反渗透在污水回用中的可行性试验

反渗透在污水回用中的可行性试验研究摘要用反渗透对混凝、沉淀、过滤、消毒处理的回用水进行再处理，结果表明：对Cl-、电导率、CODMn、浊度、硬度、SO42-、NH3-N的去除率分别达到96.7%，98.3%、84.4%、96.1%、99.4%、99.4%、86.1%。用反渗透可制取优质回用水。另外,文章对反渗透制取回用水的意义和技术经济进行了较为详尽的分析。关键词反渗透除氯电导率污水回用循环冷却水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工业用水总水量中，冷却水占很大比重，特别是某些石油化工企业和大型工业企业，几乎占总用水量的80～90%。这样，节约冷却水用量就成为这些部门的首要目标。调查某大型石化企业，其主要装置的循环冷却水的浓缩倍数平均为3.34，补充水量约1161.8—1647.7T/H，加上其它非主要装置会略大于这个量。所以污水回用作循环冷却水的应用前景广阔。在污水回用中试中,通过对出水水质详细的分析发现，所有指标都达到中国杂用水水质标准[1]、中国污水回用设计规范推荐标准[2]和中国循环冷却水处理设计规范标准[3]。但其中的Cl-和电导率偏高（也达到上述标准）。如果把这种水用作循环冷却水，容易引起热交换器、管道等的腐蚀，影响浓缩倍数的提高。去除Cl-提高浓缩倍数的主要方法有反渗透法、电渗析法、离子交换法等，通过分析比较，我们进行了反渗透[ReverseOsmosis(RO)]试验。1试验装置与方法1.1试验装置和入水水质反渗透试验装置一套,包括:芳香聚酰胺反渗透卷式膜Φ4英寸×1米一个,10L活性炭不锈钢过滤筒一个,高压泵一台(DPVF-2-200型，流量0.6L/S，功率2.2KW)，增压泵一台（DELTA1005型，压头25M，1.1KW），保安过滤器一个（内装蜂窝过滤器2个）。以及其他辅助仪表设备。试验系统建成后，连续进水1个星期，测定反渗透装置进水和处理出水的各项指标，考察反渗透器的处理效果。试验用水直接取自经过混凝、沉淀、过滤、消毒处理的回用水。1.2检测项目及分析方法参照国家环保总局的推荐方法进行测定，见表1。表1主要分析项目及分析方法分析项目分析方法仪器型号PHCODMn浊度PH计酸性法浊度仪PHS-3C型散射式浊度仪NH3-N分光光度法722型电导率电导仪DDS-16硬度EDTA滴定法Cl-硝酸银滴定法SO42-铬酸钡分光光度法法温度温度计2结果与讨论2.1对各项指标的去处效果回用水进入反渗透装置，其中的溶剂即所需制备的循环冷却水在高压泵和增压泵的作用下透过聚酰胺膜，进入膜的低压区，而其它成分被阻留在膜的高压侧得到浓缩。反渗透各项指标的平均去处效果见表2。表2反渗透各项指标的平均去除效果样品Cl-(mg/L)电导率(µS/ccm)CODMn(mmg/L)浊度(NTU)硬度(mg/L))SO42-(mg/L)NH3-N(mg/L)PH温度(℃)进水262245711.440.86262.23485.437.730.7浓缩液649517315.090.80367.379311.77.832.9透过液8.6841.41.780.0331.452.130.756.633.1去除率(%)96.798.384.496.199.499.486.1//从表2可以看出，透过液的各项指标都很低，处理出水水质很好。两价离子SO42-去除率最高，达到99.4%，一价离子Cl-的去除率也达到96.7%，反渗透对两价离子的去除率高于一价离子，原因是二价离子所带电荷较多，由于电性作用被截留的比例较高。电导率主要是由两价离子和一价离子共同贡献的，所以去除率介于二者之间，达到98.3%。