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反滲透技術在高礦化度廢水處理中的應用

      作為21世紀水處理領域的關鍵技術，以反滲透（RO）為核心的膜分離技術因其高效、占地面積小、產水水質高、運行可靠、易實現自動控制和集成化等優勢，為獲得高品質的再生水提供了重要的技術保障。

      1、RO膜分離技術

      RO膜分離技術是以膜兩側靜壓差為推動力，以水分子為代表的小分子溶劑在克服滲透壓的情況下通過RO膜從而實現與雜質分離的膜過程。該技術操作壓力一般在1.5～10.5MPa，可以截留1～10A的小分子雜質，主要應用于水處理中。RO作為關鍵性設備，可以去除水中97%以上溶解性無機物、99%相對分子量300及以上的有機物、99%以上包括細菌在內的各種微粒及95%SiO2。

      然而，在實際應用中，RO膜分離技術的廣泛推廣受到了過高的運行成本的制約。一方面是由于RO系統操作壓力高、能耗大，另一方面，膜污染不僅導致操作壓力進一步加大、脫鹽率下降，甚至需要頻繁更換價格昂貴的RO膜元件。在高壓下運行時，進水中的懸浮物容易堆積在RO膜表面形成濾餅層，溶解性有機物則可能吸附于膜面形成凝膠層，微生物或者其它膠體類物質等會依附于膜面，導致一系列有機污染、微生物污染和無機污染。以水回收率50%～75%為例，其RO濃水中鹽離子含量約為進水的2～4倍，膜表面產生的凝膠層或濾餅層還會大大降低Ca2+、Mg2+等難溶無機離子的溶度積。

      為了充分發揮RO的技術優勢，進水必須經過嚴格的預處理，一般控制RO進水的濁度小于1NTU、污泥污染指數（SDI）小于5。在運行中還要通過調節進水pH或投加阻垢劑等方法以防止膜表面產生結垢污染。

      2、RO膜分離技術在污廢水處理中的應用

      2.1 高礦化度廢水處理中的應用

      高礦化度礦井水是一種具有高礦化度、含有大量離子如Ca2+、Mg2+、K+、Na+、Cl-、SO42-、HCO3-的廢水。其特點是平均礦化度在1000mg/L以上，SS中有機成分少，COD低于1.5mg/L。由于水資源嚴重缺乏，利用RO技術深度處理這種廢水作為生產和生活用水已被廣泛推廣。

      我們通過向礦井水中加藥絮凝、沉淀和快速過濾作為預處理，成功地去除水中絕大多數的SS，確保了RO進水濁度小于1NTU。經過RO處理后，水中濁度去除率接近100%，脫鹽率達到96%，產水達到了飲用水水質標準，處理成本約為5.17元/m3。

      同時，考慮到高礦化度礦井水中鐵、錳含量較高，且高濃度的Ca2+、SO42-離子可能在RO膜表面形成難以清除的CaSO4垢污染，我們采用了曝氣氧化、調節pH和加入PAM和PAC等預處理措施，使Ca2+和Fe3+生成沉淀，并在澄清池中去除。此外，我們還通過錳砂濾池進一步將出水中的Mn2+降低到0.04mg/L。

      超濾（UF）對大分子有機物、病原體及懸浮物具有較強的截留作用。通過對高礦化度礦進水經RO技術處理用于生活飲用水的工程案例進行整理，我們得出以下結論：

      當原水中SS小于50mg/L時，可采用微絮凝直接過濾作為RO的預處理；

      當SS大于50mg/L時，則需采用絮凝、沉淀、過濾作為RO的預處理。當Fe含量超過0.3mg/L時，需要采用錳砂濾池進行除鐵、過濾。

      當有機物含量較高時，需采用氯氧化、混凝、沉淀、過濾、活性炭吸附技術做預處理。當碳酸鹽硬度較高時，為防止在RO膜表面產生CaCO3沉淀污染，預處理工藝中需增加離子交換和脫CO2技術。對于其它難溶鹽，可在RO進水前添加阻垢劑處理。

      當硅酸鹽含量較高時，可在絮凝階段投加石灰乳或MgO。

      2.1.2 冶金行業廢水處理

      鋼鐵工業作為高耗水、高污染的資源型產業，其耗水量已占全國工業總耗水量的14%。為了減少噸鋼耗新水量，減少廢水排放，已在冶金行業大力推行對鋼鐵工業廢水進行深度處理回用于生產和生活。

      鋼鐵工業廢水水質成分復雜，各項指標波動較大，尤其Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、SO42-、F-及SiO2等含量均較高。如果不先對高價金屬離子進行預脫出，RO膜將會面臨嚴重的無機污染。

      針對經過二級生化處理后的太鋼廢水，首先利用曝氣池曝氣氧化，使Fe2+氧化為Fe3+，同時投加NaClO提高對水體中Fe2+的氧化能力及殺菌效果。出水加石灰乳調節pH，添加PAM和PAC進行絮凝，再經沉淀、快速過濾及活性炭吸附，進一步去除水中的有機物、余氯、重金屬離子等。

      出水經UF處理后，加還原劑、阻垢劑及酸后進入RO系統。其中，添加NaSO3還原劑的目的是防止水中余氯氧化芳香聚酰胺材質的RO膜。最終，一級RO主要去除水中大部分的溶解鹽類、膠體、有機物等，產水一部分用作鋼廠工藝用水，另一部分加堿后經二級反滲透、離子交換系統處理，用于高壓鍋爐補給水。

      在預處理澄清池中聯合投加粉末活性炭和石灰乳，可以有效降低冶金工業廢水中60%～70%的有機物和油類及部分Ca2+、Ba2+等高價離子，水中的SS和膠體物質去除近90%。這可以預防水中高濃度的SO42-、F（最高含量分別為-402mg/L和3.96mg/L）在RO膜表面形成CaSO4、BaSO4和CaF2沉淀污染。

      值得注意的是，活性炭雖然對有機物和SS吸附效果較好，但屬于非選擇性吸附，在富含SS的污廢水前期預處理中使用，其高用量以及高價格勢必增大水處理成本。因此，一般只限用于工程應急使用。

      結語：

      格林環保是一家專業從事工業污水/廢氣處理設備制造、項目設計建設、智能運維、技術咨詢服務的環保管家綜合服務商，是國家高新技術企業。我們專注環保水治理23年，資質齊全，服務專業，擁有多年經驗，可以幫您解決污水處理中的眾多難題，是多家企業的選擇，如果您有相關需求或者合作，歡迎致電詳談。

      下期繼續分享反滲透技術在難降解有機污廢水處理中的應用，敬請期待。

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