目前,我國面臨著兩方面的矛盾:一方面是水資源的過度貧乏,另一方面鋼鐵工業不斷擴大生產規模,用水量不斷增加。如何實現對于鋼廠的污水再利用,減少對于新水的損耗,實現鋼鐵企業的持續健康發展,是當前鋼鐵企業需要解決的重要問題,并且也是保護我國環境,造福子孫后代的一件大事。 鋼廠在煉鋼、冷卻等操作中會產生大量的廢水,在車間地面清洗和職工生產生活中也會生成一定的廢水,這部分污水的綜合水量較多、水質波動范圍大,并且含有較多的懸浮雜質,需要處理后才能排放或循環利用。常規的水處理技術只能減少廢水中的不容雜質以及部分重金屬的含量,卻不能滿足更高的水質要求,而反滲透技術可以取得更好的凈化效果,實現廢水的零污染排放或循環再利用,這對于水資源緊缺的我國來說,具有重要的現實意義。 1 反滲透技術的原理 反滲透技術是一種通過反滲透膜將污水中的有害鹽分、有機物等從水中分離出來的新興技術,其技術的關鍵是反滲透膜,反滲透膜是一種具有選擇透過性的高分子膜材料,它對污水中的不同成分具有不同的滲透速率,其中水分子對膜的穿透速率較高,而可溶性鹽和其他一些分子量較大的有機物對膜的滲透速率較低,從而實現了雜質與純水的滲透分離。?
2 反滲透水處理的工藝流程 在進行反滲透處理之前,必須對污水進行預處理,快速除去水中的不溶雜質,以減小后續反滲透工藝中反滲透膜的負擔,降低對反滲透膜的損壞,延長其使用壽命,并提高反滲透水處理的效率。
預處理裝置通過一系列操作實現水質的初步改善,它主要由幾下幾部分結構組成:?
(1)沉降池。通過向沉淀池中加入聚合氯化鋁等絮凝劑,以及調整水體的PH,破壞污水的膠體環境,促使一些懸浮雜質自行沉降下來。 (
2)過濾器。過濾器中一般裝有沙石、活性炭等吸附劑,可以對水中的懸浮雜質進行過濾和吸附,使不容雜質進一步減少。?
(3)去COD氧化池。氧化池可以氧化水中的還原性雜質,特別是一些有機雜質,從而降低水的COD,防止有機物對反滲透膜造成堵塞。?
(4)UF微濾系統。UF系統的核心元件是UF微濾膜,這是一種表面遍布微小細孔的滲透膜,但不同于反滲透膜,它的孔徑相對要大一些,只能攔截水中的微小不容雜質,對溶于水中的雜質沒有過濾效果。 經過預處理后的水仍然不能進行反滲透處理,還需要用阻垢劑和保安過濾裝置進行進一步的處理,然后便可以用高壓泵送入RO反滲透裝置進行凈化,通過一系列的參數調整,設置合理的污水流速和泵壓,使純水不斷的過濾出來,而可溶性鹽等雜質不斷累積和濃縮。為保障正常的產水效率和設備的正常運轉,還要即時調整泵壓,定期處理濃縮鹽水,同時做好膜的清洗工作。反滲透技術處理之后的水在完成PH調節等后續操作后就達到了排放標準或生產用水標準,可以直接排放或供其他地方循環利用。反滲透技術總的處理流程如圖1所示:
?3 反滲透處理過程中常見的問題及其對策 反滲透處理是整個水處理中的關鍵環節,直接決定產水的水質,它對預處理后的水進行深度過濾操作,將水中的可溶性雜質等也分離出來,從而使污水真正的得到凈化。經過反滲透處理后得到的水可以投入鋼廠的生產之中循環利用,大大節省了水資源,同時有效的保護了環境。但是反滲透處理系統運行一段時間后容易出現各種問題,影響反滲透系統的持續運行。
其主要問題有以下兩點:?