CODMn的去处率为84.4%，这是因为CODMn主要是由有机物贡献的，其中有许多不带电的有机小分子，容易透过膜，因此去除率相对较低。NH3-N主要由NH3和NH4+两部分组成，所以其去除率在一价离子和不带电的分子之间，为86.1%。透过液的PH值小于进水，且与电导和硬度等综合指标一致，这是由于水中存在碳酸盐的如下平衡系统：CO2＋H2O=H2CO3=H++HCO3-=2H++CO32-。当用膜处理回用水时，由于H+透过膜的能力高于CO32-和HCO3-，故出水的PH值比进水较低。2.2连续运行试验为了评价反渗透装置的性能，试验连续进行一个多星期（平均每天测定3次），结果见图1。分析发现，反渗透装置具有稳定的处理效果。以往反渗透净水工艺的研究表明[4]，RO透过液电导率与进水电导率有关，它随进水电导率的改变而改变。但是，本试验研究(a)电导的运行试验结果显示，在整个试验过程中，RO去除电导率基本保持平衡，去除率集中在98%上下，这也从另一个角度说明该RO装置具有稳定的脱盐性能。在(b)Cl-的运行试验中，Cl-被膜大量截留，解决了回用水Cl-偏高的问题。Cl-是比较安全的，对膜寿命没有负面作用，也不产生不溶性盐类。由于氯离子比大多数阴离子容易透过RO膜，故它是主要的透过离子之一。由(c)CODMn运行试验结果可以看出，随着进水CODMn升高，透过液CODMn也有升高的趋势，这与之前对CODMn的组成分析是一致的。不仅如此，在流速增大的情况下，膜表面的沉积层会变薄，膜对有机污染物的截流率也会下降[5]。(d)浊度的运行试验结果也相当好，虽然进水的浊度变化较大，出水基本保持稳定。图1连续运行试验结果表3列出了连续运行中反渗透透水量和水的回收率的每天平均值，以及反渗透进出口压力平均值。从表3可以看出：连续运行的透水量和水的回收率均未见明显衰减，反渗透压力无明显增加，即反渗透的性能未衰减。表3连续运行的透水量、回收率和运行压力表时间（日）透水量（L/H）回收率（%）反渗透压力（MPPa）130055.61.33225054.91.38324355.31.34426058.71.33524541.91.38624348.71.42724359.51.42825052.81.413技术经济分析反渗透系统以1万吨产水量计算，再换算到每吨水的产水成本。RO系统含有NaHSO3注入泵，阻垢剂注入泵，精密滤器，高压泵，反渗透膜组件，及控制系统。3.1各物料消耗（以每吨成品水计）电：0.888KWHNaHSO3：1.37g阻垢剂（FMC）2.88g精密滤芯更换年限：三个月反渗透膜更换年限三年工人工资：20人×20000元/年（全系统）设备折旧率（以10年计）：10%3.2计算依据：电：0.61元/KWHNaHSO3：40元/kg反渗透膜元件单价6600元/支精密滤芯单价75元/支设备总投资700万元（反渗透系统）设备年工作时间：300天3.3系统运行成本计算结果（元/m3）电0.542NaHSO3：0.055FMC阻垢剂：0.173膜元件、滤芯耗品：0.232×1.1+0.022=0.277人工费0.09折旧：0.233合计1.37本试验反渗透的产水成本是1.37元/吨水。反渗透制水成本比较高，但水质有极大的提高。反渗透水用作循环冷却水，浓缩倍数可大大提高，即可大量节约工业用水，对热交换器，管道等的腐蚀大大减少，结垢几乎不会产生，水处理药剂也减少。4结论=1\*GB3①在污水回用中，可用反渗透法制取优质回用水，特别是回用作循环冷却水时，可大大提高浓缩倍数，节约水资源，减少排放水。另外，可减少水处理药剂的费用。=2\*GB3②反渗透法处理费用较高，产水成本为1.37元/吨水。=3\*GB3③综合考虑利弊，在污水回用中有些要求较高的工艺用水、部分冷却水可用反渗透水，而浇花、马路冲洗水、压滤机冲