反滲透膜技術(shù)在冶金廢水深度處理中的應(yīng)用研究

胡河山

摘 要：在冶金企業(yè)中廢水處理是十分重要的工作內(nèi)容，直接影響著企業(yè)環(huán)保管理工作目標(biāo)能否實(shí)現(xiàn)，為此，加強(qiáng)對(duì)冶金廢水深度處理技術(shù)的研究應(yīng)用是十分必要的。本文圍繞冶金廢水深度處理技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了探討，重點(diǎn)論述了反滲透膜在廢水處理技術(shù)的應(yīng)用，供相關(guān)人士參考。

關(guān)鍵詞：冶金廢水處理技術(shù);反滲透膜技術(shù);環(huán)保

1、引言

冶金生產(chǎn)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(yù)處理工藝、達(dá)標(biāo)處理工藝和深度處理工藝相結(jié)合的方式，用以減輕廢水后續(xù)處理負(fù)擔(dān)，實(shí)現(xiàn)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(shù)，本文主要圍繞該技術(shù)進(jìn)行論述，希望給業(yè)內(nèi)人士帶來(lái)思路和啟發(fā)。

2、反滲透膜技術(shù)概述

反滲透膜技術(shù)是膜分離技術(shù)的一種，通過(guò)膜的選擇透過(guò)性以及膜兩側(cè)的壓力差對(duì)廢水中的離子或小分子物質(zhì)進(jìn)行截留，從而實(shí)現(xiàn)廢水的深度處理目標(biāo)。反滲透膜技術(shù)的應(yīng)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(gè)方面。當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，反滲透膜的產(chǎn)水量會(huì)因電導(dǎo)率的變化而發(fā)生變化，通常來(lái)說(shuō)，當(dāng)溫度上升一度時(shí)，反滲透膜的產(chǎn)水量提高2.5～3.0%。當(dāng)壓力發(fā)生變化時(shí)，反滲透膜的產(chǎn)水量也會(huì)受到影響，隨著壓力的增加，膜的密實(shí)壓力增大，在不考慮膜污染堵塞的情況下，壓力的適當(dāng)提高有利于反滲透膜產(chǎn)水量的提升;而當(dāng)廢水中鹽的透過(guò)量恒定的情況下，壓力的增加導(dǎo)致的產(chǎn)水量增加還會(huì)稀釋水中的鹽，有利于促進(jìn)廢水脫鹽效率。另外，膜污染是影響反滲透膜技術(shù)應(yīng)用效果的另一因素，常見(jiàn)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(huì)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(duì)于普通的深度處理技術(shù)，反滲透膜技術(shù)具有突出的優(yōu)勢(shì)。首先，反滲透膜技術(shù)需要的能耗低。其次，反滲透膜技術(shù)對(duì)廢水處理的條件溫和，如能夠?qū)崦粜晕镔|(zhì)進(jìn)行分離。其三，反滲透膜工藝結(jié)構(gòu)緊湊，操作運(yùn)行簡(jiǎn)單，同時(shí)還具有較高的自動(dòng)化性能，能夠較好的解放人工勞動(dòng)力。其四，反滲透膜技術(shù)不引起二次污染。其五，反滲透膜技術(shù)能夠?qū)o(wú)機(jī)物、有機(jī)物等多種物質(zhì)進(jìn)行分離，適用性廣泛。這些優(yōu)勢(shì)是支撐反滲透膜技術(shù)得到日益廣泛應(yīng)用的重要前提。

