反渗透膜技术在冶金废水深度处理中的应用研究

胡河山

摘 要：在冶金企业中废水处理是十分重要的工作内容，直接影响着企业环保管理工作目标能否实现，为此，加强对冶金废水深度处理技术的研究应用是十分必要的。本文围绕冶金废水深度处理技术问题进行了探讨，重点论述了反渗透膜在废水处理技术的应用，供相关人士参考。

关键词：冶金废水处理技术;反渗透膜技术;环保

1、引言

冶金生产中的废水含盐量较高，且废水中含有铜、铅、锌、镉、镍、砷等金属离子，是一种较难处理的废水。在冶金废水处理工艺中，一般采取预处理工艺、达标处理工艺和深度处理工艺相结合的方式，用以减轻废水后续处理负担，实现较理想的废水处理效果。在深度处理工艺中最常用的是反渗透膜技术，本文主要围绕该技术进行论述，希望给业内人士带来思路和启发。

2、反渗透膜技术概述

反渗透膜技术是膜分离技术的一种，通过膜的选择透过性以及膜两侧的压力差对废水中的离子或小分子物质进行截留，从而实现废水的深度处理目标。反渗透膜技术的应用效果受到多方面因素的影响，主要包括温度、压力、膜污染三个方面。当温度发生变化时，反渗透膜的产水量会因电导率的变化而发生变化，通常来说，当温度上升一度时，反渗透膜的产水量提高2.5～3.0%。当压力发生变化时，反渗透膜的产水量也会受到影响，随着压力的增加，膜的密实压力增大，在不考虑膜污染堵塞的情况下，压力的适当提高有利于反渗透膜产水量的提升;而当废水中盐的透过量恒定的情况下，压力的增加导致的产水量增加还会稀释水中的盐，有利于促进废水脱盐效率。另外，膜污染是影响反渗透膜技术应用效果的另一因素，常见的膜污染包括金属污染、微生物污染、胶体污染等，膜污染因素会降低反渗透膜处理效率和处理效果，因此需要做好反渗透膜的防污染措施。相对于普通的深度处理技术，反渗透膜技术具有突出的优势。首先，反渗透膜技术需要的能耗低。其次，反渗透膜技术对废水处理的条件温和，如能够对热敏性物质进行分离。其三，反渗透膜工艺结构紧凑，操作运行简单，同时还具有较高的自动化性能，能够较好的解放人工劳动力。其四，反渗透膜技术不引起二次污染。其五，反渗透膜技术能够对无机物、有机物等多种物质进行分离，适用性广泛。这些优势是支撑反渗透膜技术得到日益广泛应用的重要前提。

3、反渗透膜技术在冶金废水深度处理中的应用

反渗透膜技术应用在冶金废水深度处理的工艺流程如图 1所示：

在反滲透工艺中，废水从原水池经过泵进入到一体化沉降池，在一体化沉降池中加絮凝剂进行絮凝沉降，沉降池上清液溢流至中间水池，底层污泥经排泥泵排至储泥罐。储泥罐中的污泥经污泥螺杆泵送至板框压滤机，板框压滤机产生的清水流至中间水池，泥渣运送至固定处理点。中间水池的水经过过滤器提升泵提升至多介质过滤器、活性炭过滤器，经过两级过滤后能够去除废水的70～80%的浑浊物，出水进入到过滤器产水池;超滤提升泵将过滤器产水池中的水提升至超滤装置，超滤装置过滤掉废水中的胶体、微生物及颗粒物，超滤装置能够产出清水量为80～90%，浓水10～20%，超滤产生的浓水回流至原水池，清水流至超滤产水池;纳滤提升泵将超滤产水池中的水提升至纳滤装置，纳滤装置去除废水中的硫酸镁、硫酸钙、硫酸锌等高价金属盐，纳滤装置能够产出清水量75～80%，浓水量20～25%，产生的浓水中仍旧含有金属离子，纳滤产生的清水流至纳滤产水池，浓水流至浓水反渗透供水池;RO膜反渗透提升泵将纳滤清水池中的水提升至RO膜反渗透装置，进一步去除废水中的重金属离子、细菌、病毒等，产出清水量75～80%，浓水量20～25%，RO膜反渗透装置产生的清水流至回用水池，浓水流至浓水反渗透供水池;浓水反渗透供水池中的水经提升泵提升至浓水反渗透装置，浓水反渗透装置能够产生清水量88～90%，浓水量10～12%，清水流至纳滤产水池，浓水流至高浓水池;高浓水池中的水可外排或真空蒸发处理，实现冶金废水零排放的目标。为了确保设备保持良好的运行效率和运行效果，两级过滤器要定期进行正反洗及气洗，膜装置要定期用次氯酸钠、盐酸、氢氧化钠等对膜进行反冲洗，降低膜污染和堵塞概率。

