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反渗透技术在工业废水回用方面的应用

作者:未知

  摘要:反渗透技术是一种新兴的液体分离技术,具有分离效率高,操作简单,节能环保等优点。本文介绍了反渗透技术的工艺原理,着重探讨了采用反渗透技术在工业废水回用中的应用,指出其具有显著的经济效益和环境效益。
  关键词:反渗透;工业废水;处理回用;循环水排污水
  中图分类号:U664 文献标识码: A
  1.反渗透概念及工艺原理
  渗透是目前社会最先进的,节能最有效的一种分离技术,它主要分离纯水和盐水的,这种理想的半透膜只能通过水,不能通过盐,这种情况下,纯净水的一侧就会自发的通过半透膜进入盐水的那一侧,这种现象就是所谓的渗透,如果在膜的盐水的那边的一侧对盐水施加压力的话,那个水的流动就会都到盐的压力受到压迫而减慢,当他的压力达到一定的限度地时候就会使水不在通过膜流动,此时该水的静流量等于零,此时这种压力我们称为渗透压力。在施加的压力大于渗透压的时候,水的流动方向发生反转,这就是水的反渗透原理。
  2.反渗透技术在水处理中的应用
  2.1.反渗透技术应用的优势
  与其他传统分离工程相比,反渗透分离过程有其独特的优势:
  (1)压力是反渗透分离过程的主动力,不经过能量密集交换的相变,能耗低;
  (2)反渗透不需要大量的沉淀剂和吸附剂,运行成本低;
  (3)反渗透分离工程设计和操作简单,建设周期短;
  (4)反渗透净化效率高,环境友好。
  因此,反渗透技术在生活和工业水处理中有着广泛的应用,如海水和苦咸水淡化、医用和工业用水的生产、纯水和超纯水的制备、工业废水处理、食品加工浓缩、气体分离等。
  2.2.反渗透技术在海水和苦咸水淡化方面的应用
  20世纪60年代以来,反渗透脱盐已成为一种获取饮用水的重要途径,是解决淡水资源紧缺的一种有效方法。目前,反渗透脱盐技术主要应用在两个方面:海水淡化和苦咸水脱盐。全世界海水淡化装置中约有30%是利用反渗透技术实现的,通过反渗透膜可除去海水中99%以上的盐离子H41,得到可饮用的淡水。以色列的反渗透海水淡化技术比较领先,2005年阿什克伦建造了当时世界上最大的反渗透海水淡化装置,产水量为3.3×105m3/d~,占到以色列全部水需求量的15%,产水成本约为O.53美元/m3。我国最大的反渗透海水淡化站位于大连市长海县,日产淡水1000m3,淡水成本6元/m3。苦咸水在我国北方地区分布较为广泛,含盐离子较多,可通过反渗透技术进行除盐淡化处理,达到饮用水标准。马莲河流域示范工程利用马莲河上游环江苦咸水资源,采用反渗透膜技术,建立1000m3/d-1苦成水淡化工程,出水水质达到国家生活饮用水卫生标准,有效解决了环县城区5万居民饮水问题。杭州湾新区水厂刚用了超滤及反渗透组合设备处理当地水库的高盐水,投入运行1年多来出水水质稳定,符合国家饮水水质标准。
  海水和苦咸水淡化是反渗透技术的传统应用领域,目前存在的问题仍然是操作压力偏高,能耗较大,另外海水中的cr对反渗透膜也有较大的污染,阻碍了反渗透技术在该领域的进一步推广。目前,低压、低能耗、抗污染、抗氧化的反渗透膜正在积极的研发之中,以便从根本上解决现在存在的问题。
  2.3.反渗透技术在纯水和超纯水的制备方面的应用
  清华紫光古汉集团衡阳制药厂圆采用反渗透+混床水处理技术改进了原来的全离子交换制水工艺,运行期间,产水增加,水质改善,大幅度降低了制水成本。此外,许多科研人员陆韧均对反渗透+电去离子法制取纯水进行了实验研究,达到了预期结果,证实了反渗透+电去离子法制取高纯水的可行性。通过控制反渗透的级数可制取不同纯度脱盐水。随着反渗透级数的增加,脱盐水的纯度提高,但是出水量减少,水利用率降低,因此,反渗透装置连用一般不会超过二级,通常将反渗透与电去离子技术联用,不仅克服了反渗透出水不能彻底除盐的不足,还可以提高电去离子装置的进水水质,防止电去离子设备损坏,提高整体净水效果。
