反渗透技术在污水处理中的应用研究
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1 现状分析
1.1焦炭质量要求
客户要求焦炭的钠离子含量为80～100ppm，我公司的主要原料煤中，钠离子含量为l0～l00ppm, 配合煤的钠离子含量为40～60ppm。因此，外来的钠离子稍有增加，将导致焦炭中的钠离子含量超标。
1.2钠离子含量高的原因
(1) 焦炉生产过程中，剩余氨水中钠离子的含量一般在120ppm左右。
(2) 在蒸氨过程中，为使氨水中的固定铵分解为游离氨，一般每吨氨水需加入40％的氢氧化钠3～4kg，耗蒸汽200kg，增加了蒸氨废水中钠离子的含量，经检测，蒸氨废水中钠离子含量在600ppm左右。
(3) 在AAO生化处理系统中，为保证系统的pH值，一般要添加纯碱，由此又增加了水体中钠离子的含量。经检测，生化处理出水中钠离子含量达到750ppm左右（在生化运行过程中有部分稀释水加入系统）。
1.3焦炭中钠离子分析
生化处理后的出水作为熄焦补充水时，由于钠离子浓度较高，在熄焦过程中会增加焦炭中的钠离子含量，一般会增加150～200ppm左右。
2 反渗透的原理与使用
反渗透是渗透的一种反向迁移运动，借助于半透膜的选择作用，将溶液中的溶质与溶剂分开，其孔径大约在5～10A。已广泛应用于各种液体的提纯与浓缩，在水处理工艺中，用反渗透技术可将原水中的无机离子、细菌、病毒、有机物及胶体等杂质去除，以获得高质量的纯净水。目前应用最广泛的是卷式聚酰胺复合膜，其水通量和脱除率会受压力温度、回收率、进水含盐量和pH值等的影响。
3 反渗透的工艺分析
进入反渗透装置的水质要求见表1。
表1 进水的水质要求
项目
污染
指数
水温
℃
pH值
游离氯
Ppm
浊度
NTU
脱盐率
％
国产复合膜
＜4
15～35
4～11
＜0.1
＜0.5
90～95
进口复合膜
＜5
10～40
2～11
＜0.1
＜1
99～99.5
根据我公司的出水状况，结合反渗透工艺的要求，比较可行的工艺是：
生化出水→原水箱→粗过滤器→机械过滤器→阳离子交换器→
→除碳器→活性炭过滤器→保安过滤器→泵→反渗透装置→出水
(1) 原水箱。原水箱的主要作用是调节原水的水质和水量，保证后续处理设备的连续稳定运行。
(2) 粗过滤器。粗过滤器用于除去原液中的悬浮物等大颗粒杂质，防止大颗粒杂质进入微孔过滤器。减轻微孔过滤器的工作负荷，延长微孔过滤器的清洗周期及使用寿命。根据需方提供的原液情况及要求，粗过滤器采用不锈钢滤网过滤方式。
(3) 机械过滤器。水经过加压泵增压后进入多介质过滤器，其主要作用是去除水中的悬浮物、经过混凝的小分子有机物和部分胶体，以及粒度大于20μm的机械杂质，使出水的浊度＜0.5NTU, COD＜1.5mg/L, SDI≤5。
(4)阳离子交换器。为降低原水中的钠离子含量，设置了2台（一开一备）阳离子交换器，交换器内填放可再生氢离子交换树脂。可再生型氢离子交换器的运行过程为：当进水经过上层交换树脂层时，会产生大量的强酸和碳酸，但当水流到下层时，水中与强酸量相当的氢离子又和树脂中弱酸性交换基团上的钙、镁、钠离子进行交换，碳酸不进行交换。
(5)除碳器。除碳器采用鼓风式，水从上往下，鼓风机出风口在下方，风从下往上，分别流经填料层，空气与水接触时，水中的二氧化碳会析出并被空气带走，出水进中间水箱。
(6)活性炭过滤器。活性炭具有很大的比表面积和发达的微孔，所以吸附容量大，吸附能力强，不仅能吸附微生物、余氯、胶体及有机物，还能处理化学有害物质，保证出水的质量。设计中使用活性炭过滤器，是为了防止进水中的余氯含量过高时，造成超滤膜的损坏。活性炭过滤器结构与多介质过滤器基本相同，不同的是内部装有具有较强吸附功能的活性炭，使出水余氯≤0. 1mg/L，SDI ≤ 5。活性炭过滤器之前设置还原剂投加装置，以降低活性炭过滤器的负担。
(7)保安过滤器。保安过滤器用于去除水中的悬浮物、胶体等杂质。常用的微孔膜过滤器去除微粒的最小粒径为5μm，这类过滤器对水中机械杂质、浊度、胶体和铁等均有较高的去除率。保安过滤器前后分别安装压力表，用于测量过滤前后的压力。过滤器前后的压力差可以表明过滤器的工作状况。当微孔过滤器出口水质下降或进出口压差达到设定值时，用清洗系统对其进行冲洗或反冲洗，以恢复过滤器的处理能力。微孔膜过滤器需配置清洗水泵，为过滤器反清洗提供必要的运行压力及流量。在过滤器的运行过程中，滤芯会粘附越来越多的杂质，甚至造成滤芯堵塞，因此过滤器滤芯必须定期更换，以恢复过滤器的功能。
4 水的再利用
(1) 经过阳离子交换器后，水中的钠离子含量可达到20ppm以下，出水可以送至熄焦池进行熄焦。熄焦过程中消耗的水量按0.4t/t焦计算，对于2×60孔4.3m的捣固焦炉来说，平均需水量为30t/h。
(2) 多余的水经过反渗透装置后，不仅水中的钠离子可以去除，水中的钙离子、镁离子等去除率可达96%～99%，另外可以去除大量的污染物质。因而，该出水可以当作循环水的补充水进行使用，实现焦化废水的零排放。
5 使用中应注意的事项
(1) 在运行过程中，对膜影响最大的是碳酸钙结晶，因此在进入反渗透装置前的预处理系统中，阻垢剂的添加至关重要，以降低沉淀物的形成强度。
(2)加强对膜的周期性清洗，以保证膜的使用效果。清洗的目的主要是消除膜中形成的沉积物（主要以碳酸钙为主，另有悬浮物和胶体物等）。清洗剂一般用3%～5％的盐酸溶液进行清洗。在膜的工作压力提高或处理量减少时（15天左右），必须进行清洗，清洗时间一般在1～1.5h。
(3) 在整个系统中，清洗（反冲洗）的水分为2个回用系统。在离子交换器之前的反冲洗水回至污水处理站处理，反渗透过程中的冲洗水回至蒸氨系统处理后再回至污水处理站处理。
6 效益分析
(1) 生化出水深度处理的总投资在80万左右，水处理的运行成本预计为0.8～1.0元/t。根据25t/h的流量测算，每年的运行费用为17.5～21.9万元。
(2) 反渗透装置的出水，可以作为循环水的补充水。并能减少循环水系统中杀菌剂、阻垢剂的用量，预计每年可节约药剂费用10万元左右。
(3) 生化出水经过离子交换和反渗透装置处理后，可以实现焦化废水零排放，预计每年可减少排污费20万元。使用反渗透技术后，不仅能取得一定的经济效益，同时具有显著的环境效益，有利于企业的稳定运行。 呵呵，多分享一些东西吧，
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