反渗透膜技术在冷轧浓盐水处理中的应用：钢铁冷轧生产废水中主要包括酸、碱、乳化液、油等有机物，是处理难度较大的一类废水。利用反渗透膜处理技术能够实现70～75%的回收效率，可被用作循环冷却水补给水进行再利用，另一部分反渗透浓盐水中COD和总氮含量往往超标，因此需要进一步去除浓盐水中的硝酸盐，降低COD值，实现水质达标。在传统的处理工艺中，因反渗透浓盐水中的有机物具有较差的可生化性，因此很难直接被微生物降解，需要通过投加葡萄糖或甲醇等物质来促进生化反应，提高处理效率，这就使废水处理的成本提高，也容易导致出水水质COD值偏高，影响废水中COD和总氮的去除效果。为了解决上述问题，可对反渗透膜工艺进行优化，将冷轧废水反渗透浓盐水通入硝酸根吸附树脂柱，先去除浓盐水中的硝酸根离子，然后再将出水泵送至活性炭吸附再生装置去除浓盐水中的有机物。该反渗透膜工艺能够去除浓盐水中的硝酸根离子和有机污染物，有效降低废水COD值，而且硝酸根吸附液可以作为活性炭电化学再生时的电解液，实现了树脂脱附和再生液的循环利用，在实现水质达标的同时，降低工艺成本。

4、反渗透膜技术在应用中的注意事项

反渗透膜的科学选择：反渗透膜选择是否科学直接影响到反渗透工艺技术的应用效果和运维成本。目前市场中的反渗透膜品牌越来越多，但是质量却参差不齐。企业及技术人员在选择反渗透膜的环节中应注意以下几个方面：一是反渗透膜的抗污染性能;二是反渗透膜对废水成分的适应性;三是反渗透膜产水量大小;四是反渗透膜的材质寿命。由于废水成分和浓度有差异，因此在选择反渗透膜的过程中还要考虑到冶金废水的实际情况，如废水中酸碱的含量、废水的氧化性、废水的生化性、废水浓缩倍数等指标或参数。通过对上述多个方面进行综合考虑，选择出科学合理的反渗透膜。

反渗透系统的运行条件优化：反渗透系统的运行过程中，应保持反渗透膜保安过滤器的安全设置。保安过滤器是反滲透系统的安全防护装置，能够在废水进入到反渗透装置之前过滤掉直径在5微米以上的物质，为反渗透系统减轻处理负担，避免反渗透膜表面堵塞、结垢等，从而提高反渗透产水量和处理效果。反渗透膜在实际应用中会受到废水pH值、温度以及压力的影响，因此应做好反渗透装置入水口处的废水相应指标检测，严格控制废水pH值、水温、水压，以实现较好的反渗透处理效果。

反渗透膜故障处理：当反渗透装置中存在残余气体时，一旦水压过高极容易形成气锤造成膜的损坏，因此在反渗透装置运行时，应首先确保在较低的压力下将反渗透装置中的气体排尽，然后再逐步升压运行。当高压泵接头处的密封性不好时也会因设备真空而从外界吸入部分空气，需要工作人员及时检修或更换，确保管路密封情况良好，不发生气体渗入现象。另外，微生物污染膜的问题也是应用中常见的问题。为了避免膜污染，技术人员可从以下方面入手来防治和解决：一是加强预处理水质控制。入水水质必须经过合格的预处理工序，达到反渗透装置入水水质指标，这样能够降低膜污染的几率，使膜保持良好的性能，延长膜使用寿命。二是定期对膜进行清洗。随着反渗透装置运行时间的增加，膜表面会逐渐积聚污垢，导致膜发生堵塞，降低产水量，因此应根据产水量的大小及时的对膜表面进行清洗，适当延长每次清洗时间，及时清洗掉膜表面污垢。三是注意膜清洗条件的优化。根据冶金废水的实际处理情况结合膜表面污染物的化学性质，找到最佳的清洗剂和清洗方法。

5、结语

综上所述，在冶金废水深度处理工艺中，反渗透膜技术因其特有的技术优势得到日益广泛的应用。在实际的应用中，冶金企业及技术人员应结合冶金废水处理的实际情况科学选择反渗透膜，并做好反渗透装置运行条件的优化以及做好反渗透膜的故障处理，这样才能更好地发挥出反渗透膜技术的优势，保障冶金企业环保管理目标的顺利实现。

参考文献

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[4] 反渗透技术在污废水深度处理中的应用及研究进展，岳云波，陈白阳，段炫彤，等，《水处理技术》，2018（01）