反滲透水處理設(shè)備在工業(yè)污水處理中的應(yīng)用

摘要：反滲透是一種膜分離技術(shù)，包含過濾、凈化等一系列物理過程，具有處理效率高、可靠性強(qiáng)等特點，廣泛應(yīng)用于工業(yè)污水處理。基于此，闡述反滲透水處理設(shè)備的基本組成和工作原理，分析反滲透水處理設(shè)備在工業(yè)污水處理應(yīng)用中常見的膜污染和密封圈失效問題，最后根據(jù)存在的問題提出有效的解決對策，以供參考。

關(guān)鍵詞：反滲透水處理設(shè)備；工業(yè)污水；污水處理

中圖分類號：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）12-0-0372

Application of Reverse Osmosis Water Treatment Equipment in Industrial Sewage Treatment

QIU Yue

（Guangxi Hualei New Material Co.， Ltd.， Baise 531400， China）

Abstract： Reverse osmosis is a membrane separation technology that involves a series of physical processes such as filtration and purification. It has the characteristics of high treatment efficiency and strong reliability， and is widely used in industrial wastewater treatment. Based on this， this article elaborates on the basic composition and working principle of reverse osmosis water treatment equipment， analyzes the common problems of membrane fouling and sealing ring failure in the application of reverse osmosis water treatment equipment in industrial wastewater treatment， and finally proposes effective solutions based on the existing problems for reference.

Keywords： reverse osmosis water treatment equipment; industrial sewage; sewage treatment

工業(yè)污水含有大量的有機(jī)物、重金屬、微生物以及其他有毒有害物質(zhì)，污水直接排放會導(dǎo)致嚴(yán)重的水體污染、土壤退化以及生態(tài)系統(tǒng)失衡等問題，因此高效處理和凈化工業(yè)污水至關(guān)重要。反滲透水處理設(shè)備是一種利用反滲透技術(shù)來過濾水中雜質(zhì)的設(shè)備，是一種高效的水處理技術(shù)，具有高效、可靠、節(jié)能等優(yōu)點，常用于處理工業(yè)污水[1]。與傳統(tǒng)的化學(xué)處理方法相比，反滲透技術(shù)不產(chǎn)生二次污染，處理過程更為環(huán)保，同時能夠節(jié)約能源和化學(xué)藥劑，降低運營成本。本研究分析了反滲透水處理設(shè)備在工業(yè)污水治理中的應(yīng)用。

1 反滲透水處理設(shè)備及工作原理

反滲透水處理設(shè)備可以應(yīng)用于電子、化工、制藥、紡織、食品加工等領(lǐng)域的污水處理，出水電導(dǎo)率在0.055～10.000 μS/cm。其基本工作原理是利用選擇性膜的特性，通過施加壓力，使水分子從原水自然流向凈化水的方向。反滲透原理如圖1所示。

反滲透水處理設(shè)備主要由反滲透（Reverse Osmosis，RO）膜系統(tǒng)、隔欄裝置、加藥裝置以及超濾系統(tǒng)構(gòu)成。RO膜是反滲透水處理設(shè)備的核心組件，其材質(zhì)和性能直接影響設(shè)備的凈化效率和運行穩(wěn)定性；隔欄裝置通常由3層空隙的隔欄組成，直徑分別為5、9、16 mm，用于支撐和保護(hù)RO膜系統(tǒng)，防止膜元件受到外部環(huán)境的污染；加藥裝置用于在處理過程中向水中加入化學(xué)藥劑，以控制水的pH值，防止膜污染、預(yù)防微生物生長等；超濾系統(tǒng)通常與RO膜系統(tǒng)配套使用，用于進(jìn)一步過濾水中的微小顆粒、細(xì)菌、病毒等，以提高水的純度和安全性。

