反滲透在污水回用中的可行性試驗

反滲透在污水回用中的可行性試驗研究摘要用反滲透對混凝、沉淀、過濾、消毒處理的回用水進行再處理，結(jié)果表明：對Cl-、電導(dǎo)率、CODMn、濁度、硬度、SO42-、NH3-N的去除率分別達到96.7%，98.3%、84.4%、96.1%、99.4%、99.4%、86.1%。用反滲透可制取優(yōu)質(zhì)回用水。另外,文章對反滲透制取回用水的意義和技術(shù)經(jīng)濟進行了較為詳盡的分析。關(guān)鍵詞反滲透除氯電導(dǎo)率污水回用循環(huán)冷卻水ExperimentalstudyontheapplicationofreverseosmosisinwastewaterreuseAbstractAnexperimentofretreatmentofreusedwaterfromflocculation,precipitation,filtrationanddisinfectionprocessbyreverseosmosistechnology,theresultsindicatethatROcanreduceCl-96.7%,conductivity98.3%,.CODMn84.4%,turbidity96.1%,hardness99.4%,SO42-99.4%andNH3-N86.1%.UsingROcanproducehighqualityreusedwater.Inaddition,thispaperpresentsthesignificanceofretreatmentofreusedwaterbyROandthetechnicallyeconomicalanalysis.Keywordsreverseosmosis,reduceCl-;conductivity;wastewaterreuse,circulatingcoolingwater工業(yè)用水總水量中，冷卻水占很大比重，特別是某些石油化工企業(yè)和大型工業(yè)企業(yè)，幾乎占總用水量的80～90%。這樣，節(jié)約冷卻水用量就成為這些部門的首要目標。調(diào)查某大型石化企業(yè)，其主要裝置的循環(huán)冷卻水的濃縮倍數(shù)平均為3.34，補充水量約1161.8—1647.7T/H，加上其它非主要裝置會略大于這個量。所以污水回用作循環(huán)冷卻水的應(yīng)用前景廣闊。在污水回用中試中,通過對出水水質(zhì)詳細的分析發(fā)現(xiàn)，所有指標都達到中國雜用水水質(zhì)標準[1]、中國污水回用設(shè)計規(guī)范推薦標準[2]和中國循環(huán)冷卻水處理設(shè)計規(guī)范標準[3]。但其中的Cl-和電導(dǎo)率偏高（也達到上述標準）。如果把這種水用作循環(huán)冷卻水，容易引起熱交換器、管道等的腐蝕，影響濃縮倍數(shù)的提高。去除Cl-提高濃縮倍數(shù)的主要方法有反滲透法、電滲析法、離子交換法等，通過分析比較，我們進行了反滲透[ReverseOsmosis(RO)]試驗。1試驗裝置與方法1.1試驗裝置和入水水質(zhì)反滲透試驗裝置一套,包括:芳香聚酰胺反滲透卷式膜Φ4英寸×1米一個,10L活性炭不銹鋼過濾筒一個,高壓泵一臺(DPVF-2-200型，流量0.6L/S，功率2.2KW)，增壓泵一臺（DELTA1005型，壓頭25M，1.1KW），保安過濾器一個（內(nèi)裝蜂窩過濾器2個）。以及其他輔助儀表設(shè)備。試驗系統(tǒng)建成后，連續(xù)進水1個星期，測定反滲透裝置進水和處理出水的各項指標，考察反滲透器的處理效果。試驗用水直接取自經(jīng)過混凝、沉淀、過濾、消毒處理的回用水。1.2檢測項目及分析方法參照國家環(huán)?？偩值耐扑]方法進行測定，見表1。表1主要分析項目及分析方法分析項目分析方法儀器型號PHCODMn濁度PH計酸性法濁度儀PHS-3C型散射式濁度儀NH3-N分光光度法722型電導(dǎo)率電導(dǎo)儀DDS-16硬度EDTA滴定法Cl-硝酸銀滴定法SO42-鉻酸鋇分光光度法法溫度溫度計2結(jié)果與討論2.1對各項指標的去處效果回用水進入反滲透裝置，其中的溶劑即所需制備的循環(huán)冷卻水在高壓泵和增壓泵的作用下透過聚酰胺膜，進入膜的低壓區(qū)，而其它成分被阻留在膜的高壓側(cè)得到濃縮。反滲透各項指標的平均去處效果見表2。表2反滲透各項指標的平均去除效果樣品Cl-(mg/L)電導(dǎo)率(μS/ccm)CODMn(mmg/L)濁度(NTU)硬度(mg/L))SO42-(mg/L)NH3-N(mg/L)PH溫度(℃)進水262245711.440.86262.23485.437.730.7濃縮液649517315.090.80367.379311.77.832.9透過液8.6841.41.780.0331.452.130.756.633.1去除率(%)96.798.384.496.199.499.486.1//從表2可以看出，透過液的各項指標都很低，處理出水水質(zhì)很好。