江门市优美科长信新材有限公司 521900
摘要：近年来，国家的经济和社会得到飞速发展，制造水平节节上升，但是在一些偏远的地区和城市，水资源仍然是遏制该地区发展的重要因数，甚至会影响到人们的日常生活，不利于社会的可持续发展。在该背景之下，通过反渗透技术进行中水回用，节约了水资源，同时降低了污水处理的费用，在取得了社会经济效益的同时又可以减少污水的排放量，减少对环境的影响，为实现绿色可持续发展提供了一种良好的途径。
关键词：反渗透技术；中水回用；三元前驱体；
1.概述
三元前驱体中主要的重金属元素为：镍、钴、锰三种，而生产三元前驱体的产品会产生大量含有该三种元素的工业废水，镍钴锰元素在国家污水排放标准中是严格受到控制的。三元前驱废水主要分为母液和清洗水两种，母液因为含重金属浓度过高，总盐成分过高，是不利于使用反渗透技术进行直接处理；而清洗水相对母液来说水质相对较好，总盐成分低，在经过一些物化处理和中和处理之后，可以使用反渗透技术进行处理，实现中水回用的目标；在减少了工业污水排放量的同时，降低了污水处理费用，同时也可以减少工业中补充新鲜用水的用水量，具有非常重要的推广价值。为实现处理三元前驱体清洗水的中水回用系统，江门市优美科长信新材料公司已建设一套325m³/天产能的膜系统中试装置，处理后的中水回用于产品的清洗工段。
2.工艺流程
项目主要采用超滤和反渗透为核心技术，具体工艺路线如下图所示：
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工艺过程为：原水经过微滤处理后进入换热器换热工段，温度从70℃降至25℃。换热器出水经3M硫酸调pH至6.5-7，依次进入碳滤超滤系统。碳滤超滤反冲洗水返回至微滤进水箱。超滤产水进入一级反渗透工段，产生一级浓缩水和一级淡水。一级淡水进入二级反渗透工段，产生二级浓缩水和二级淡水。二级浓缩水返回至一级反渗透工段进水箱，二级淡水进入三级反渗透系统，产生三级浓缩水和三级淡水。三级浓缩水返回至二级反渗透工段进水箱，三级淡水经调pH输送至回用水箱。一级浓缩水进入浓水反渗透工段，产生浓水浓缩水和浓水淡水。浓水淡水回至二级反渗透工段进水箱，浓水浓缩水经调pH输送至后续工艺段。
3.回用系统设备及原理介绍
3.1活性炭模块
水或废水通过过滤器中的活性炭层时，其中的有机物和游离氯被活性炭吸附或以化学反应的方式除去，使其满足下一级设备进水水质要求。一般可以除去水中60%-80%的胶体物质：50%左右的铁和50%-60%的有机物等。
活性炭过滤器：
活性炭过滤器的出力满足所对应的实际产水量及过滤器的自反洗水量之和的要求，过滤和反洗过程不影响产水。流速5~10m/h。设置单独的反洗泵，反洗流速：6L/m2.s（21m/h）。
填料：
活性炭过滤器一般采用一种或几种不同比重和粒径的过滤介质，自上而下粒径逐级增大，利用深层过滤原理，增大过滤器的截污能力，本期工程设备内装填料为石英砂和活性炭。
填料：高度为1200mm，其分布如下（由下至上）：
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3.2超滤模块
超滤是以压力差为推动力的膜分离技术，平均孔径介于反渗透膜与微孔滤膜之间，截留水中的细菌、病毒、胶体、大分子等微粒，而水和低分子量溶质透过膜。使SDI指数及颗粒能充分保证反渗透的进水要求，大幅度降低反渗透膜的污染程度，延长反渗透膜的清洗周期，延长反渗透膜的使用寿命，从而降低整体运行成本。超滤系统由超滤本体、超滤反洗泵、CEB加药装置、供气系统组成。
超滤的清洗：
虽然反冲洗能够除去超滤系统中大部分的膜污染，但是并不能达到100%的恢复效果。有许多物质黏附在膜表面，仅通过机械力无法将其去除。经过长时间的运行，这部分物质会堵塞膜孔。因此，运行一段时间后需要对膜进行化学清洗来恢复膜的性能。