3、反滲透膜技術(shù)在冶金廢水深度處理中的應(yīng)用

反滲透膜技術(shù)應(yīng)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(jīng)過(guò)泵進(jìn)入到一體化沉降池，在一體化沉降池中加絮凝劑進(jìn)行絮凝沉降，沉降池上清液溢流至中間水池，底層污泥經(jīng)排泥泵排至儲(chǔ)泥罐。儲(chǔ)泥罐中的污泥經(jīng)污泥螺桿泵送至板框壓濾機(jī)，板框壓濾機(jī)產(chǎn)生的清水流至中間水池，泥渣運(yùn)送至固定處理點(diǎn)。中間水池的水經(jīng)過(guò)過(guò)濾器提升泵提升至多介質(zhì)過(guò)濾器、活性炭過(guò)濾器，經(jīng)過(guò)兩級(jí)過(guò)濾后能夠去除廢水的70～80%的渾濁物，出水進(jìn)入到過(guò)濾器產(chǎn)水池;超濾提升泵將過(guò)濾器產(chǎn)水池中的水提升至超濾裝置，超濾裝置過(guò)濾掉廢水中的膠體、微生物及顆粒物，超濾裝置能夠產(chǎn)出清水量為80～90%，濃水10～20%，超濾產(chǎn)生的濃水回流至原水池，清水流至超濾產(chǎn)水池;納濾提升泵將超濾產(chǎn)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(jià)金屬鹽，納濾裝置能夠產(chǎn)出清水量75～80%，濃水量20～25%，產(chǎn)生的濃水中仍舊含有金屬離子，納濾產(chǎn)生的清水流至納濾產(chǎn)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(jìn)一步去除廢水中的重金屬離子、細(xì)菌、病毒等，產(chǎn)出清水量75～80%，濃水量20～25%，RO膜反滲透裝置產(chǎn)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(jīng)提升泵提升至濃水反滲透裝置，濃水反滲透裝置能夠產(chǎn)生清水量88～90%，濃水量10～12%，清水流至納濾產(chǎn)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(fā)處理，實(shí)現(xiàn)冶金廢水零排放的目標(biāo)。為了確保設(shè)備保持良好的運(yùn)行效率和運(yùn)行效果，兩級(jí)過(guò)濾器要定期進(jìn)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(duì)膜進(jìn)行反沖洗，降低膜污染和堵塞概率。

反滲透膜技術(shù)在冷軋濃鹽水處理中的應(yīng)用：鋼鐵冷軋生產(chǎn)廢水中主要包括酸、堿、乳化液、油等有機(jī)物，是處理難度較大的一類(lèi)廢水。利用反滲透膜處理技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)70～75%的回收效率，可被用作循環(huán)冷卻水補(bǔ)給水進(jìn)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(biāo)，因此需要進(jìn)一步去除濃鹽水中的硝酸鹽，降低COD值，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)達(dá)標(biāo)。在傳統(tǒng)的處理工藝中，因反滲透濃鹽水中的有機(jī)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(guò)投加葡萄糖或甲醇等物質(zhì)來(lái)促進(jìn)生化反應(yīng)，提高處理效率，這就使廢水處理的成本提高，也容易導(dǎo)致出水水質(zhì)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(wèn)題，可對(duì)反滲透膜工藝進(jìn)行優(yōu)化，將冷軋廢水反滲透濃鹽水通入硝酸根吸附樹(shù)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(jī)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(jī)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(xué)再生時(shí)的電解液，實(shí)現(xiàn)了樹(shù)脂脫附和再生液的循環(huán)利用，在實(shí)現(xiàn)水質(zhì)達(dá)標(biāo)的同時(shí)，降低工藝成本。

4、反滲透膜技術(shù)在應(yīng)用中的注意事項(xiàng)

反滲透膜的科學(xué)選擇：反滲透膜選擇是否科學(xué)直接影響到反滲透工藝技術(shù)的應(yīng)用效果和運(yùn)維成本。目前市場(chǎng)中的反滲透膜品牌越來(lái)越多，但是質(zhì)量卻參差不齊。企業(yè)及技術(shù)人員在選擇反滲透膜的環(huán)節(jié)中應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：一是反滲透膜的抗污染性能;二是反滲透膜對(duì)廢水成分的適應(yīng)性;三是反滲透膜產(chǎn)水量大小;四是反滲透膜的材質(zhì)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(guò)程中還要考慮到冶金廢水的實(shí)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(shù)等指標(biāo)或參數(shù)。通過(guò)對(duì)上述多個(gè)方面進(jìn)行綜合考慮，選擇出科學(xué)合理的反滲透膜。

