鋼鐵企業(yè)廢水回用反滲透膜污染原因分析與處理

武艇鷹

摘 要：隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，在工業(yè)領(lǐng)域中反滲透技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，目前已經(jīng)從開始的海水淡化、苦咸水脫鹽以及純水制備向工業(yè)廢水處理、回用等更加環(huán)保的領(lǐng)域發(fā)展。鋼鐵企業(yè)是廢水排放大戶，具備排水量大、濁度高以及污染物成分復(fù)雜等特點(diǎn)，需要采用經(jīng)濟(jì)有效的回用技術(shù)來回收?，F(xiàn)有的回用技術(shù)中常用到反滲透，基于此，本文主要對鋼鐵企業(yè)廢水回用反滲透膜污染原因與處理進(jìn)行研究和分析。

關(guān)鍵詞：鋼鐵企業(yè)廢水回用；反滲透膜污染；處理

一、鋼鐵企業(yè)深度處理工藝

在2013年，某一鋼鐵企業(yè)投入使用了廢水深度處理項(xiàng)目，下面主要對處理系統(tǒng)中反滲透膜產(chǎn)生污染的原因進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的解決措施。

二、深度水處理系統(tǒng)存在的問題

（1）對于深度水處理系統(tǒng)中的反滲透膜，在使用以來每星期維護(hù)清洗一次，每三個(gè)月采用酸性化學(xué)清洗一次。

（2）在設(shè)備使用了4年之后，處理系統(tǒng)的進(jìn)口壓力、脫鹽效率都受到了影響，進(jìn)而影響到了處理系統(tǒng)的處理效率和質(zhì)量。

（3）經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，知道污染是由于反滲透膜造成的，通過膜清洗，消除了該問題。

三、造成膜污染的原因分析

膜污染一般反映在膜通量下降以及分離率的降低，往往導(dǎo)致反滲透設(shè)備運(yùn)行壓差高，出力降低。膜污染通常由微生物吸附和生長污染、大分子顆粒物附著污染和無機(jī)物沉淀污染幾種類型共同作用的結(jié)果。具體原因大致可以分為以下幾點(diǎn)：

（一）膜自身性質(zhì)對膜污染的影響

膜自身性質(zhì)是指包括膜所使用材料理化特性、結(jié)構(gòu)性特點(diǎn)以及膜組件類型特征等。常用膜材料之一的聚酰胺復(fù)合膜雖然具有使用壓力低、脫鹽率高、通量高、穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但與醋酸纖維素膜相比不耐氯和氧化劑，抗結(jié)垢性能也不如醋酸纖維素膜。疏水性膜除鹽能力較強(qiáng)，但除有機(jī)物能力弱，比親水膜更易堵塞；膜組件結(jié)構(gòu)不同抗污染能力也不同，板框式結(jié)構(gòu)抗污染能力最強(qiáng)，圓管式、中空纖維式則相對較弱。因此，不同水質(zhì)條件下，對膜使用根據(jù)具體需求具體選擇，以減少使用過程中膜污染的頻率。

（二）水質(zhì)與膜污染

水質(zhì)對膜污染因水質(zhì)不同預(yù)防方式各不相同，小分子有機(jī)物對膜污染主要是其與膜相互之間形成氫鍵吸附于膜面，降低了滲透面積從而使膜通量下降。膠體難以穿過滲透膜，在膜表面被截留吸附，當(dāng)進(jìn)水SDI指標(biāo)控制不當(dāng)時(shí)往往在滲透膜表面形成半膠束污垢導(dǎo)致膜污染。微生物對膜污染通常為細(xì)菌、生物膜、藻類和真菌。細(xì)菌可以將醋酸纖維為營養(yǎng)物質(zhì)消化，因而醋酸膜易受細(xì)菌的侵蝕；對于復(fù)合膜，雖不易被細(xì)菌侵害，但各種微生物被吸附到膜面并在膜面生長，各種粘膜會(huì)造成膜的污堵，其代謝產(chǎn)生的聚合物也會(huì)在膜面形成生物質(zhì)膜，導(dǎo)致膜污染。

