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    鋼廠廢水回用反滲透(RO)技術

    發布時間:2021-7-28 10:29:36  中國污水處理工程網

      反滲透(RO)技術以其脫鹽率高、環保、適應范圍廣等特點廣泛應用于鋼廠廢水回用、地表水回用、海水淡化、電鍍廢水回用等領域,隨著全球性水資源的日益短缺和水污染加劇,廢水回用已成為水資源的重要組成部分。鋼鐵廠在生產過程中會產生大量的工業廢水,在鋼廠廢水資源利用中,超濾(UF)+反滲透(RO)深度處理工藝得到越來越廣泛的應用,利用RO技術進行鋼廠廢水回用是緩解工業用水荒的戰略對策之一,也是實現水資源的可持續利用、防止環境污染的一種有效途徑。同時也有效降低了噸鋼的新水消耗量,為推進鋼鐵企業節能減排和綠色轉型做出了貢獻。

      河南某鋼鐵廠的工業廢水主要來源于生產工藝過程用水、設備與產品冷卻水、煙氣洗滌和場地沖洗排放水、生活排放水等綜合廢水的混合水,該混合廢水經污水站處理后作為回用工程的源水,經超濾(UF)+反滲透(RO)深度處理后,作為本廠生產用水的補充水。

      由于鋼廠的工藝產品不同、運行管理不同,使污水水質波動較大,而且污水成分復雜,雜質濃度較高,所以,反滲透(RO)系統需要專門設計一系列的預處理過程,完善RO進料水的預處理工藝,包括供酸和添加阻垢劑等,預防膜元件的污染。但是,即便系統有較為完善的預處理單元,也不能完全避免膜在使用過程中受到污染,膜污染會導致進出水壓差升高,脫鹽率降低,產水量下降等問題。RO系統膜受污染后,應采用合理的清洗方法及時進行清洗,否則,污染物的沉積會導致系統不定期停產,甚至需要頻繁更換膜組元件。所以,發現RO膜污染后及時進行有效的清洗是保證RO系統正常運轉的重要環節。

      1、鋼廠廢水回用水質處理工藝

      河南某大型鋼廠針對本廠廢水特點,利用超濾(UF)+反滲透(RO)深度處理技術作為廢水回用的主要水處理工藝,設計的廢水處理量為2.8萬m3/d,系統設備配置如下:曝氣氧化池+高密度澄清池+V型濾池+超濾(UF)+反滲透(RO)等組成。系統使用的反滲透膜是美國的KOCH科氏聚酰胺復合膜,水處理工藝流程如圖1所示。

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      2、反滲透(RO)膜污染原因及污染物分析

      2.1 RO系統概況及存在的問題

      該鋼廠廢水回用項目中,共有6套反滲透(RO)裝置用于廢水回用,設計產水量單套200m3/h,回收率70%,運行2年后,2號、5號RO系統出現了較為明顯的出水量下降,膜端壓差增加,脫鹽率降低等現象,經了解,在運行過程中廠方盡管進行了定時的正沖、反沖維護操作,但沖后出水效果沒有明顯的改善,而且,經過常規的化學清洗已經不能達到降低壓差、提高產水量的目的,為避免RO系統大規模更換膜元件,決定對2號、5號RO系統膜污染原因及清洗進行分析研究,確保RO系統平穩、正常的運行。

      2.2 鋼廠廢水水質分析

      鋼廠廢水經污水站處理后作為廢水回用工程的源水,其水質分析如表1所示。

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      由上述分析結果可以看出,鋼廠廢水成分復雜,含鹽量高、硬度大,懸浮物多,有機物含量高,尤其是Ca2+、SO42-含量較高,因此,應完善RO系統預處理工藝,加強預處理管理控制水平,確保RO系統進水水質標準,避免RO膜受到污染。

      2.3 反滲透(RO)膜污染物成分分析

      拆卸受污染RO系統膜元件,打開RO膜元件端板,發現膜表面附著一層淡黃色黏泥狀沉積物,取樣對污染物成分進行化學分析,分析結果如表2所示。

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      由表2分析結果可以看出,污染物主要是有機物和微生物污垢,以及硫酸鈣、碳酸鈣等無機鹽垢。

      2.4 反滲透(RO)膜污染原因分析

      鋼廠廢水成分復雜,有機物、Ca2+、SO42-含量較高,特別是鋼鐵企業,因工藝產品不同,運行管理不同,使鋼廠廢水水質波動較大,對加藥工藝會產生較大的影響,因此,需要加強管理,不斷優化,對預處理單元應不斷完善,提高管理水平,否則,常常會導致RO膜元件受到污染,可見,運行管理不當是導致膜污染的重要原因。

