xì)菌滋生問題，在超濾系統(tǒng)前端投加次氯酸鈉藥劑，在超濾系統(tǒng)中殺死細(xì)菌，并在出水中留用余氯，抑制細(xì)菌滋生，同時(shí)在反滲透進(jìn)水中投加非氧化性殺菌劑以殺死細(xì)菌。但水中余氯會(huì)損害反滲透膜，在反滲透膜前端需要投加還原劑以消除余氯。針對(duì)鈣、鎂等離子結(jié)垢，在反滲透前端投加阻垢劑，阻垢劑和還原劑都從專業(yè)藥劑廠家購買。在應(yīng)用實(shí)例中阻垢劑投加濃度5×10一，還原劑濃度3×10_6，根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
2.2化學(xué)清洗：在反滲透膜運(yùn)行一段時(shí)間后，膜內(nèi)會(huì)滋生細(xì)菌以及結(jié)垢，影響反滲透膜的產(chǎn)水量和脫鹽率。所以定期需要對(duì)反滲透膜進(jìn)行化學(xué)清洗，化學(xué)清洗包括堿洗和酸洗，堿洗的作用是去除反滲透中的細(xì)菌等有機(jī)污染，酸洗的作用是去除反滲透膜中的無機(jī)污染和金屬氧化物。每次堿洗和酸洗的配藥濃度約為2.5%，堿洗劑和酸洗劑均從專業(yè)藥劑廠家購買。對(duì)于重度污染的膜需要堿液和酸液的反復(fù)清洗，將反滲透中污染物質(zhì)去除。藥劑在清洗過程中采用沖擊加浸泡的循環(huán)方式，通過加藥泵向反滲透中加藥1 h后停止運(yùn)行加藥泵，關(guān)閉化學(xué)清洗的加藥和出藥閥門，將藥劑留在反滲透膜內(nèi)浸泡，浸泡2 h后，打開閥門，啟動(dòng)泵，循環(huán)沖擊和浸泡。在堿洗過程中，因?yàn)闅⑺牢⑸飼?huì)產(chǎn)生大量泡沫，應(yīng)及時(shí)清理，避免造成泡沫飛濺。
2.3低壓沖洗：在線低壓沖洗是將濃水排水閥門、產(chǎn)水排水閥門及低壓沖洗進(jìn)水閥門同時(shí)打開，通過啟動(dòng)低壓沖洗泵，使水流在反滲透膜管內(nèi)產(chǎn)生紊流，沖洗膜表面的鹽分和污染物，再通過排放水閥門排走。低壓沖洗使用反滲透的產(chǎn)水作為沖洗水，避免產(chǎn)生二次污染。低壓沖洗在系統(tǒng)中被設(shè)置為常規(guī)操作，在開機(jī)和停機(jī)的過程中進(jìn)行1次，可設(shè)置成每d的例行操作，定期進(jìn)行沖洗。低壓沖洗的壓力、流量和時(shí)間都對(duì)沖洗效果有影響。流量一般大于運(yùn)行流量，應(yīng)避免流量過大，使鹽分擁堵在膜內(nèi)。運(yùn)行壓力一般以產(chǎn)水為準(zhǔn)，不需要施加過大壓力。操作時(shí)間為5～10 min。
3反滲透技術(shù)的應(yīng)用效果
該應(yīng)用實(shí)例中，反滲透裝置為2套，以單套為例對(duì)水量和脫鹽率進(jìn)行分析。該反滲透系統(tǒng)使用東麗膜型號(hào)為TML20—400，單套為168支膜，分為2段。反滲透進(jìn)出水水質(zhì)和產(chǎn)量見表1。
由表1可見，(1)該處理廠在預(yù)處理段沒有脫鹽裝置，故反滲透進(jìn)水的電導(dǎo)率在1 000斗s，cm以上，屬鹽分偏高的水。經(jīng)過反滲透系統(tǒng)，出水電導(dǎo)率達(dá)到200us/cm以下，脫鹽率約為90%。(2)該型號(hào)反滲透膜裝置單套產(chǎn)水達(dá)到100 m3/h左右。(3)回收率控制在75%以下。根據(jù)數(shù)據(jù)分析，反滲透產(chǎn)水可替代工業(yè)水作為脫鹽水裝置的原水(工業(yè)水電導(dǎo)率為300～500us/cm)，達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)。
4反滲透技術(shù)的運(yùn)行問題及解決辦法