兩價離子SO42-去除率最高，達到99.4%，一價離子Cl-的去除率也達到96.7%，反滲透對兩價離子的去除率高于一價離子，原因是二價離子所帶電荷較多，由于電性作用被截留的比例較高。電導(dǎo)率主要是由兩價離子和一價離子共同貢獻的，所以去除率介于二者之間，達到98.3%。CODMn的去處率為84.4%，這是因為CODMn主要是由有機物貢獻的，其中有許多不帶電的有機小分子，容易透過膜，因此去除率相對較低。NH3-N主要由NH3和NH4+兩部分組成，所以其去除率在一價離子和不帶電的分子之間，為86.1%。透過液的PH值小于進水，且與電導(dǎo)和硬度等綜合指標一致，這是由于水中存在碳酸鹽的如下平衡系統(tǒng)：CO2＋H2O=H2CO3=H++HCO3-=2H++CO32-。當用膜處理回用水時，由于H+透過膜的能力高于CO32-和HCO3-，故出水的PH值比進水較低。2.2連續(xù)運行試驗為了評價反滲透裝置的性能，試驗連續(xù)進行一個多星期（平均每天測定3次），結(jié)果見圖1。分析發(fā)現(xiàn)，反滲透裝置具有穩(wěn)定的處理效果。以往反滲透凈水工藝的研究表明[4]，RO透過液電導(dǎo)率與進水電導(dǎo)率有關(guān)，它隨進水電導(dǎo)率的改變而改變。但是，本試驗研究(a)電導(dǎo)的運行試驗結(jié)果顯示，在整個試驗過程中，RO去除電導(dǎo)率基本保持平衡，去除率集中在98%上下，這也從另一個角度說明該RO裝置具有穩(wěn)定的脫鹽性能。在(b)Cl-的運行試驗中，Cl-被膜大量截留，解決了回用水Cl-偏高的問題。Cl-是比較安全的，對膜壽命沒有負面作用，也不產(chǎn)生不溶性鹽類。由于氯離子比大多數(shù)陰離子容易透過RO膜，故它是主要的透過離子之一。由(c)CODMn運行試驗結(jié)果可以看出，隨著進水CODMn升高，透過液CODMn也有升高的趨勢，這與之前對CODMn的組成分析是一致的。不僅如此，在流速增大的情況下，膜表面的沉積層會變薄，膜對有機污染物的截流率也會下降[5]。(d)濁度的運行試驗結(jié)果也相當好，雖然進水的濁度變化較大，出水基本保持穩(wěn)定。圖1連續(xù)運行試驗結(jié)果表3列出了連續(xù)運行中反滲透透水量和水的回收率的每天平均值，以及反滲透進出口壓力平均值。從表3可以看出：連續(xù)運行的透水量和水的回收率均未見明顯衰減，反滲透壓力無明顯增加，即反滲透的性能未衰減。表3連續(xù)運行的透水量、回收率和運行壓力表時間（日）透水量（L/H）回收率（%）反滲透壓力（MPPa）130055.61.33225054.91.38324355.31.34426058.71.33524541.91.38624348.71.42724359.51.42825052.81.413技術(shù)經(jīng)濟分析反滲透系統(tǒng)以1萬噸產(chǎn)水量計算，再換算到每噸水的產(chǎn)水成本。RO系統(tǒng)含有NaHSO3注入泵，阻垢劑注入泵，精密濾器，高壓泵，反滲透膜組件，及控制系統(tǒng)。3.1各物料消耗（以每噸成品水計）電：0.888KWHNaHSO3：1.37g阻垢劑（FMC）2.88g精密濾芯更換年限：三個月反滲透膜更換年限三年工人工資：20人×20000元/年（全系統(tǒng)）設(shè)備折舊率（以10年計）：10%3.2計算依據(jù)：電：0.61元/KWHNaHSO3：40元/kg反滲透膜元件單價6600元/支精密濾芯單價75元/支設(shè)備總投資700萬元（反滲透系統(tǒng)）設(shè)備年工作時間：300天3.3系統(tǒng)運行成本計算結(jié)果（元/m3）電0.542NaHSO3：0.055FMC阻垢劑：0.173膜元件、濾芯耗品：0.232×1.1+0.022=0.277人工費0.09折舊：0.233合計1.37本試驗反滲透的產(chǎn)水成本是1.37元/噸水。反滲透制水成本比較高，但水質(zhì)有極大的提高。反滲透水用作循環(huán)冷卻水，濃縮倍數(shù)可大大提高，即可大量節(jié)約工業(yè)用水，對熱交換器，管道等的腐蝕大大減少，結(jié)垢幾乎不會產(chǎn)生，水處理藥劑也減少。4結(jié)論=1\*GB3①在污水回用中，可用反滲透法制取優(yōu)質(zhì)回用水，特別是回用作循環(huán)冷卻水時，可大大提高濃縮倍數(shù)，節(jié)約水資源，減少排放水。另外，可減少水處理藥劑的費用。=2\*GB3②反滲透法處理費用較高，產(chǎn)水成本為1.37元/噸水。=3\*GB3③綜合考慮利弊，在污水回用中有些要求較高的工藝用水、部分冷卻水可用反滲透水，而澆花、馬路沖洗水、壓濾機沖