反滲透膜技術在冶金廢水深度處理中的應用研究

胡河山

摘 要：在冶金企業中廢水處理是十分重要的工作內容，直接影響著企業環保管理工作目標能否實現，為此，加強對冶金廢水深度處理技術的研究應用是十分必要的。本文圍繞冶金廢水深度處理技術問題進行了探討，重點論述了反滲透膜在廢水處理技術的應用，供相關人士參考。

關鍵詞：冶金廢水處理技術;反滲透膜技術;環保

1、引言

冶金生產中的廢水含鹽量較高，且廢水中含有銅、鉛、鋅、鎘、鎳、砷等金屬離子，是一種較難處理的廢水。在冶金廢水處理工藝中，一般采取預處理工藝、達標處理工藝和深度處理工藝相結合的方式，用以減輕廢水后續處理負擔，實現較理想的廢水處理效果。在深度處理工藝中最常用的是反滲透膜技術，本文主要圍繞該技術進行論述，希望給業內人士帶來思路和啟發。

2、反滲透膜技術概述

反滲透膜技術是膜分離技術的一種，通過膜的選擇透過性以及膜兩側的壓力差對廢水中的離子或小分子物質進行截留，從而實現廢水的深度處理目標。反滲透膜技術的應用效果受到多方面因素的影響，主要包括溫度、壓力、膜污染三個方面。當溫度發生變化時，反滲透膜的產水量會因電導率的變化而發生變化，通常來說，當溫度上升一度時，反滲透膜的產水量提高2.5～3.0%。當壓力發生變化時，反滲透膜的產水量也會受到影響，隨著壓力的增加，膜的密實壓力增大，在不考慮膜污染堵塞的情況下，壓力的適當提高有利于反滲透膜產水量的提升;而當廢水中鹽的透過量恒定的情況下，壓力的增加導致的產水量增加還會稀釋水中的鹽，有利于促進廢水脫鹽效率。另外，膜污染是影響反滲透膜技術應用效果的另一因素，常見的膜污染包括金屬污染、微生物污染、膠體污染等，膜污染因素會降低反滲透膜處理效率和處理效果，因此需要做好反滲透膜的防污染措施。相對于普通的深度處理技術，反滲透膜技術具有突出的優勢。首先，反滲透膜技術需要的能耗低。其次，反滲透膜技術對廢水處理的條件溫和，如能夠對熱敏性物質進行分離。其三，反滲透膜工藝結構緊湊，操作運行簡單，同時還具有較高的自動化性能，能夠較好的解放人工勞動力。其四，反滲透膜技術不引起二次污染。其五，反滲透膜技術能夠對無機物、有機物等多種物質進行分離，適用性廣泛。這些優勢是支撐反滲透膜技術得到日益廣泛應用的重要前提。

3、反滲透膜技術在冶金廢水深度處理中的應用

反滲透膜技術應用在冶金廢水深度處理的工藝流程如圖 1所示：

在反滲透工藝中，廢水從原水池經過泵進入到一體化沉降池，在一體化沉降池中加絮凝劑進行絮凝沉降，沉降池上清液溢流至中間水池，底層污泥經排泥泵排至儲泥罐。儲泥罐中的污泥經污泥螺桿泵送至板框壓濾機，板框壓濾機產生的清水流至中間水池，泥渣運送至固定處理點。中間水池的水經過過濾器提升泵提升至多介質過濾器、活性炭過濾器，經過兩級過濾后能夠去除廢水的70～80%的渾濁物，出水進入到過濾器產水池;超濾提升泵將過濾器產水池中的水提升至超濾裝置，超濾裝置過濾掉廢水中的膠體、微生物及顆粒物，超濾裝置能夠產出清水量為80～90%，濃水10～20%，超濾產生的濃水回流至原水池，清水流至超濾產水池;納濾提升泵將超濾產水池中的水提升至納濾裝置，納濾裝置去除廢水中的硫酸鎂、硫酸鈣、硫酸鋅等高價金屬鹽，納濾裝置能夠產出清水量75～80%，濃水量20～25%，產生的濃水中仍舊含有金屬離子，納濾產生的清水流至納濾產水池，濃水流至濃水反滲透供水池;RO膜反滲透提升泵將納濾清水池中的水提升至RO膜反滲透裝置，進一步去除廢水中的重金屬離子、細菌、病毒等，產出清水量75～80%，濃水量20～25%，RO膜反滲透裝置產生的清水流至回用水池，濃水流至濃水反滲透供水池;濃水反滲透供水池中的水經提升泵提升至濃水反滲透裝置，濃水反滲透裝置能夠產生清水量88～90%，濃水量10～12%，清水流至納濾產水池，濃水流至高濃水池;高濃水池中的水可外排或真空蒸發處理，實現冶金廢水零排放的目標。為了確保設備保持良好的運行效率和運行效果，兩級過濾器要定期進行正反洗及氣洗，膜裝置要定期用次氯酸鈉、鹽酸、氫氧化鈉等對膜進行反沖洗，降低膜污染和堵塞概率。