該套反滲透系統(tǒng)自建成起，在運(yùn)行過程中遇到了6個(gè)問題，影響了裝置的長周期運(yùn)行。(1)上游裝置來水電導(dǎo)率高、含油高。上游裝置來水成分復(fù)雜，電導(dǎo)率最高達(dá)5 000us/cm，含油最高達(dá)40 mg/L。電導(dǎo)率高造成反滲透運(yùn)行負(fù)荷超標(biāo)，影響膜裝置壽命。含油量高對(duì)反滲透膜造成污染，影響膜裝置壽命。將高電導(dǎo)率和高油污水改排至其他污水裝置，保證反滲透裝置的運(yùn)行。(2)反滲透膜壓差高，化學(xué)清洗沒有效果。反滲透膜在運(yùn)行一段時(shí)間后，壓差增大，經(jīng)過化學(xué)清洗后，壓差沒有明顯降低，產(chǎn)水量也明顯減少。解決辦法是對(duì)反滲透膜進(jìn)行離線清洗，離線清洗后產(chǎn)水量、脫鹽率都恢復(fù)正常。(3)鐵管線中鐵離子脫落。在水的運(yùn)輸過程中，經(jīng)過多段碳鋼管線，其中有部分管線的內(nèi)襯破損導(dǎo)致碳鋼管線中鐵離子脫落，隨水進(jìn)入到反滲透膜中。解決辦法是查找內(nèi)襯破損的管道對(duì)內(nèi)襯進(jìn)行恢復(fù)，避免鐵離子脫落。(4)結(jié)垢問題。反滲透末端已發(fā)生結(jié)垢，由于反滲透第2段和第l段末端的壓力都較低，水流速低，鹽分不易被沖刷掉，在末端逐漸積累，其中CaCO，的結(jié)垢速度較快，其他難溶鹽的結(jié)構(gòu)速度較慢，例如硅酸鹽、硫酸鹽。在預(yù)防結(jié)垢的措施中，主要以投加阻垢劑為主，在運(yùn)行一定周期后進(jìn)行化學(xué)清洗，以溶解垢質(zhì)隨刪。(5)膜元件泄漏。在反滲透運(yùn)行過程中需要較高的壓力，在1 MPa左右，在開機(jī)、停機(jī)過程中會(huì)因排氣產(chǎn)生較大震動(dòng)，致使得密封部件如O型圈松動(dòng)，在運(yùn)行過程中會(huì)因?yàn)槲廴?、堵塞等問題造成壓差高，中心管或外殼有破裂，導(dǎo)致泄漏。一般在開機(jī)過程中采用慢開閥門，使閥門緩慢打開，使反滲透的壓力逐步升高，避免沖擊。(6)細(xì)菌污染。反滲透膜內(nèi)在前端，易產(chǎn)生細(xì)菌污染，其來源一般在超濾產(chǎn)水中，因季節(jié)等原因滋生細(xì)菌，反滲透的非氧化性殺菌劑在長期投加后會(huì)使細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性，使細(xì)菌滋生更加嚴(yán)重。在殺菌劑投加后，細(xì)菌雖然被殺死，失去活性，細(xì)菌的軀殼還留在反滲透中，仍會(huì)造成污染，其中有機(jī)物質(zhì)會(huì)成為其他細(xì)菌的食物。
5結(jié)束語
反滲透膜技術(shù)在工業(yè)廢水回用領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用潛力，其產(chǎn)水可以代替工業(yè)水，已達(dá)到節(jié)能減排的標(biāo)準(zhǔn)，但在實(shí)際運(yùn)行中存在一些問題，如藥劑材料成本、濃水如何處置、對(duì)上游來水水質(zhì)的限制等。反滲透技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用還需加大研究力度，及時(shí)總結(jié)工業(yè)化過程中的經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)其應(yīng)用空間。
1反滲透技術(shù)的系統(tǒng)流程
以某石化公司水氣廠污水處理廠中水回用系統(tǒng)作為案例分析。該污水處理廠上游來水成分以石油化工廠含油污水為主，裝置的主要設(shè)施包括隔油池、氣浮池、水解酸化池、曝氣池、二沉池、曝氣生物濾池，裝置的最終水部分進(jìn)入回用裝置，經(jīng)過超濾膜和反滲透膜進(jìn)行處理，然后進(jìn)入離子交換樹脂的脫鹽水裝置，作為脫鹽水的原水處理成為脫鹽水。該套污水流程主要分為一級(jí)處理、二級(jí)生化處理和回用裝置，一級(jí)處理通過隔油池、氣浮池去除水中的油和懸浮物，二級(jí)處理通過生化處理可降低95%的COD，通過一級(jí)和二級(jí)處理，生化部分出水COD達(dá)到50 mgL以下、電導(dǎo)率達(dá)到了2 500us/cm以下。其中回用裝置的主要設(shè)施包括中速過濾器、臭氧接觸氧化池、盤片過濾器、超濾膜裝置、保安過濾器和反滲透膜裝置。