  2.4.反渗透技术在工业废水处理回用方面的应用
  工业废水处理是除脱盐和纯水的制备领域外,反渗透技术应用最多的一个领域。工业废水处理具有降低生产成本,保护环境,实现废水资源化等多重意义。由于反渗透膜对进水要求较高,运用反渗透技术对废水进行深度处理时,往往还要结合沉降、混凝、微滤、超滤、活性炭吸收、pH调节等预处理工艺。
  1) .重金属的废水处理及回用
  反渗透技术在重金属废水处理中应用较早,国内外均对此进行了大量的研究。早在20世纪70年代,反渗透技术已经在电镀废水处理中有所应用,主要是大规模用于镀镍、铬、锌漂洗水和混合重金属废水的处理。MohsenNiaa加入Na2EDTA对Cu2+和Ni2+离子进行螯合作用,然后通过反渗透过滤,对Cu2+和Ni2+的离子截留率可以提高至99.5%。Covanubias、Bodalo等采用反渗透膜处理制革废水,结果表明,反渗透膜对皮革工业废水中的铬和有机物有很高的去除率。长沙力元新材料股份有限公司采用膜分离技术浓缩电镀镍漂洗水,镍离子的截留率大于99%,经一级纳滤和两级反渗透浓缩后,浓缩液中镍离子浓度达到50g・L-1,透过液可经处理后再次回用。张连凯对印制电路板加工酸洗车间产生的重金属废水调节pH至中性后采用超滤+反渗透工艺进行中试,反渗透系统对Cu2+和溶解性总固体的去除率分别为99.9%和98.9%。
  2) .印染废水的处理及回用
  印染纺织废水不仅色度高、水量大,而且成分十分复杂,废水中含有染料、浆料、油剂、助剂、酸碱、纤维杂质以及无机盐等,染料结构中还含有很多较大生物毒性的物质,如硝基和胺类化合物以及铜、铬、锌、砷等重金属元素,如不经处理直接排放,必将对环境造成严重污染。曾杭城应用超滤+反渗透双膜技术处理印染废水,超滤能够有效地去除废水中大分子有机物,降低浊度,使进水水质达到反渗透膜的要求,经反渗透处理后, 有机物和盐的去除率可分别达
  99%和93%以上,产水化学需氧量小于 lOmg・L-1,电导率小于80?S・cm-1,产水满足大部分印染工艺用水标准。钟璨采用中空纤维超滤膜和反渗透技术处理羊毛印染废水,操作压力为O.1MPa,流速为1500L・h-1的条件下,色度、含盐量等指标均有显著的降低,C0D值、色度达标排放。
  3. 结束语
  近年来,反渗透技术广泛应用于水处理方面,并展现出其独特的优势。在水资源不断匮乏的今天,提高水资源利用率,降低水处理成本,关系到企业的发展,环境的保护以及社会利益的重大问题。为解决问题,水处理技术也在不断进步和成熟。20世纪60年代迅速崛起的膜分离技术,在产品结构调整、降低能耗及污染防治等方面具有明显的优势。反渗透技术净化效率高,设计操作简单,真正解决了目前水处理面临的很多难题。但反渗透水处理技术的发展仍将面临:一是反渗透膜材料的发展,研究开发低压超薄、抗污染、抗氧化、易清洗、高截留和高水通量的新型反渗透膜材料,从根本上解决反渗透水处理应用中存在的问题;二是反渗透水处理工艺的改进,开发反渗透膜组件与其他分离技术的联用,提高进水质量,降低膜污染,增加反渗透膜的使用寿命,优化浓水处理,提高水利用率,在现有的基础上进一步降低水处理成本,所有这些都为科研工作者在反渗透技术领域的研究开辟了更为广阔的前景。
  参考文献:
  [1]赵小峰.反渗透技术在兰州石化的应用实践阴.甘肃科技,2011,27(17):38-40.
  [2]张继臻,张敬风,许慎勇,等.反渗透膜分离技术在含NH4cl废水回收中的应用[J].中氮肥,2005(2).19―21.


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