反滲透膜技術在冷軋濃鹽水處理中的應用：鋼鐵冷軋生產廢水中主要包括酸、堿、乳化液、油等有機物，是處理難度較大的一類廢水。利用反滲透膜處理技術能夠實現70～75%的回收效率，可被用作循環冷卻水補給水進行再利用，另一部分反滲透濃鹽水中COD和總氮含量往往超標，因此需要進一步去除濃鹽水中的硝酸鹽，降低COD值，實現水質達標。在傳統的處理工藝中，因反滲透濃鹽水中的有機物具有較差的可生化性，因此很難直接被微生物降解，需要通過投加葡萄糖或甲醇等物質來促進生化反應，提高處理效率，這就使廢水處理的成本提高，也容易導致出水水質COD值偏高，影響廢水中COD和總氮的去除效果。為了解決上述問題，可對反滲透膜工藝進行優化，將冷軋廢水反滲透濃鹽水通入硝酸根吸附樹脂柱，先去除濃鹽水中的硝酸根離子，然后再將出水泵送至活性炭吸附再生裝置去除濃鹽水中的有機物。該反滲透膜工藝能夠去除濃鹽水中的硝酸根離子和有機污染物，有效降低廢水COD值，而且硝酸根吸附液可以作為活性炭電化學再生時的電解液，實現了樹脂脫附和再生液的循環利用，在實現水質達標的同時，降低工藝成本。

4、反滲透膜技術在應用中的注意事項

反滲透膜的科學選擇：反滲透膜選擇是否科學直接影響到反滲透工藝技術的應用效果和運維成本。目前市場中的反滲透膜品牌越來越多，但是質量卻參差不齊。企業及技術人員在選擇反滲透膜的環節中應注意以下幾個方面：一是反滲透膜的抗污染性能;二是反滲透膜對廢水成分的適應性;三是反滲透膜產水量大小;四是反滲透膜的材質壽命。由于廢水成分和濃度有差異，因此在選擇反滲透膜的過程中還要考慮到冶金廢水的實際情況，如廢水中酸堿的含量、廢水的氧化性、廢水的生化性、廢水濃縮倍數等指標或參數。通過對上述多個方面進行綜合考慮，選擇出科學合理的反滲透膜。

反滲透系統的運行條件優化：反滲透系統的運行過程中，應保持反滲透膜保安過濾器的安全設置。保安過濾器是反滲透系統的安全防護裝置，能夠在廢水進入到反滲透裝置之前過濾掉直徑在5微米以上的物質，為反滲透系統減輕處理負擔，避免反滲透膜表面堵塞、結垢等，從而提高反滲透產水量和處理效果。反滲透膜在實際應用中會受到廢水pH值、溫度以及壓力的影響，因此應做好反滲透裝置入水口處的廢水相應指標檢測，嚴格控制廢水pH值、水溫、水壓，以實現較好的反滲透處理效果。

反滲透膜故障處理：當反滲透裝置中存在殘余氣體時，一旦水壓過高極容易形成氣錘造成膜的損壞，因此在反滲透裝置運行時，應首先確保在較低的壓力下將反滲透裝置中的氣體排盡，然后再逐步升壓運行。當高壓泵接頭處的密封性不好時也會因設備真空而從外界吸入部分空氣，需要工作人員及時檢修或更換，確保管路密封情況良好，不發生氣體滲入現象。另外，微生物污染膜的問題也是應用中常見的問題。為了避免膜污染，技術人員可從以下方面入手來防治和解決：一是加強預處理水質控制。入水水質必須經過合格的預處理工序，達到反滲透裝置入水水質指標，這樣能夠降低膜污染的幾率，使膜保持良好的性能，延長膜使用壽命。二是定期對膜進行清洗。隨著反滲透裝置運行時間的增加，膜表面會逐漸積聚污垢，導致膜發生堵塞，降低產水量，因此應根據產水量的大小及時的對膜表面進行清洗，適當延長每次清洗時間，及時清洗掉膜表面污垢。三是注意膜清洗條件的優化。根據冶金廢水的實際處理情況結合膜表面污染物的化學性質，找到最佳的清洗劑和清洗方法。

5、結語

綜上所述，在冶金廢水深度處理工藝中，反滲透膜技術因其特有的技術優勢得到日益廣泛的應用。在實際的應用中，冶金企業及技術人員應結合冶金廢水處理的實際情況科學選擇反滲透膜，并做好反滲透裝置運行條件的優化以及做好反滲透膜的故障處理，這樣才能更好地發揮出反滲透膜技術的優勢，保障冶金企業環保管理目標的順利實現。

參考文獻

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