清水水箱：
用于配置清洗液，清洗液的种类根据膜的种类及污染物的种类和污染严重程度来确定。清洗水箱一般选用锥底水箱，便于排尽其中残留的化学清洗液。
清洗泵：
克服膜污堵产生的压力，将清洗液打入膜系统中。
精密过滤器：
除去药剂中的固体杂质，防止固体杂质将膜刮伤。由滤器壳体和大流量折叠式滤芯组成，滤芯过滤精度为20μm。当过滤器进出口压差大于设定值时更换。
3.3反渗透系统
反渗透借助选择透过性膜的功能，以压力差为推动力，当系统中所加的压力大于溶液渗透压时，水分子不断地透过膜，经过产水流道流入中心管，然后由产水管输送至反渗透产水池。进水中的杂质，如：离子、有机物、细菌、病毒等被截留在膜的进水侧，由浓水管排出。
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反渗透系统由反渗透增压泵、反渗透加药装置、反渗透保安过滤器、反渗透高压泵、反渗透本体组成。
保安滤器：
1）设置目的：保安滤器是原水进入反渗透前去除颗粒的最后保障。反渗透膜的厚度约为10μm左右，如颗粒浓度过高，容易堵塞反渗透膜；如颗粒粒径过大，在颗粒经高压泵加速后可能击穿反渗透膜组件，造成漏盐，同时划伤高压泵的叶轮。
2）装置组成：过滤精度5μm，滤元为大流量折叠式滤芯。
3）技术要求：
结构应满足快速更换滤元的要求。
保安过滤器应设置排气阀、排水阀、截断阀。
保安过滤器的滤元过滤精度为5μm。
当过滤器进出口压差大于设定值时更换。
4）运行方式：24小时连续运行。
高压泵：
1）设置目的：根据反渗透本身的特性，需有一定的推动力去克服渗透压等阻力，才能保证达到设计的产水量。高压泵为反渗透本体装置提供足够的进水水量和进水压力。
2）装置组成：
材质为不锈钢，采用变频控制，以适应反渗透进水压力随进水水温波动而变动的要求。
3）技术要求：
高压泵进口装压力开关，压力低时报警及停泵。信号进DCS，由DCS实现联锁控制。
密封装置应采用防腐材料、机械密封。
4）运行方式：24小时连续运行。
膜装置：
1）设置目的：SCRO膜装置是整个系统的核心，脱除水中的可溶性二价盐、胶体、有机物质等。
2）装置组成：
SCRO元件选择透水量大、脱盐率高、化学稳定性好及机械强度好的膜，采用世界上最先进的反渗透复合膜。经SCRO专用软件计算，SCRO膜组采用一级二段排列。
技术要求：
每套反渗透装置都能单独运行，也可同时运行。SCRO装置有防止启动时反渗透膜受到水或空气冲击的措施。SCRO装置完整地包括系统所有设备、管道、阀门、变送器和测量仪表等。SCRO压力容器采用唯赛勃或乐普产品。
反渗透的清洗：
当反渗透装置压差上升、产水量或脱盐率下降至一定数值时，该套反渗透装置需进行化学清洗，采用分段清洗，以保证每一段元件有合适的循环量。根据污染情况，配制清洗溶液；利用化学清洗泵将清洗溶液打入反渗透装置浸泡和循环清洗；循环清洗结束，进行正冲洗；正冲结束，膜性能恢复，又可投入运行。
清水水箱：
用于配置清洗液，清洗液的种类根据膜的种类及污染物的种类和污染严重程度来确定。清洗水箱一般选用锥底水箱，便于排尽其中残留的化学清洗液。
清洗泵：
克服膜污堵产生的压力，将清洗液打入膜系统中。
精密过滤器：
除去药剂中的固体杂质，防止固体杂质将膜刮伤。由滤器壳体和大流量折叠式滤芯组成，滤芯过滤精度为5μm。当过滤器进出口压差大于设定值时更换。
反渗透膜污染特征：
反渗透膜经长期使用，在膜上会积累胶体、金属氧化物、细菌、有机物、水垢等物质，而造成膜污染，各种不同的膜污染引起的性能变化不同，一般现象列于下表。
