工業污水處理中反滲透水處理設備的應用

孟凡瑞

（中建八局第一建設有限公司，山東 濟南 250000）

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，我國大部分地區的工業產業在污水處理方面，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。科學合理地對這項設備進行應用，以及在應用中，對它的處理環節進行優化，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，用于進行工業污水處理的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 項目簡述

項目工程名稱：文林工業園區工業污水處理廠一期一區

項目工程位置：四川省眉山市仁壽縣寶馬鎮三友村1、3社

項目工程簡述：本項目主要處理 信利（仁壽）高端顯示科技有限公司第5代TFT LCD高端顯示器項目 的生產廢水，處理后需達污水廠進水要求，即：《地表水環境質量標準》（GB3838 2002）Ⅲ類水質標準（其中，總氮達《四川省岷江、沱江流域水污染物排放標準》（DB51/2311 2016）相應標準）。本項目需處理的生產廢水主要分為兩部分：第一，規模為4100m3/d的含氟廢水（氟化物≤20mg/L）；第二，規模為18900m3/d的信利集團生產其他廢水。

3 工業污水處理中反滲透水處理設備的應用及優化

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污水處理設備為研究對象，對該設備的應用進行分析。

圖1

（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。

（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：在本項目實踐中發現，膜通量的影響因素還包括膜面循環流速，因而，如果對膜面循環流速進行調節，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，可以通過優化RO膜面附近料液的流體（水）力學條件來實現。優化的方式方法為：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，具有如下優勢：第一，可反洗的中空纖維膜，保證了系統在短期脫機狀態下，還能夠具備穩定的透水通量；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，能夠起到有效延緩反滲透膜污染的作用。因此，在設備優化上，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。

4 結語

在我國工業產業中，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的工業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，也是故障高發點，需做重點的應用研究。未來，在防止膜污染、優化操作系統方面，這項技術將得到進一步的改良。