徐小城(新疆環(huán)境工程技術有限責任公司 新疆烏魯木齊 830017)

我國是一個水資源嚴重缺乏的國家， 如何充分利用水資源以及實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用已經(jīng)成為我國面臨的重要問題。 在實際生產(chǎn)過程中，中水回用在技術上仍然存在一些問題，通過反復進行實驗后發(fā)現(xiàn)超濾和反滲透的應用可以有效地提高中水回用技術的整體水平。

一、基本情況

以某廠為例，此廠的中水具體指循環(huán)冷卻水的排污水，排污水是由礦井涌水進行2 倍濃縮之后而形成的，因此，此廠為了減少水耗，通過使用循環(huán)水系統(tǒng)排污水作為生理脫鹽水的原水，并對此做了工程方案的論證。 規(guī)模的設計：循環(huán)水最大的排污水量為每小時500 立方米、 一級除鹽水設計能力為每小時250 立方米、二級除鹽水設計能力為每小時220 立方米。 產(chǎn)水水質(zhì)指標：SiO2≤0.02mg／L，電導率≤0.3μS／cm。 制定了兩個方案：①循環(huán)水排污水、多介質(zhì)過濾器、超濾裝置、超濾水箱、一級反滲透、二級反滲透、脫碳塔、混床、除鹽水箱、除鹽水泵、電廠除氧器。 ②循環(huán)水排污水、多介質(zhì)過濾器、超濾裝置、超濾水箱、一級反滲透、脫碳塔、中間水箱、陽床、陰床、混床、除鹽水箱、除鹽水泵、電廠除氧器。 此廠的技術人員在經(jīng)過重復試驗之后發(fā)現(xiàn)，循環(huán)水排污水在經(jīng)過一級反滲透處理之后，含鹽質(zhì)量的濃度仍然很高，如果選擇使用離子交換工藝，將會造成酸堿的消耗量增大，從而無法體現(xiàn)反滲透技術減少環(huán)境污染以及運行成本的作用。 進行技術經(jīng)濟比較可以看出， 方案①比方案②能在每噸水上節(jié)約0.58 元的成本。 因此，選擇方案①的水處理工藝較為合適。

二、 反滲透裝置的選擇

我國在很早之前就開始使用反滲透裝置， 最先應用于生物制藥行業(yè)。 隨著近年來我國水預處理技術的不斷發(fā)展以及超濾技術的廣泛使用， 在很大程度上提高了反滲透技術在電廠水處理、污水處理以及化工生產(chǎn)中的應用效果。 在目前水處理中被廣泛應用的反滲透裝置一般為卷式結構，在實際運行過程中，超濾來水先進入膜殼，再經(jīng)過反滲透膜產(chǎn)水，最后流進中心管中。 在實際操作過程中，必須對反滲透的產(chǎn)水率進行嚴格控制，因為并非產(chǎn)水率越高就越好，產(chǎn)水率過高會容易造成濃差極化。 導致濃差極化產(chǎn)生的原因是多樣化的， 并不只是由于產(chǎn)水率過高而引起的，膜的水通量較大也會產(chǎn)生濃差極化。 濃差極化的出現(xiàn)會導致鹽透過量增大以及產(chǎn)水能耗的增加，從而大大降低了膜性能。根據(jù)此廠的水質(zhì)情況，原本將一級反滲透產(chǎn)水率設定為70%，但是由于此廠的水質(zhì)中SO42-離子含量偏高， 從而容易在膜表面形成CaSO4 等難溶鹽，因此，為了避免濃差極化情況的產(chǎn)生，對事先設定的產(chǎn)水率進行了調(diào)整，最后設定為65%，這個產(chǎn)水率是根據(jù)膜生產(chǎn)廠家的設計導則進行計算出來的。 要根據(jù)這個產(chǎn)水率找到一種阻垢劑， 如果在使用這種阻垢劑之后能使?jié)馑奶m格利爾指數(shù)≤1，就表示濃水側不會產(chǎn)水濃差極化的情況。 因此，確定產(chǎn)水率最重要的前提條件是必須在這個產(chǎn)水率下找到可以使?jié)馑奶m格利爾指數(shù)≤1 的阻垢劑。一級滲透一般使用兩段布置，當濃水排放后，產(chǎn)水流入二級反滲透，而二級反滲透一般使用三段布置，目的則為了提高產(chǎn)水率，當濃水進入超濾水箱時，產(chǎn)水流進混床。由于此廠的原水中含有較高的HCO3-，通過循環(huán)水冷卻塔后，使水中溶解的CO2 脫離水體，從而有效減少了原水中HCO3-含量。 此外，可以使用NaOH 除碳，而不會對pH 和產(chǎn)水電導率產(chǎn)水影響，因此，可以取消脫碳塔。 讓二級反滲透水直接進入混床，通過混床的再生功能出水，最后進入除鹽水箱。

三、 預處理裝置的選擇

超濾工藝和多介質(zhì)過濾器的結合形成了一種較為穩(wěn)定的預處理工藝，在實際使用過程中可以將出水SDI 值控制在3 以內(nèi)，可以對反滲透進行有效地保護。 由于此廠的水質(zhì)中含有較高的溶解固形物，且硬度較高，而且循環(huán)水排污水的水質(zhì)較差以及細菌、懸浮物、有機物的含量較高。 因此，必須在循環(huán)水排污水中加入絮凝劑，然后使用多介質(zhì)過濾器進行過濾，能有效地去除水中膠體微粒、有機物以及懸浮固體，從而有效地提高了后續(xù)超濾的膜通量，以確保超濾系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運行。 超濾膜只能發(fā)揮物力過濾的作用，其結構為中空纖維。 超濾膜分為內(nèi)壓式和外壓式，內(nèi)壓式使用的材料是聚醚砜， 外壓式使用的材料則是聚偏二氟乙烯。內(nèi)壓式超濾膜和外壓式超濾膜都具備各自的特點。內(nèi)壓式結構中由于原水通過中空纖維絲芯管流入， 經(jīng)過膜殼收集后形成產(chǎn)水，因此，必須嚴格按照規(guī)定進行原水的預處理工作，避免污染物堵住中空纖維的芯管。 要加大對水預處理的投資，內(nèi)壓式的反洗水量應該占超濾水量的十分之一。 相反，外壓式結構對進超濾前的給水預處理沒有很高的要求， 并且不會造成中空纖維絲芯管被污染物堵死。 在反洗的過程中要通入壓縮空氣，其目的是為了加大膜的振動，以便抖落污染物。 超濾的自用水量會隨著壓縮空氣的通入而減少，外壓式的自用水量占超濾產(chǎn)水的5%至7%。通過對兩種結構進行比較，循環(huán)排污水經(jīng)過多介質(zhì)過濾器過濾之后，污染物的含量被大大地減少，并已經(jīng)達到進超濾的相關標準。 因此，超濾可以采用內(nèi)壓式結構。

四、 結論

綜上所述，經(jīng)實踐表明，反滲透裝置和超濾的相結合使中水回用技術的整體水平得到了有效地提高， 不但可以用于生活污水處理，還能進行生產(chǎn)污水的處理。 其中超濾裝置的使用有效地改善了反滲透進水水質(zhì)， 從而確保了反滲透裝置快速穩(wěn)定的運行。