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（1）表示发生在1-2天之内 X─初投运或上一次清洗后的值；（2）表示发生在2-3周以上 △p─为反渗透装置进出口压差；
3.4配套辅助设施
硫酸加药装置
1）设置目的：用于调节pH。
2）装置组成：溶解箱、计量箱、在线计量泵。
3）技术要求：
加药装置为单元集成型，安置在加药间内。
计量箱设置隔离阀及液位报警装置。
设置就地控制盘，以满足就地操作的要求。
药箱为锥形结构，利于排空箱内残液。
液碱加药装置
1）设置目的：用于调节PH。
2）装置组成：溶解箱、计量箱、在线计量泵。
3）技术要求：
加药装置为单元集成型，安置在加药间内。
计量箱设置隔离阀及液位报警装置。
设置就地控制盘，以满足就地操作的要求。
药箱为锥形结构，利于排空箱内残液。
还原剂加药装置
1）设置目的：投加亚硫酸氢钠的目的是去除预处理过程中剩余的氧化性氯，以防止其进入反渗透膜，氧化破坏膜元件。亚硫酸氢钠投入量根据保安滤器进口余氯测定仪信号进行自动调节，保证进入反渗透膜元件水中余氯含量小于0.1mg/l。
2）装置组成：溶解箱、计量箱、在线计量泵。
3）技术要求：
加药装置为单元集成型，安置在加药间内。
计量箱设置隔离阀及低液位报警装置。
设置就地控制盘，以满足就地操作的要求。
药箱为锥形结构，利于排空箱内残液。
药品溶液箱的容积满足全部设备一昼夜的药品用量，能发出低液位报警信号。
溶液箱本体采用相应的耐腐蚀材料。
4）运行方式：24小时连续运行。
阻垢剂加药装置
设置目的：反渗透的工作过程是原水在膜的一侧从一端流向另一端，水分子透过膜表面，从原水侧到达另一侧，而无机盐离子就留在原来的一侧。随着原水的流程逐渐增长，水分子不断从原水中取走，留在原水中的含盐量逐步增大，即原水逐步得到浓缩，最终成为浓水，从装置中排出。浓水受浓缩后各种离子浓度将成培增加。原水中Ca2＋、Mg2＋、Ba2＋ 、Sr 2＋、SiO2、SO42-、HCO-3等倾向于产生结垢的离子深度积一般都小于其平衡常数，所以不会有结垢出现，但经浓缩后，各种离子的浓度积都有可能大大超过平衡常数，因此会产生严重的结垢。
采用加药阻垢的方法是目前常用的防止反渗透膜污染的一种方法，其设备简单，操作容易，因而一般反渗透预处理都采用加药阻垢的方法。这种方法是通过延缓盐晶体成长来推迟沉淀过程，促使晶体不会形成一定大小和足够的浓度而沉降下来。大多数阻垢剂还有一定的分散作用，防止颗粒聚集成足以沉积下来的大颗粒，也就是说，反渗透浓水中难溶盐或来不及沉积在膜表面上，已随浓水排出反渗透设备之外。
4. 回用系统参数
4.1设计原水水质
设计原水水质一览表
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4.2系统回收率
系统回收率≥87%
4.3 系统设计参数
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4.4 实际水质：
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5. 回用系统结论
本工艺配置可有效去除三元废水中的重金属污染物和盐分，产水率和产水的质量能达到工业回用水的标准，可以用于车间的生产工艺用水；保障了车间的基本用水需求，同时对于经济效率和环境效益方面都是一种双赢的局面，值得进一步推广。
参考文献：
[1]仲惟雷，彭立新，余锋智，等.反渗透技术在印染废水回用中的应用[J].工业水处理，2012，7：87-89.
[2]龙潇，石景燕，高燕宁，等.中水回用反渗透系统污堵原因分析[J].电站系统工程，2012，4：53-55.
[3]王晓攀，孙小军，桑俊珍.中水深度处理后反渗透系统的化学清洗[J].清洗世界，2012，8：1-4+12.