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人类的活动特别是工业的发展,废水的种类和数量迅猛增加,对水体的污染也日趋广泛和严重,威胁人类的健康和安全。对于保护环境来说,工业废水的处理比城市污水的处理更为重要。
工业废水回用,膜过滤技术是关键,而膜过滤系统能否持续稳定运行,水体有机物含量是关键,在工业废水达标排放的基础上,进一步降低出水COD和浊度,无论是直接回用,还是作为后续超滤和反渗透的预处理工段,都是十分重要的节点,也是工业废水回用的技术瓶颈。如果能通过深度处理,将达标排放的工业废水COD、氨氮等指标降至排放标准4倍以下,反渗透膜污染问题可以彻底解决,RO浓水也可以直接排放,膜系统运行费用过高的问题也将迎刃而解。因此,通过对达标排放的工业废水进行深度预处理,降低原水有机质含量,才能持续稳定运行双膜系统,实现工业水回用。
双膜法是目前世界上工业水回用最常用技术,其中反渗透工艺可截留粒径≥0.1nm的大部分无机盐,反渗透工艺无相态变化、常温操作、设备简单、占地少、能耗低、适应性强、自动化程度高、出水质量好,符合“清洁生产”要求。已在我国环境工程领域得到广泛应用。反渗透(ReverseOsmosis,RO)又称逆渗透过程,是纯水从低浓度到高浓度转移的自然渗透的逆向过程,以压力差为推动力,从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。反渗透膜透过部分水称为产水,而截留的水称为反渗透浓水(ReverseOsmosisConcentrate,ROC),只要利用反渗透技术制水,就必然会产生浓水,反渗透浓水是伴随着产水的一个自然过程。
反渗透浓水主要成分是溶解无机盐和可溶性小分子有机物,特别是产生高浓度难降解有机废水的焦化、石油化工等企业废水,其ROC浓缩了废水中最难降解的有机污染成分;还浓缩了污水处理和回用水制水工艺残留物如杀菌剂、阻垢剂等,许多有机物成分属于“优先控制污染物”,难以生物降解,对环境存在潜在危害,不能随意排放,必须进行适当处理处置;目前,回流法是ROC处理最常用方法,ROC中有机污染会污染回流的反渗透膜,直接影响中水回用制水过程,必须对ROC有机物进行预处理,使其COD降至可控范围。ROC有机物预处理是ROC最终处理处置的必要过程,由于技术难度大,已成为工业水回用技术研究的关键节点。
经过MBFB工艺处理的中水,COD降至20mg/l以下,一方面低浓度COD原水能一般能使RO膜寿命由半年提高至5年,大大降低反渗透膜使用成本;更为重要的是,经过深度处理的原水,反渗透浓水COD仍在80mg/l以下,可无需处理直接排放。MBFB技术对提高我国工业水重复利用率,具有十分重要意义,仅广东珠三角地区,每天工业水排放总量近1000万吨,目前工业水回用率尚不到50%,由于采用双膜法工艺回用,90%回用项目运行不正常。按珠江三角洲环境保护规划纲要(2004~2020年),2020年工业水回用率需达到80%以上,以此计算,仅珠三角地区,为解决RO浓水和反渗透膜持续稳定运行问题,需要引进MBFB工艺的项目将高达800万t/d,计33万吨/h,按1.5万元/吨/h计算,市场规模可达50亿元,市场推广前景十分广阔。