3.1 濃差極化現象及對策 濃差極化將會帶來以下幾點不利的影響:一是增大滲透壓,減小滲透量;二是使膜兩側的濃度差加大,使較多的可溶性鹽滲透到純水一側,降低了純水的水質;三是膜表面的高濃度雜質容易誘發結塊,使膜阻塞,不僅增加了膜的洗滌工作,而且導致膜的工作性能出現不可逆轉的降低;四是誘發膜表面的膠體玷污,因為一些膠狀物質對膜的粘附性更強,比可溶性鹽分的擴散速率還要慢,久而久之導致膜的表面被膠體玷污,降低了滲透效率。針對以上幾點問題,可以采取以下對策:一是有節制的進行反滲透處理工作,不能忙目的追求效率,要將通水工作量限制在一定的范圍內;二是掌握水的******回收率,太低的話影響水處理的效率,太高的話會增加膜的負荷,最終也會降低水處理的效率;三是針對膜的材質進行生產和維護工作,每一種膜因為材質和生產工藝的不同,其使用和保養方面的注意事項也不同,必須針對性的制定生產和保養計劃。?
3.2 膜污染現象及對策 膜污染是指因為各種形式引起的膜表面污濁物質的累積或膜孔徑里的雜質堵塞,它使膜的滲透通道變小、減少,從而增大了水分子通過的難度,導致膜的滲透性能下降。膜污染包括雜質的沉淀、吸附以及微生物的附著、滋生,這種污染現象是不可避免的,只要膜與污水接觸就會發生,因此只能盡量延緩膜污染的進度。目前主要有以下幾種針對膜污染的防范措施:一是加入膜阻垢劑,阻垢劑對晶體的生長有破壞作用,對離子具有較強的螯合作用,可以結合離子生成溶解度較高的螯合物,減少了離子結晶和沉淀現象的發生,部分阻垢劑還具有促使晶粒分散的作用,也有效的減少了晶體的生成;二是妥善做好膜的清潔工作,在合適的時間,用合適的藥劑和手段對其進行清洗,一般在發生下列情況時,就可以進行膜的清洗工作:?
(1)在其他參數正常的情況下,產水量減少了百分之10以上;
(2)送水泵的壓力提高到百分之10以上時才能滿足正常的產水效率;
(3)產水的品質降低百分之10以上,雜質的滲透率增加百分之10以上;
(4)設備各結構之間的壓力差值顯著增大。 根據上述參數確定膜的性能出現問題時,就要制定合理的清洗方案,整個過程分為沖刷、浸潤、循環滲透三大步驟。沖刷過程又可以分為化學沖刷和普通沖刷兩步操作,化學沖刷是通過特殊藥劑配置的化學沖洗劑與設備上的各種雜質反應,從而使雜質分解和除去,而普通沖刷是化學沖刷的補充工作,可以清除殘留的化學藥劑,避免藥劑對膜造成侵蝕。浸潤是使膜在清洗液中進行充分的浸泡,既能使膜上的雜質與清洗液充分反應,又能促使雜質從膜上脫離。循環操作是使膜與清洗液進行全方位、動態、反復的交觸,通過縱向的滲透和橫向的摩擦,使膜內部的雜質也能得到有效的清洗。通過以上幾種手段的配合使用,可以最大程度的恢復膜的使用性能,并將對膜的損壞控制在最低程度,既提高了水處理的效率,又降低了水處理的成本,為反滲透水處理的可持續發展提供了有力保障。?
4 結語 隨著水緊缺、水污染的不斷加重,以及人們環保意識的不斷增強,國家在污水處理和排放方面的要求越來越嚴格,促使企業逐漸加大了對工業水處理的研究和投資力度,催生了眾多的水處理技術和方案,反滲透技術便是其中較為成熟和普及的一種方案。而且隨著高分子材料技術的不斷發展,未來必將研發出滲透效率更高、使用壽命更長的新型反滲透膜,更好的造福于環境和人民。