2 反滲透水處理設(shè)備在工業(yè)污水處理應(yīng)用中的常見問題

2.1 常見RO膜材料問題

常見的RO膜材料有醋酸纖維素膜、聚酰胺膜、復(fù)合膜。醋酸纖維素膜具有良好的生物相容性和生物降解性，對環(huán)境友好，對水中微生物的阻隔效果好，同時具有較高的水通量和較低的能耗；聚酰胺膜具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度及熱穩(wěn)定性，能夠有效阻隔水中的溶解性鹽類、有機(jī)物及微生物等污染物；復(fù)合膜是由兩種或多種材料組成的多層結(jié)構(gòu)膜材料，常見的復(fù)合膜包括聚酰胺/聚醚硫醚膜、聚酰胺/聚酰胺膜等[2]。復(fù)合膜綜合了各種材料的優(yōu)點，具有高的分離效率、較低的能耗以及良好的機(jī)械性能，適用于水質(zhì)要求較高的場合。

2.2 RO膜的污染

RO膜的污染物種類繁多，如膠體顆粒物污染、無機(jī)鹽污染和微生物污染。

2.2.1 微生物污染

反滲透運行中，水溫度通常控制在25 ℃左右，水中營養(yǎng)物質(zhì)不斷富集在膜元件中，為微生物生長提供了溫床，導(dǎo)致微生物快速繁殖，進(jìn)而形成生物膜。該膜層具有較強(qiáng)的黏附性，影響了膜的滲透性，增加了RO膜進(jìn)水壓力和運行壓差。同時，生物膜不易受化學(xué)藥劑的影響，加大了膜的清洗難度。

2.2.2 無機(jī)物污染

無機(jī)物污染是指來自污水中的一些難溶鹽類物質(zhì)，在膜元件內(nèi)被濃縮，隨著濃度的不斷加大，就沉積在RO膜表面，出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象。在反滲透運行中，膜表面會有一層邊界層，水通過膜進(jìn)入另一側(cè)，一些離子被截留，經(jīng)過長時間的累積導(dǎo)致邊界層中的鹽濃度增大，當(dāng)達(dá)到其飽和濃度后便會出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象。

2.2.3 膠體及顆粒物污染

膜元件遭受膠體及顆粒物污染時，會大大降低淡水產(chǎn)量，甚至還會降低脫鹽率。膠體污染的主要原因是水中的二氧化硅成分水解生產(chǎn)硅酸，硅酸在水中的溶解度極低，難以通過前端過濾系統(tǒng)濾除。另外，隨著金屬離子的濃縮，金屬氫氧化物沉積。顆粒物污染的主要原因是過濾器發(fā)生故障，會使得顆粒污染物進(jìn)入系統(tǒng)，導(dǎo)致RO膜性能下降，還可能損壞膜層。

3 反滲透水處理設(shè)備問題的有效解決對策

3.1 優(yōu)化RO膜清洗方案

膜清洗是降低膜污染的重要技術(shù)手段之一。常規(guī)的化學(xué)清洗效果不佳，嚴(yán)重影響設(shè)備的運行效果，而清洗過于頻繁也會加快膜的劣化。因此，技術(shù)人員不斷優(yōu)化清洗方案，進(jìn)一步提升膜清洗效果，減少膜的生物污染、無機(jī)物污染及膠體顆粒物污染，延長RO膜的使用壽命。

3.1.1 藥劑清洗方案

持續(xù)監(jiān)測RO膜運行數(shù)據(jù)，當(dāng)進(jìn)水與濃水標(biāo)準(zhǔn)壓差超過15%時，需要清洗RO膜。常見的在線清洗和離線清洗均通過化學(xué)藥劑實現(xiàn)。例如：無機(jī)鹽垢的清洗藥劑為0.2%的HCL、0.5%的H3PO4、2.0%的檸檬酸；硫酸鹽垢的清洗藥劑為0.1%的NaOH或1.0%的乙二胺四乙酸四鈉鹽；金屬氧化物的清洗藥劑為0.5%的H3PO4、1.0%的Na2S2O4或2.0%的檸檬酸；無機(jī)膠體清洗藥劑為0.1%的NaOH或1.0%的乙二胺四乙酸四鈉鹽；微生物膜清洗藥劑為0.1%的NaOH或1.0%的乙二胺四乙酸四鈉鹽；有機(jī)物先采用0.1%的NaOH清洗，再采用0.2%的HCl清洗。

