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水处理系统

发布时间:2018/12/24 14:48:30 点击量:

RO水处理系统也称反渗透水处理系统,是六十年代发展起来的一种膜分离技术,其原理是原水在高压力的作用下通过反渗透膜,水中的溶剂由低浓度向高浓度扩散从而达到分离、提纯、浓缩的目的,由于它于自然界的渗透方向相反,因而称它为反渗透。反渗透水处理系统可以去除水中的细菌、病毒、胶体、有机物和98%以上的溶解性盐类。该方法具有运行成本低,操作简单,自动化程度高,出水水质稳定等特点。与其他传统的水处理方法相比具有明显的优势,广泛运用于水处理相关行业。

原理

RO(Reverse Osmosis)是利用RO膜的选择性,以膜两侧静压差为动力,克服溶剂(通常是水)的渗透压,允许溶剂通过而截留离子物质,对液体混合物进行分离的膜过程。进行RO分离过程有2个必要条件:一是外加压力必须大于溶液的渗透压力(操作压力一般为1.5~10.5MPa);二是必须有一种高透水性、高选择性的半透膜。RO膜表面微孔孔径一般小于1nm,对绝大部分无机盐、溶解性有机物、溶解性固体、生物和胶体都有很高的去除率。

技术工艺

RO膜自身对进水的pH、温度以及特定的化学物质比较敏感,进水的水质严格要求pH值范围4~10,温度<40℃,淤泥密度指数SDI<5,游离氯<0.1mg·L-1,浊度<1,含铁量<0.1mg·L-1等。为了满足RO膜进水要求,原水在进入RO膜系统之前首先要进行预处理(沉降、混凝、微滤、超滤、活性炭吸收、pH调节等),然后经加压泵加压进入膜组件,在压力的作用下原水透过RO膜成为产水,而无机盐、有机物及微粒等被RO膜截留在膜的另一侧形成浓液。根据具体工艺的需求,浓液可被回收利用或者再处理。RO可以与超滤、纳滤等膜装置连用,组成集成膜装置。

发展

RO膜的发展大致经历了3个阶段。目前,我国常用的RO膜材料主要有醋酸纤维素膜(CA膜)、芳香聚酰胺膜(PA膜)和壳聚糖膜(CS膜)这3类。CA膜是运用最早的膜材料,无臭、无味、无毒,对光稳定,吸湿性强,但是CA膜的化学稳定性、热稳定性、压密性较差,而且易降解。PA膜是工业上最常用的RO膜,具有物化稳定性,耐强碱、油酯、有机溶剂,机械强度好等优点,但是PA膜具有带电性,水中颗粒易在膜表面沉积,形成膜污染,缩短使用寿命。CS膜是天然高分子膜材料,无毒、无副作用,能抗菌,碱土金属离子的脱除能力强,是更优越的硬水软化的RO膜,是一种极有潜力的膜材料,在国际受到极大的关注。

RO膜的最新发展包括无机膜、杂化膜和新型有机膜。理论上,无机膜离子截留性能很高,但成本高,制备条件苛刻,不利于工业化应用;杂化膜融合了有机材料与无机材料的优点,在提高膜分离性能及抗污染方面有很好的应用前景,具有很大的发展潜力,有待进一步的理论研究;新型有机膜的制备还在初级阶段,主要目的是改善膜通量及化学稳定性,目前仍未获得突破性进展。

优势

在水处理中的应用

与其他传统分离工程相比,RO分离过程有其独特的优势:

(1)压力是RO分离过程的主动力,不经过能量密集交换的相变,能耗低;

(2)RO不需要大量的沉淀剂和吸附剂,运行成本低;

(3)RO分离工程设计和操作简单,建设周期短;

(4)RO净化效率高,环境友好。因此,RO技术在生活和工业水处理中已有广泛应用,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。

应用编辑

海水和苦咸水淡化

20世纪60年代以来,RO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,RO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RO技术实现的,通过RO膜可除去海水中99%以上的盐离子,得到可饮用的淡水。

纯水和超纯水的制备

清华紫光古汉集团衡阳制药厂采用RO+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,许多科研人员均对RO+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RO+电去离子法制取高纯水的可行性。

通过控制RO的级数可制取不同纯度脱盐水。随着RO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,RO装置连用一般不会超过二级,通常将RO与电去离子技术联用,不仅克服了RO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。

工业废水处理

工业废水处理是除脱盐和纯水的制备领域外,RO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RO膜对进水要求较高,运用RO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、重金属废水处理

RO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,RO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。

2、印染废水处理

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+RO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RO膜的要求,经RO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10mg·L-1,电导率小于80μS·cm-1,产水满足大部分印染工艺用水标准。

3、电厂循环废水处理

电厂循环冷却水系统对水的消耗量很大,占到纯火力发电厂用水的80%,热电厂用水的50%以上,对循环排放水进行回收处理,产水作为循环补充水或锅炉补给水系统的水源,不仅防止了对环境造成污染,还可以有效节约水资源,降低生产成本。

北京京丰天然气燃机联合循环电厂采用超滤+RO技术联合操作对电厂循环排污水进行处理,投运以来,RO系统运行良好,产水量68m