回用裝置生產(chǎn)流程為：曝氣生物濾池出水提升至中速過濾器，過濾后進(jìn)人臭氧接觸池，深度降解水中微量cOD、氨氮，氧化出水進(jìn)入超濾裝置，阻截水中的大分子有機(jī)物、細(xì)菌等雜質(zhì)，超濾出水再經(jīng)高壓泵提升進(jìn)入反滲透膜，當(dāng)出水水質(zhì)電導(dǎo)率<200斗s/cm時(shí)，經(jīng)回用水泵提升至脫鹽水裝置。每套反滲透膜分為2段，第1段的進(jìn)水為原水，通過第1段的反滲透膜產(chǎn)出產(chǎn)水和濃水，其產(chǎn)水通過產(chǎn)水管線進(jìn)入產(chǎn)水池，第l段的濃水進(jìn)入第2段反滲透膜中，作為其原水，通過第2段反滲透膜的過濾，產(chǎn)出產(chǎn)水和濃水，產(chǎn)水進(jìn)入產(chǎn)水池，濃水排入污水系統(tǒng)進(jìn)行處理。
2反滲透技術(shù)的運(yùn)行維護(hù)
2.1反滲透膜堵塞原因分析：反滲透膜在運(yùn)行過程中易存在堵塞的問題，原因?yàn)榧?xì)菌滋生、鈣、鎂離子結(jié)垢。針對(duì)細(xì)菌滋生問題，在超濾系統(tǒng)前端投加次氯酸鈉藥劑，在超濾系統(tǒng)中殺死細(xì)菌，并在出水中留用余氯，抑制細(xì)菌滋生，同時(shí)在反滲透進(jìn)水中投加非氧化性殺菌劑以殺死細(xì)菌。但水中余氯會(huì)損害反滲透膜，在反滲透膜前端需要投加還原劑以消除余氯。針對(duì)鈣、鎂等離子結(jié)垢，在反滲透前端投加阻垢劑，阻垢劑和還原劑都從專業(yè)藥劑廠家購買。在應(yīng)用實(shí)例中阻垢劑投加濃度5×10一，還原劑濃度3×10_6，根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
2.2化學(xué)清洗：在反滲透膜運(yùn)行一段時(shí)間后，膜內(nèi)會(huì)滋生細(xì)菌以及結(jié)垢，影響反滲透膜的產(chǎn)水量和脫鹽率。所以定期需要對(duì)反滲透膜進(jìn)行化學(xué)清洗，化學(xué)清洗包括堿洗和酸洗，堿洗的作用是去除反滲透中的細(xì)菌等有機(jī)污染，酸洗的作用是去除反滲透膜中的無機(jī)污染和金屬氧化物。每次堿洗和酸洗的配藥濃度約為2.5%，堿洗劑和酸洗劑均從專業(yè)藥劑廠家購買。對(duì)于重度污染的膜需要堿液和酸液的反復(fù)清洗，將反滲透中污染物質(zhì)去除。藥劑在清洗過程中采用沖擊加浸泡的循環(huán)方式，通過加藥泵向反滲透中加藥1 h后停止運(yùn)行加藥泵，關(guān)閉化學(xué)清洗的加藥和出藥閥門，將藥劑留在反滲透膜內(nèi)浸泡，浸泡2 h后，打開閥門，啟動(dòng)泵，循環(huán)沖擊和浸泡。在堿洗過程中，因?yàn)闅⑺牢⑸飼?huì)產(chǎn)生大量泡沫，應(yīng)及時(shí)清理，避免造成泡沫飛濺。
2.3低壓沖洗：在線低壓沖洗是將濃水排水閥門、產(chǎn)水排水閥門及低壓沖洗進(jìn)水閥門同時(shí)打開，通過啟動(dòng)低壓沖洗泵，使水流在反滲透膜管內(nèi)產(chǎn)生紊流，沖洗膜表面的鹽分和污染物，再通過排放水閥門排走。低壓沖洗使用反滲透的產(chǎn)水作為沖洗水，避免產(chǎn)生二次污染。低壓沖洗在系統(tǒng)中被設(shè)置為常規(guī)操作，在開機(jī)和停機(jī)的過程中進(jìn)行1次，可設(shè)置成每d的例行操作，定期進(jìn)行沖洗。低壓沖洗的壓力、流量和時(shí)間都對(duì)沖洗效果有影響。流量一般大于運(yùn)行流量，應(yīng)避免流量過大，使鹽分擁堵在膜內(nèi)。運(yùn)行壓力一般以產(chǎn)水為準(zhǔn)，不需要施加過大壓力。操作時(shí)間為5～10 min。
