微濾-反滲透技術(shù)在工業(yè)污水再生回用中的應用

馬鋒 嚴飛鵬（陜西煤業(yè)化工集團神木天元化工有限公司，陜西 榆林 719319）

微濾-反滲透技術(shù)在工業(yè)污水再生回用中的應用

馬鋒 嚴飛鵬（陜西煤業(yè)化工集團神木天元化工有限公司，陜西 榆林 719319）

我國人均水資源占有率極低，與此同時，隨著社會的快速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)不僅會消耗大量的水資源，而且還會產(chǎn)生成分復雜的工業(yè)污水，因此促進污水的回收和循環(huán)利用勢在必行。微濾-反滲透技術(shù)是膜分離技術(shù)的典型代表，更是實現(xiàn)污水轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵技術(shù)，憑借其高效、節(jié)能以及清潔生產(chǎn)等應用優(yōu)勢，在工業(yè)污水再生回用中取得了優(yōu)異的成果。

微濾；反滲透；工業(yè)污水；再生回用

我國水資源相對匱乏，日益緊張的水資源問題和逐漸提高的水價讓人們意識到，通過處理工業(yè)污水來提供水資源的利用率，對于緩解目前日益嚴峻的水資源壓力具有重要意義。然而工業(yè)污水的污染成分異常復雜，水質(zhì)和水量的變化均非常大，因此通過污水處理來實現(xiàn)循環(huán)再利用過程具有一定的難度。目前，關(guān)于工業(yè)污水處理進行循環(huán)再利用的研究和相關(guān)技術(shù)已經(jīng)初具規(guī)模，并取得了一定的成績，而在工業(yè)污水處理中應用微濾-反滲透技術(shù)卻屬于最新前沿技術(shù)。微濾-反滲透雙膜法組合工藝最早應用于城鎮(zhèn)污水再生回用，它主要以微絮凝和微濾作反滲透系統(tǒng)的預處理，運用反滲透雙膜法深度處理城鎮(zhèn)污水處理廠二級生化處理出水。研究結(jié)果表明，微濾-反滲透工藝能有效去除原水的膠體物質(zhì)和懸浮物質(zhì)，有效地避免反滲透系統(tǒng)堵塞和污染，這就為工業(yè)污水處理提供了有力的參考并奠定了堅實基礎。

1 工業(yè)污水的危害與再生回用的意義

工業(yè)生產(chǎn)從材料的準備到產(chǎn)品的生成，都要依靠大量的水來保障完成。其污水來源主要包括生產(chǎn)廢水、生產(chǎn)污水及冷卻水。工業(yè)廢水種類繁多，成分復雜。例如石油、煤化、石化、紡織和冶金等行業(yè)在生產(chǎn)加工中會產(chǎn)生各種具有污染性質(zhì)的化學物質(zhì)，因此廢水中會含有多種有毒物質(zhì)，不僅對環(huán)境造成污染，同時對人類居住健康還會造成巨大威脅。其次，隨著國內(nèi)環(huán)保力度的加大，工業(yè)用水價格的不斷攀升，人們越來越認識到工業(yè)廢水處理后循環(huán)回用經(jīng)濟的重要性。因此開發(fā)綜合利用、化害為利的處理工藝極為必要。此外根據(jù)廢水中污染物成分和濃度，采取相應的凈化措施進行處置后，才可進行排放。深度處理工業(yè)廢水并循環(huán)回用，一方面能減少廢水排放量和保證廢水達標排放，另一方面還能減少新鮮工業(yè)用水量，完全符合國家節(jié)能環(huán)保的政策要求。