反滲透系統(tǒng)的運(yùn)行條件優(yōu)化：反滲透系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)保持反滲透膜保安過(guò)濾器的安全設(shè)置。保安過(guò)濾器是反滲透系統(tǒng)的安全防護(hù)裝置，能夠在廢水進(jìn)入到反滲透裝置之前過(guò)濾掉直徑在5微米以上的物質(zhì)，為反滲透系統(tǒng)減輕處理負(fù)擔(dān)，避免反滲透膜表面堵塞、結(jié)垢等，從而提高反滲透產(chǎn)水量和處理效果。反滲透膜在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)受到廢水pH值、溫度以及壓力的影響，因此應(yīng)做好反滲透裝置入水口處的廢水相應(yīng)指標(biāo)檢測(cè)，嚴(yán)格控制廢水pH值、水溫、水壓，以實(shí)現(xiàn)較好的反滲透處理效果。

反滲透膜故障處理：當(dāng)反滲透裝置中存在殘余氣體時(shí)，一旦水壓過(guò)高極容易形成氣錘造成膜的損壞，因此在反滲透裝置運(yùn)行時(shí)，應(yīng)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(yùn)行。當(dāng)高壓泵接頭處的密封性不好時(shí)也會(huì)因設(shè)備真空而從外界吸入部分空氣，需要工作人員及時(shí)檢修或更換，確保管路密封情況良好，不發(fā)生氣體滲入現(xiàn)象。另外，微生物污染膜的問(wèn)題也是應(yīng)用中常見(jiàn)的問(wèn)題。為了避免膜污染，技術(shù)人員可從以下方面入手來(lái)防治和解決：一是加強(qiáng)預(yù)處理水質(zhì)控制。入水水質(zhì)必須經(jīng)過(guò)合格的預(yù)處理工序，達(dá)到反滲透裝置入水水質(zhì)指標(biāo)，這樣能夠降低膜污染的幾率，使膜保持良好的性能，延長(zhǎng)膜使用壽命。二是定期對(duì)膜進(jìn)行清洗。隨著反滲透裝置運(yùn)行時(shí)間的增加，膜表面會(huì)逐漸積聚污垢，導(dǎo)致膜發(fā)生堵塞，降低產(chǎn)水量，因此應(yīng)根據(jù)產(chǎn)水量的大小及時(shí)的對(duì)膜表面進(jìn)行清洗，適當(dāng)延長(zhǎng)每次清洗時(shí)間，及時(shí)清洗掉膜表面污垢。三是注意膜清洗條件的優(yōu)化。根據(jù)冶金廢水的實(shí)際處理情況結(jié)合膜表面污染物的化學(xué)性質(zhì)，找到最佳的清洗劑和清洗方法。

5、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在冶金廢水深度處理工藝中，反滲透膜技術(shù)因其特有的技術(shù)優(yōu)勢(shì)得到日益廣泛的應(yīng)用。在實(shí)際的應(yīng)用中，冶金企業(yè)及技術(shù)人員應(yīng)結(jié)合冶金廢水處理的實(shí)際情況科學(xué)選擇反滲透膜，并做好反滲透裝置運(yùn)行條件的優(yōu)化以及做好反滲透膜的故障處理，這樣才能更好地發(fā)揮出反滲透膜技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，保障冶金企業(yè)環(huán)保管理目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 反滲透膜處理有色冶金酸性無(wú)機(jī)復(fù)合重金屬?gòu)U水，田曉媛，楊水蓮，王威燕，等，《水處理技術(shù)》，2014（11）

[2] 反滲透膜在污水回用深度處理工藝中的應(yīng)用，孫健，陳建平，徐志遠(yuǎn)，《石油化工安全環(huán)保技術(shù)》，2018（03）

[3] 濃水反滲透在鋼鐵廢水處理中的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，劉慧君，《冶金動(dòng)力》，2019（07）

[4] 反滲透技術(shù)在污廢水深度處理中的應(yīng)用及研究進(jìn)展，岳云波，陳白陽(yáng)，段炫彤，等，《水處理技術(shù)》，2018（01）