3反滲透技術(shù)的應(yīng)用效果
該應(yīng)用實(shí)例中，反滲透裝置為2套，以單套為例對(duì)水量和脫鹽率進(jìn)行分析。該反滲透系統(tǒng)使用東麗膜型號(hào)為TML20—400，單套為168支膜，分為2段。反滲透進(jìn)出水水質(zhì)和產(chǎn)量見表1。
4反滲透技術(shù)的運(yùn)行問題及解決辦法
該套反滲透系統(tǒng)自建成起，在運(yùn)行過程中遇到了6個(gè)問題，影響了裝置的長周期運(yùn)行。(1)上游裝置來水電導(dǎo)率高、含油高。上游裝置來水成分復(fù)雜，電導(dǎo)率最高達(dá)5 000us/cm，含油最高達(dá)40 mg/L。電導(dǎo)率高造成反滲透運(yùn)行負(fù)荷超標(biāo)，影響膜裝置壽命。含油量高對(duì)反滲透膜造成污染，影響膜裝置壽命。將高電導(dǎo)率和高油污水改排至其他污水裝置，保證反滲透裝置的運(yùn)行。(2)反滲透膜壓差高，化學(xué)清洗沒有效果。反滲透膜在運(yùn)行一段時(shí)間后，壓差增大，經(jīng)過化學(xué)清洗后，壓差沒有明顯降低，產(chǎn)水量也明顯減少。解決辦法是對(duì)反滲透膜進(jìn)行離線清洗，離線清洗后產(chǎn)水量、脫鹽率都恢復(fù)正常。(3)鐵管線中鐵離子脫落。在水的運(yùn)輸過程中，經(jīng)過多段碳鋼管線，其中有部分管線的內(nèi)襯破損導(dǎo)致碳鋼管線中鐵離子脫落，隨水進(jìn)入到反滲透膜中。解決辦法是查找內(nèi)襯破損的管道對(duì)內(nèi)襯進(jìn)行恢復(fù)，避免鐵離子脫落。(4)結(jié)垢問題。反滲透末端已發(fā)生結(jié)垢，由于反滲透第2段和第l段末端的壓力都較低，水流速低，鹽分不易被沖刷掉，在末端逐漸積累，其中CaCO，的結(jié)垢速度較快，其他難溶鹽的結(jié)構(gòu)速度較慢，例如硅酸鹽、硫酸鹽。在預(yù)防結(jié)垢的措施中，主要以投加阻垢劑為主，在運(yùn)行一定周期后進(jìn)行化學(xué)清洗，以溶解垢質(zhì)隨刪。(5)膜元件泄漏。在反滲透運(yùn)行過程中需要較高的壓力，在1 MPa左右，在開機(jī)、停機(jī)過程中會(huì)因排氣產(chǎn)生較大震動(dòng)，致使得密封部件如O型圈松動(dòng)，在運(yùn)行過程中會(huì)因?yàn)槲廴?、堵塞等問題造成壓差高，中心管或外殼有破裂，導(dǎo)致泄漏。一般在開機(jī)過程中采用慢開閥門，使閥門緩慢打開，使反滲透的壓力逐步升高，避免沖擊。(6)細(xì)菌污染。反滲透膜內(nèi)在前端，易產(chǎn)生細(xì)菌污染，其來源一般在超濾產(chǎn)水中，因季節(jié)等原因滋生細(xì)菌，反滲透的非氧化性殺菌劑在長期投加后會(huì)使細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性，使細(xì)菌滋生更加嚴(yán)重。在殺菌劑投加后，細(xì)菌雖然被殺死，失去活性，細(xì)菌的軀殼還留在反滲透中，仍會(huì)造成污染，其中有機(jī)物質(zhì)會(huì)成為其他細(xì)菌的食物。
5結(jié)束語
反滲透膜技術(shù)在工業(yè)廢水回用領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用潛力，其產(chǎn)水可以代替工業(yè)水，已達(dá)到節(jié)能減排的標(biāo)準(zhǔn)，但在實(shí)際運(yùn)行中存在一些問題，如藥劑材料成本、濃水如何處置、對(duì)上游來水水質(zhì)的限制等。反滲透技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用還需加大研究力度，及時(shí)總結(jié)工業(yè)化過程中的經(jīng)驗(yàn)，開發(fā)其應(yīng)用空間。
