膜法水处理技术在工业污水回用中的应用
摘要：近几年我国水资源不断短缺，对工业企业来说，由于对水的需求较大，水源不能及时供应，企业就不能扩大规模进行生产发展。和发达国家相比，我国的工业企业也在水资源上浪费很大，单位的工业产值取水量还是赶不上发达国家。这几年发展迅速较快的一种技术就是膜分离技术，安全环保、分离效果好、操作简单而且占地小。由于水资源短缺这种状况，在工业污水处理中可以利用膜法水处理技术回用污水。基于此本文针对工业企业污水，研究了企业废水处理中的膜分离集成技术，通过具体的工程例子介绍，希望可以给相关人员提供借鉴。
我国的水资源总量虽然在世界居于第六位，但人均的占有量仅为世界人均水量的四分之一，是世界13个缺水国家之一，水资源短缺，而且水污染非常严重。当前，由于水价上涨，且工业企业用水由于用途不同，水质要求也存在差异，就导致处理水所花的费用很高。所以工业企业不断加大对城市污水的回用力度，使水的重复利用率得到提高。在对水质进行处理时，必须考虑水质要求，针对不同的装置选择不同的工艺，并结合污水处理费用，实现经济效益的最大化。本文就针对企业的不同污水，研究了膜分离集成技术在处理企业废水方面的应用，以及用工程例子加以说明。
1工业污水回用常用的技术分析
1.1物化技术物理化学处理法是常用的污水处理技术，主要有活性炭吸附、过滤混凝沉淀等工艺。相比生物法物理化学法更适合较小规模的污水处理工程，其在整个污水处理过程中投资较大，且水质会随着物理化学药剂的变化而变化。优点为流程短、运行管理方便、简单，占地空间小。
(1)活性炭吸附法。在对污水进行深度处理时，由于活性炭吸附法的吸附剂可重复利用、适应范围很广、回收有用的物料可以得到回用以及处理水质的效果较好等，就广泛地应用在深度处理中。当前，国外比如欧洲在很多的水厂都用的是BAC技术，但是这种技术存在缺陷，如操作较复杂、预处理要求比较高、系统很庞大以及运行的费用比较高等，所以在未来的发展中将BAC结合有关预处理措施，使处理效果更好。
(2)过滤吸附。过滤吸附就是水中悬浮的杂质以及干扰物通过粒状的滤料层过滤，得到比较清澈水质的过程。当在后续进行消毒时，就会效率很高而且使用消毒剂的量得到降低，可以结合生物脱氮法进行。我国贾建军等人在回用中水处理试验中过滤器利用的是纤维球，结果表明可行，经过处理的污水各项指标都达到了我国中水回用的相关要求，如SS、NH3-N、浊度以及COD等。
1.2膜分离法膜处理法既离不开生物处理技术的支持也离不开物理化学处理技术的配合。膜处理技术是采用膜技术来进行中水处理，并且使得中水水质达到一定标准的新型技术。目前采用的膜处理法主要有微滤、纳滤、超滤、渗析、反渗透、电渗析等，其处理效果好、且占地面积小、能耗低、易于操作和管理。研究表明，应用膜生物反应器来进行污水处理，可使难降解物质在反应器中停留时间更长，其去除效果更好，还能够起到二沉池的作用，可防菌和澄清污水。在同一中水工程中与物理化学和生物技术相比，膜生物反应器在不增加反应器容量的前提下，能够处理更多的污水，且水质会更好。例如反渗透膜，其处理城市污水厂二级出水，脱盐率可达90%以上，水的回收率在75%左右，COD和BOD去除率在85%左右，细菌去除率在90%以上。其缺点是投资相对较大，且有膜污染的问题，这些缺点一直困扰着膜处理技术的实际应用。
1.3生物处理技术生物处理法有优势也有缺陷。成本比较低，出水后的水质较好以及处理有机物效率高等;但有特定的适用地区、运行过程较复杂而且对原水水质要求很高。
(1)好氧生物处理法。此法可以实现有机物经过处理后，对环境没有污染而且稳定。也就是要有游离氧存在，去除好氧微生物的方法。水中有机物很多都受到污染，微生物在好氧代谢时是营养源。所以当处理于生物污水时可以应用好氧生物法。
(2)厌氧生物处理法。此法是在去除废水的有机物时，在无游离氧条件下，处理厌氧微生物甚至分解。我国韩红军等人利用两相分段厌氧对甲醇废水进行处理时，COD去除率为30%。而且对煤化工的废水进行处理，用了好氧、厌氧以及生物脱氮等工艺，去除NH3-N去除率接近87%，COD去除率接近96%。当产水的水质达到一级标准后，可在回用处理中利用膜处理等工艺。