      另外,鋼鐵企業的廢水經常規處理后,排出水的COD、含油量常常難以滿足RO系統的要求,這對RO膜材料和組件的反污染設計與選型提出了更高的要求?傊,鋼廠廢水回用RO系統膜污染是經常發生的現實問題,發現RO系統膜污染后及時進行合理、有效的清洗是保證RO系統正常運行的有效方法。

      3、反滲透(RO)膜化學清洗

      針對該廠RO膜污染情況及污垢特點,采用單一酸洗或堿洗達不到預期清洗效果,確定采用“殺菌+酸洗+堿洗+酸洗”清洗方案,對該廠2號、5號RO系統進行化學清洗。

      工藝流程如下:水沖洗—殺菌—水沖洗—酸洗—水沖洗—堿洗—水沖洗—酸洗—水沖洗—完成。

      3.1 清洗工藝參數

      殺菌:殺菌劑選用2,2-二溴-3-次氮丙酰胺,加入濃度400~500mg/L,水溫控制在30~35℃,循環30~60min,浸泡4h。

      酸洗:采用鹽酸,控制pH在2~3,水溫控制在30~35℃。

      堿洗:1.5%次氯酸鈉,2.0%碳酸鈉,0.01%表面活性劑,控制pH在10~11,水溫控制在30~35℃。

      3.2 清洗步驟

      (1)水沖洗;瘜W清洗前,采用RO產水進行沖洗,目的是有效帶走RO膜表面部分污染物;化學清洗后的水沖洗,目的是置換化學清洗廢液,為產品水的質量提供保證。

      (2)殺菌。向清洗水箱內注水,用蒸汽加熱,啟動清洗泵,緩慢加入殺菌劑,動態循環,清洗溶液由無色變化為淡黃色,放掉清洗溶液,重新配制新的清洗液,如此循環,清洗至溶液顏色不變后,浸泡4h,放掉清洗液,進行水沖洗,出水干凈后水沖洗結束。

      (3)酸洗。酸洗時,向清洗水箱內注水,用蒸汽加熱,啟動清洗泵,緩慢加入鹽酸,pH控制在2~3,進行分段清洗,先清洗一段,再清洗二段。動態循環40min,再浸泡40min。如此交替進行清洗,當pH值不再升高時,進行水沖洗,出水pH值達到6~7時,水沖洗結束。

      (4)堿洗。向清洗水箱內注水,用蒸汽加熱,啟動清洗泵,慢慢加入清洗藥劑,攪拌使清洗藥劑完全溶解,先清洗一段,再清洗二段。動態循環40min,再浸泡50min。如此交替進行清洗,若pH降低0.5時,加入NaOH控制pH值在10~11。當pH值不再降低時,進行水沖洗,出水pH值達到6~7時,水沖洗結束。

      (5)酸洗。堿洗后,當水沖洗至出水為中性后,再進行一次酸洗,其清洗方法及工藝同上酸洗所述。

      (6)水沖洗;瘜W清洗結束后,用大量RO產品水對清洗水箱、管道、RO系統進行沖洗,當pH達到中性為止。

      (7)在清洗過程中排放的廢酸、廢堿,應用酸、堿進行中和處理,防止環境污染。

      4、清洗效果

      對2號、5號RO系統分別進行了化學清洗,清洗前后主要運行參數見表3。由表3可以看出,清洗后2號、5號RO系統一、二段進水壓力明顯降低,產水量有較大提高,由此可見,本次清洗效果良好,達到預期清洗效果。

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      5、結論

      (1)鋼鐵企業因產品工藝不同,運行管理不同,使鋼廠廢水水質波動較大,對加藥工藝會產生較大的影響,廢水回用RO膜污染是經常發生的現實問題,因此,在RO系統日常運行過程中,需要加強管理,對預處理單元應不斷完善,嚴格控制RO系統進水水質標準,預防或延緩RO膜污染的發生。發現RO系統膜污染后,應及時分析診斷污染原因,依據污染物性質和特點,進行有針對性的化學清洗,系統性能才能獲得較好的恢復,否則,很容易導致RO膜出現不可逆轉的損傷。

      (2)本次化學清洗,2號、5號RO系統進出水壓差明顯降低,產水量有較大提高,系統恢復正常運行狀態,清洗后RO系統運行狀況良好,達到預期清洗效果。(來源:河南省化工研究所有限責任公司)

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