反渗透技术在污水处理中的应用研究

1、 反渗透技术在污水处理中的应用研究 1 现状分析 1.1焦炭质量要求 客户要求焦炭的钠离子含量为 80 100ppm ，我公司的主要原料煤中，钠离子含量为 l0 l00ppm, 配合煤的钠离子含量为 40 60ppm 。因此，外来的钠离子稍有增加，将导致焦炭中的钠离子含量超标。 1.2钠离子含量高的原因 (1) 焦炉生产过程中，剩余氨水中钠离子的含量一般在120ppm 左右。 (2) 在蒸氨过程中，为使氨水中的固定铵分解为游离氨，一般每吨氨水需加入 40 的氢氧化钠 3 4kg ，耗蒸汽 200kg ，增加了蒸氨废水中钠离子的含量，经检测，蒸氨废水中钠离子含量在 600ppm 左右。 (3)

2、在 AAO 生化处理系统中，为保证系统的 pH 值，一般要添加纯碱，由此又增加了水体中钠离子的含量。经检测，生化处理出水中钠离子含量达到 750ppm左右（在生化运行过程中有部分稀释水加入系统）。 1.3焦炭中钠离子分析 生化处理后的出水作为熄焦补充水时， 由于钠离子浓度较高， 在熄焦过程中会增加焦炭中的钠离子含量，一般会增加 150 200ppm 左右。 2 反渗透的原理与使用 反渗透是渗透的一种反向迁移运动， 借助于半透膜的选择作用， 将溶液中的溶质与溶剂分开，其孔径大约在 5 10A 。已广泛应用于各种液体的提纯与浓缩，在水处理工艺中，用反渗透技术可将原水中的无机离子、细菌、病毒、有机物

3、及胶体等杂质去除，以获得高质量的纯净水。 目前应用最广泛的是卷式聚酰胺复合膜， 其水通量和脱除率会受压力温度、回收率、进水含盐量和pH 值等的影响。 3 反渗透的工艺分析 进入反渗透装置的水质要求见表1 。 表 1 进水的水质要求 污染 水温 游离氯 浊度 脱盐率 项目 pH 值 指数 Ppm NTU 国产复合膜 4 15 35 411 0.1 0.5 90 95 99 进口复合膜 5 10 40 211 0.1 1 99.5 根据我公司的出水状况，结合反渗透工艺的要求，比较可行的工艺是： 生化出水原水箱粗过滤器机械过滤器阳离子交换器 除碳器活性炭过滤器保安过滤器泵反渗透装置出水 (1) 原水

4、箱。原水箱的主要作用是调节原水的水质和水量， 保证后续处理设备的连续稳定运行。 (2) 粗过滤器。粗过滤器用于除去原液中的悬浮物等大颗粒杂质，防止大颗粒杂质进入微孔过滤器。 减轻微孔过滤器的工作负荷， 延长微孔过滤器的清洗周期及使用寿命。 根据需方提供的原液情况及要求， 粗过滤器采用不锈钢滤网过滤方式。 (3) 机械过滤器。水经过加压泵增压后进入多介质过滤器，其主要作用是去 除水中的悬浮物、经过混凝的小分子有机物和部分胶体，以及粒度大于 20m 的机械杂质，使出水的浊度 0.5NTU, COD 1.5mg/L, SDI 5 。 (4) 阳离子交换器。为降低原水中的钠离子含量，设置了 2 台（一

5、开一备）阳离子交换器， 交换器内填放可再生氢离子交换树脂。 可再生型氢离子交换器的运行过程为： 当进水经过上层交换树脂层时， 会产生大量的强酸和碳酸， 但当水流到下层时，水中与强酸量相当的氢离子又和树脂中弱酸性交换基团上的钙、 镁、钠离子进行交换，碳酸不进行交换。 (5) 除碳器。除碳器采用鼓风式，水从上往下，鼓风机出风口在下方，风从下往上，分别流经填料层， 空气与水接触时， 水中的二氧化碳会析出并被空气带 走，出水进中间水箱。 (6) 活性炭过滤器。活性炭具有很大的比表面积和发达的微孔，所以吸附容量大，吸附能力强，不仅能吸附微生物、余氯、胶体及有机物，还能处理化学有害物质，保证出水的质量。

6、设计中使用活性炭过滤器， 是为了防止进水中的余氯含量过高时，造成超滤膜的损坏。活性炭过滤器结构与多介质过滤器基本相同， 不同的是内部装有具有较强吸附功能的活性炭， 使出水余氯 0. 1mg/L ，SDI 5 。活性炭过滤器之前设置还原剂投加装置，以降低活性炭过滤器的负担。 (7) 保安过滤器。保安过滤器用于去除水中的悬浮物、胶体等杂质。常用的 微孔膜过滤器去除微粒的最小粒径为 5m，这类过滤器对水中机械杂质、 浊度、胶体和铁等均有较高的去除率。 保安过滤器前后分别安装压力表， 用于测量过滤前后的压力。过滤器前后的压力差可以表明过滤器的工作状况。 当微孔过滤器出口水质下降或进出口压差达到设定值时

7、， 用清洗系统对其进行冲洗或反冲洗， 以恢复过滤器的处理能力。 微孔膜过滤器需配置清洗水泵， 为过滤器反清洗提供必要的运行压力及流量。 在过滤器的运行过程中， 滤芯会粘附越来越多的杂质， 甚至造成滤芯堵塞，因此过滤器滤芯必须定期更换，以恢复过滤器的功能。 4 水的再利用 (1) 经过阳离子交换器后，水中的钠离子含量可达到20ppm 以下，出水可 以送至熄焦池进行熄焦。熄焦过程中消耗的水量按 0.4t/t 焦计算，对于 260 孔 4.3m 的捣固焦炉来说，平均需水量为 30t/h 。 (2) 多余的水经过反渗透装置后，不仅水中的钠离子可以去除，水中的钙离子、镁离子等去除率可达 96% 99%

8、，另外可以去除大量的污染物质。因而，该出水可以当作循环水的补充水进行使用，实现焦化废水的零排放。 5 使用中应注意的事项 (1) 在运行过程中，对膜影响最大的是碳酸钙结晶，因此在进入反渗透装置前的预处理系统中，阻垢剂的添加至关重要，以降低沉淀物的形成强度。 (2) 加强对膜的周期性清洗，以保证膜的使用效果。清洗的目的主要是消除膜中形成的沉积物（主要以碳酸钙为主，另有悬浮物和胶体物等）。清洗剂一般 用 3% 5 的盐酸溶液进行清洗。在膜的工作压力提高或处理量减少时（ 15 天左右），必须进行清洗，清洗时间一般在 1 1.5h 。 (3) 在整个系统中，清洗（反冲洗）的水分为 2 个回用系统。在离子交换器之前的反冲洗水回至污水处理站处理， 反渗透过程中的冲洗水回至蒸氨系统处理后再回至污水处理站处理。 6 效益分析 (1) 生化出水深度处理的总投资在80 万左右，水处理的运行成本预计为 0.8 1.0 元 /t 。根据 25t/h的流量测算，每年的运行费用为17.5 21.9万元。 (2) 反渗透装置的出水，可以作为循环水的补充水。并能减少循