1.4组合工艺联用技术在我国袁志容等人处理城市污水时利用臭氧-生物活性炭工艺深度处理，TOC去除率接近26%，UV的去除率接近58%。孔祥辉等人就在回用水进行深度处理中利用膜-生物活性炭工艺，条件是低温进行。通过对结果进行分析，膜-生物活性炭反应器处理回用水的有机物，达到了效果。UV410去除率是40%，COD去除率是33%，UV25去除率是35%。
2膜法水处理技术概述
处理水时利用膜法水处理技术。其处理主要利用逆渗透膜，英文就是RO，此技术最早是在美国的20世纪60年代，太空总署为了解决宇宙飞船中宇航员的饮用水以及载水问题，经过多年的研发而出现的高科技产品。如今广泛地应用在在很多的行业。
原理就是由于逆渗透膜在施压下，溶液中的溶质以及溶剂就会分离。逆渗透膜过滤孔径仅为0.0001μm，众所周知，渗透只是物理现象，逆渗透当在水中有盐的情况下，就要施加比自然渗透压力更大的压力，这样浓度高的水就会流入到浓度低的一方，有盐水分子就会因为压力而到膜的另一端，得到纯水，如果是其它杂质就会压到膜的另一边。
3膜法水处理技术在工业污水回用中的应用
某石化炼油厂在污水去除盐时，回收利用中采用膜法“超滤结合反渗透”以及“膜法装置滤结合反渗透”，最重要的就是处理污水利用除盐装置直接用于锅炉补给水。实现污水回用。设计反渗透产水规模410m3/h，超滤产水规模560m3/h。
3.1流程西区输来回用污水会流入到300m3的原水罐里，接下来经过原水提升泵进入到可以去除胶体以及细菌等的超滤装置中，当超滤出水的水质满足反渗透装置进水时，将还原剂和阻垢剂投入到超滤出水口经高压泵加压后进到可以去除溶解盐类的反渗透装置中，反渗透产水再进入原有离子交换系统进一步除盐后用于锅炉补给水。如图1为“超滤+反渗透”膜法工艺流程图。
3.2主要设备的设计参数(1)超滤装置。在系统设计时取10套超滤装置，在控制上都是自动化的。处理量每小时为560m3，产水的浊度小于等于2，产水SDI小于等于3，自用水率小于等于5%。超滤装置可以单独或者同时运行，一般根据用水量决定。为了确保反渗透稳定运行，在前处理中采用了OMEXELLTMSFP超滤膜。由于它的寿命长、过滤的精度较高以及亲水性良好，胶体以及悬浮物得到去除。OMEXELLTMSFP超滤膜，利用PVDF材料，利用中空纤维结构，耐受性强，微生物就不会繁殖。采用外压式结构不易堵塞，清洗装置就很彻底。
(2)反渗装置。在设计该反渗透装置时，用DOW的BW30-365FR抗污染膜的反渗透膜，进行一级二段排列，由于具有众多优点，如吸附有机物的能力较弱、膜元件可以得到较长的使用时间、亲水效果好以及膜清洗费用降低等。装置取4套，产水量为410m3/h，每一套的产水为103m3/h，脱盐率大于等于98%，回收率大于等于75%。
(3)工艺辅助系统。①氧化剂的加药装置，为了以免在超滤膜上会有微生物进行繁殖如细菌等，为了去除这些有机物，就要将氧化剂投到超滤进水和反洗水中;②还原剂的装置，为了对反渗透膜进行保护，使水中具有氧化性质的物质进行还原，就要将还原剂投入到反渗透进水中;③阻垢剂的加药装置，为了以免膜元件有污垢，阻垢剂要加到反渗透进水中。
3.3运行情况该项目于2004年11月初通过某石化公司经过验收后，并应用到工业中进行连续生产，截止到现在该装置都在稳定的运行且运行十分稳定。
运行中重要的指标是：(1)超滤的装置，回收率超于95%，2.5产水浊度<产水的SDI<0.2NTU，装置的回收率≥95%;(2)对装置反渗透每一套的产水量是103m3/h，回收率≥75%，脱盐率>98%，产水CODMn<1mg/L。
3.4技术经济分析
采用膜法水处理技术，对回用污水进行除盐后用于锅炉补给水，代替了原来一直使用的新鲜水(地表水)，设计新鲜水取用量比原来减少500m3/h(4000000m3/年)，外排污水量减少400m3/h(3200000m3/年)。
4结语
总之，对水质要进行回用，但是经过单一的生化技术或物化处理达不到要求，在对工业废水处理中，可以利用膜法水处理技术结合其它的技术，废水就可以得到回用。此种技术对市政的污水同样具有应用广泛性，可以在后续运行以及维护上降低投入的成本。得到的水质也较好，而且效率高，因此应用非常广泛。
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