2 對微濾-反滲透技術(shù)及優(yōu)勢的分析

首先，微濾技術(shù)是以壓力差作為推動力的篩分原理實現(xiàn)膜分離過程。微濾膜是指孔徑為0.02-10μs，所施加的壓力差為0.01-0.2Mpa，具有篩分過濾作用的高度均勻的多孔固體連續(xù)介質(zhì)。其次，反滲透技術(shù)是滲透的逆過程，通過半透膜只透過溶劑且截留溶質(zhì)的性質(zhì)實現(xiàn)溶液中溶劑和溶質(zhì)的分離。根據(jù)操作壓力分類，反滲透膜可以分為低壓膜、超低壓膜和高壓膜。微濾-反滲透技術(shù)作為一種高效、節(jié)能的分離凈化和濃縮工藝，具有無相變、能耗低、效率高、工藝簡單、操作方便、節(jié)約投資、管理成本低等優(yōu)勢。與傳統(tǒng)凈化方法的區(qū)別在于，膜分離工藝能在不添加其他化學藥劑的前提下有選擇性地透過某些物質(zhì)而保留混合物中其它組分，不僅可以使廢水達到排放標準，而且可以回收部分原材料、提高水的利用率。面對越來越復雜的工業(yè)廢水生化出水，采用微濾-反滲透雙膜技術(shù)進行深度處理，是實現(xiàn)工業(yè)廢水處理回收應用的新趨勢。

3 微濾-反滲透技術(shù)在工業(yè)污水再生回用中的應用

3.1 制水原理

一方面，微孔過濾是以靜壓差為推動力,利用膜的“篩分”作用進行分離的過程,膜的物理結(jié)構(gòu)起決定性作用。微濾膜的截留機理因其結(jié)構(gòu)上的差異而不盡相同,包括膜表面層截留,如機械截留作用、物理作用或吸附截留作用和電性能的影響、架橋作用以及膜內(nèi)部截留。另一方面，反滲透是精密的液體過濾技術(shù)，反滲透膜對溶解性的鹽等無機分子和相對分子量大于100的有機物起截留作用。此外，反滲透系統(tǒng)是整個工業(yè)污水處理系統(tǒng)的核心工藝，其主要功能是對經(jīng)過微濾預處理的水進行脫鹽。該系統(tǒng)包括高壓泵設備、反滲透裝置、反滲透清洗裝置。經(jīng)過預處理的水經(jīng)高壓泵加壓后進入反滲透裝置，由反滲透膜分離H20和可溶性離子、有機物、細菌病毒及極細小顆粒。97%以上的可溶性離子、有機物、細菌病毒及極細小顆粒隨小部分濃水排入下水溝。

3.2 對應用微濾-反滲透技術(shù)處理工業(yè)污水的優(yōu)化分析

該處理系統(tǒng)產(chǎn)水量低的瓶頸一般多發(fā)生在是微濾預處理區(qū)域，主要反映在膜能量衰減快，清洗頻率高，而清洗又需要耗用微濾所產(chǎn)的水，因而導致整個系統(tǒng)的產(chǎn)水量只能維持在較低水平。調(diào)查顯示，導致微濾產(chǎn)水量低的原因主要有以下原因：首先，微濾設計時通量選取偏大，膜總面積偏小。其次，微濾膜的運行狀態(tài)。微濾膜運行分為全流運行和錯流運行兩種。全流運行過濾時，進水全部透過膜表面成為產(chǎn)水，水中被過濾除掉的雜質(zhì)全部停留在膜絲的外表面，然后通過定期的清洗將雜質(zhì)清除。全流過濾適用于水質(zhì)相對較好的條件。錯流運行過濾時，優(yōu)化建議為增加膜數(shù)量的同時，改變超濾膜運行狀態(tài)。而錯流運行時，將有大量濃水排出，造成水浪費的同時，還會增加外排水量。因此為使原水能充分利用，在微濾裝置應加設循環(huán)系統(tǒng)，排放液可再新循環(huán)進入微濾膜，最后少量廢棄排放。優(yōu)化后的新系統(tǒng)在于沉積于膜表面形成的污染物處于較松散的狀態(tài)，通過簡單的反沖洗就能恢復膜通量。

總之，隨著我國對環(huán)保的日益重視以及在水資源嚴重匱乏的背景下，工業(yè)污水處理工作面臨著嚴峻的考驗。為了提高工業(yè)污水再生回用的效率，應加大微濾-反滲透技術(shù)的創(chuàng)新和優(yōu)化，同時確保工藝設備安全穩(wěn)定運行，進而最大限度地提升污水處理的經(jīng)濟、社會以及環(huán)境效益。

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