（三）工作條件與膜污染

膜的工作條件主要影響因素有溫度、壓力、pH、剪切速率等。隨水溫升高分子運(yùn)動(dòng)能力增強(qiáng)，膜通量增加，但膜穩(wěn)定性越差，使用壽命隨之縮短，因此一般膜工作允許溫度在5～45℃，最佳溫度要求在20～35℃。隨施加壓力的增加，水的滲透速度將會(huì)加快，膜通量隨之增加，但膠體在膜面沉積趨勢會(huì)越來越強(qiáng)。當(dāng)溶質(zhì)與膜具有強(qiáng)的親和力時(shí)，提高壓力將增加膜孔內(nèi)溶質(zhì)分子的流動(dòng)性，產(chǎn)生的對流剪切力使溶質(zhì)分子穿透膜，導(dǎo)致膜分離率降低。剪切速率大時(shí)質(zhì)量傳遞快，濃差極化弱，膜通量高，且膜通量降低緩慢；但膜通量越大，水壓力停留時(shí)間增加，膜面的污垢層會(huì)越緊密，膜通量降低越快。

四、解決反滲透膜污堵問題的措施

（一）使用具備抵抗污染或者改性的膜

抵抗污染的膜有兩種，其一膜具備更寬的流通通道，不容易造成堵塞情況，能夠抵抗污染，這種類型的膜在純水制作和選取中不適宜使用；還有一種是對膜的表面進(jìn)行改性，根據(jù)水的質(zhì)量進(jìn)行電性（負(fù)電性、正電性以及中性）膜進(jìn)行選擇，還應(yīng)該按照電性同性相斥的工作原理促使具備特定性質(zhì)的污染物質(zhì)不容易沉淀和積累在膜的表面，確?？刮廴镜奶匦缘玫綄?shí)現(xiàn)。

（二）針對水質(zhì)加強(qiáng)預(yù)處理

原水中能夠?qū)е履の廴镜奈镔|(zhì)物含量較高，不滿足膜要求的進(jìn)水條件，需進(jìn)行預(yù)處理，將造成膜污染的物質(zhì)最大化降低或去除，從而降低反滲透膜污染的趨勢。導(dǎo)致膜污染堵塞的主要原因有殺菌不徹底、膜系統(tǒng)入口濁度高以及入口SDI值大。對于微生物類，可以使用氯化、臭氧殺菌或使用殺菌劑，但使用過程中注意游離氯會(huì)對膜造成永久性傷害；對有機(jī)物、懸浮物和膠體等，可通過澄清、沉淀、過濾或活性炭吸附、絮凝微濾、超濾等方法去除，降低膜入口濁度和SDI值；對于易結(jié)垢鹽類，可使用阻垢劑進(jìn)行處理，處理過程注意阻垢劑作為富營養(yǎng)物質(zhì)易促進(jìn)細(xì)菌繁殖。

（三）優(yōu)化膜組件工作環(huán)境

在膜元件操作過程中，要根據(jù)膜元件廠商對膜的操作條件的要求嚴(yán)格控制膜元件工作環(huán)境，在具體應(yīng)用過程中，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)一步對操作參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以延長膜的使用壽命，降低生產(chǎn)費(fèi)用。

（四）膜污染后的清洗

膜污染只能降低而無法完全避免，對膜進(jìn)行科學(xué)的清洗可延長膜的使用壽命。在具體的清洗過程中，要根據(jù)實(shí)際情況參考膜手冊來完成。例如：面對重有機(jī)物污染，清洗液中適度的增加三聚磷酸鈉藥劑量，能使清洗效果更佳。

五、結(jié)語

總之，為了更好地降低膜污染對水處理的影響，前期設(shè)計(jì)時(shí)要充分分析水質(zhì)，制定合理的處理工藝，并選擇合適的反滲透膜，若使用過程中出現(xiàn)膜污染，也要弄清膜污染出現(xiàn)的原因，才能采取有針對性的措施加以解決。

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