3.1.2 藥劑清洗注意事項

在反滲透水處理設(shè)備的清洗過程中，需要注意以下兩點：一是應(yīng)以高流速、低壓力的方式進(jìn)行清洗，流速控制在正常流速的1.2倍以內(nèi)，進(jìn)水壓強(qiáng)控制在小于0.4 MPa的范圍內(nèi)，這種方式可以有效地清洗污染物，同時避免對RO膜造成不必要的損傷；二是清洗液的流動方向應(yīng)與正常運行時一致，避免膜表面的結(jié)垢被清洗后流向未清洗的區(qū)域，導(dǎo)致結(jié)垢重新附著。

3.2 增設(shè)預(yù)處理

工業(yè)污水含有顆粒物、有機(jī)物、微生物等雜質(zhì)，會對反滲透設(shè)備的穩(wěn)定運行造成不良影響。結(jié)合大量實踐驗證，增設(shè)預(yù)處理能夠有效解決膜頻繁清洗導(dǎo)致的膜損傷問題。目前，應(yīng)用較多的預(yù)處理方式有混凝沉淀、濾池過濾及超濾等。常見預(yù)處理手段如表1所示。

3.2.1 超濾膜的選擇

超濾膜應(yīng)用較多的為中空纖維膜，污水處理過程中常常出現(xiàn)低流速的情況，中空纖維膜獨特的中空結(jié)構(gòu)使得水可以自由地在纖維內(nèi)部流動，在低流速下也能保持較高的處理效率，相比其他類型的超濾膜，中空纖維膜具有更高的透水速率和更低的阻力，能夠有效提高處理效率，降低能耗成本。此外，中空纖維膜的透水孔徑極小，能夠形成有效的屏障，有效減少污水中的膠狀物質(zhì)、微生物、細(xì)菌等雜質(zhì)通過膜的情況。這種屏障作用使得中空纖維膜在污水處理中能夠高效地過濾出水，同時將污染物截留在膜的另一側(cè)，從而實現(xiàn)了高效凈化水質(zhì)的目標(biāo)[3]。

3.2.2 阻垢劑的選擇

阻垢劑能夠有效阻止或緩解污垢在膜表面的形成，且添加阻垢劑方式操作簡單、成本低，因此逐漸成為改善膜使用性能的一個重要方向[4]。在選擇膜阻垢劑時，可以根據(jù)水質(zhì)的不同特點和需要進(jìn)行選擇和使用，以有效防止膜的結(jié)垢、污染和降低清洗頻率，保證反滲透水處理設(shè)備正常運行。常見的阻垢劑及主要適用情況如表2所示。

3.3 優(yōu)化操作條件

生產(chǎn)廠家對膜的操作條件都有嚴(yán)格要求。例如，當(dāng)膜表面結(jié)垢后，可適當(dāng)通過降低系統(tǒng)回收率來降低離子濃度，進(jìn)而減少沉淀的產(chǎn)生。另外，可以適調(diào)節(jié)水的溫度和pH值來提高難溶鹽的溶解度，進(jìn)而減少沉淀的產(chǎn)生。但在實際應(yīng)用中，當(dāng)膜發(fā)生污染時，為保證回收率，通常會采用提高運行壓力的方式，該做法會加重膜的污染。因此，在調(diào)整參數(shù)時，要先掌握膜的性能變化，再進(jìn)行參數(shù)調(diào)整，以免加重膜的污染。

4 結(jié)論

反滲透水處理設(shè)備綜合了物理、化學(xué)、膜分離等多種技術(shù)手段，能夠簡單、快速、高效地去除顆粒物、無機(jī)物、有機(jī)物以及微生物等污染物[5]。相比傳統(tǒng)的污水處理方法，反滲透技術(shù)具有節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點，能夠更有效地利用資源，降低能源消耗并減少化學(xué)藥劑使用，從而降低了處理成本和對環(huán)境的不良影響。在工業(yè)生產(chǎn)中，應(yīng)用反滲透水處理設(shè)備，不僅能夠有效解決污水處理問題，還有利于提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

參考文獻(xiàn)

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5 冬志裕.反滲透水處理設(shè)備在工業(yè)污水處理中的應(yīng)用實踐[J].清晰世界，2023（10）：131-133.

作者簡介：邱岳（1987—），男，山西侯馬人，工程師。研究方向：水處理、電廠化學(xué)、水污染治理、環(huán)保類。