反渗透工艺处理工业废水的影响因素研究

第３７卷第１期２０１８年２月铀矿冶ＵＲＡＮＩＵＭＭＩＮＩＮＧＡＮＤＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹＶｏｌ．３７Ｎｏ．１Ｆｅｂ．２０１８收稿日期：２０１６－０３－３１第一作者简介：陈伟山（１９８５—），男，石家庄人，硕士研究生，工程师，主要从事铀矿冶行业给水、排水及相关水处理技术的研究。反渗透工艺处理工业废水的影响因素研究陈伟山，李建军，杨彦虎，张攀攀（中核第四研究设计工程有限公司，河北石家庄０５００２１）摘要：针对高含盐量、高硬度的某工业废水，采用锰砂过滤器、活性炭过滤器、阻垢剂投加装置等作为预处理系统，采用反渗透技术作为主体工艺对预处理出水进一步处理。主要研究了进水流量、温度、ｐＨ、含盐量、操作压力、回收率等因素对反渗透装置脱盐率的影响，对今后反渗透工艺在类似工程中的应用具有借鉴意义。关键词：反渗透；含盐量；过滤器；脱盐率中图分类号：Ｘ５０５；ＴＱ０８５文献标志码：Ａ文章编号：１０００－８０６３（２０１８）０１－００４２－０５ｄｏｉ：１０．１３４２６／ｊ．ｃｎｋｉ．ｙｋｙ．２０１８．０１．００８矿产资源是人类生存和发展的重要保证，矿产资源开发对社会经济和生态环境都具有十分重要的意义［１］。在全世界范围内，已发现的矿产资源有３０００多种，其中具有工业生产意义的至少在１０００种以上。目前，世界范围内每年开采各种矿产超过１５０亿ｔ，如果包括随之产生的废石则远超１０００亿ｔ。以矿产资源为原料的基础工业和相关延伸产业链的工业产值约占全部工业产值的７０％左右。矿产资源开发过程中大量废石和尾矿所带来的环境污染，成为当今世界持续发展面临的最重要的问题之一，绿色矿山和可持续发展日益成为人类的共识。我国矿石资源总体储量很大，矿石种类丰富；但因多数矿石的品位很低，贫矿居多，且多元素共生矿居多，开采利用难度很大。大多数矿石需要经过前期的选矿工艺处理后，才能作为下一步的冶炼原料；而在选矿过程中，会产生出大量的工业废水。本研究旨在利用先进的反渗透技术处理工业废水，探讨多种因素对整个系统运行的影响。反渗透装置预处理工艺是反渗透装置稳定运行的重要保证，本次预处理采用石英砂过滤、锰砂过滤、活性炭过滤、保安过滤、ｐＨ调节和阻垢剂投加等技术。该预处理工艺相对于传统的絮凝沉淀、石灰软化等工艺具有流程简单、维护方便、运行经济、出水稳定、工作环境舒适等优点［２－８］。１试验装置及条件１．１试验装置反渗透中试装置采用２支陶氏ＦＩＬＭＴＥＣ８英寸抗污染反渗透膜（ＢＷ３０－３６５／３４ｉ－ＦＲ）。陶氏ＦＩＬＭＴＥＣ膜元件进水流道较宽，流动均匀，污染物不容易附着，且污染后的清洗效率很高。ＢＷ３０－３６５／３４ｉ－ＦＲ反渗透膜在１．５５１ＭＰａ（２２５ｐｓｉ）压力下，２０００ｍｇ／Ｌ的ＮａＣｌ溶液测试中，产水量为３６ｍ３／ｄ，回收率为１５％，脱盐率达到９９．５％。中试工艺流程如图１所示。图１中试工艺流程中试装置由原水调节池、曝气装置、一级提升泵、石英砂过滤器、锰砂过滤器、活性炭过滤器、保安过滤器、加药装置、反渗透装置等组成，见表１。表１中试装置主要设备序号设备名称规格／型号数量１原水调节池２ｍ３，ＰＥ１台２一级提升泵２ｍ３／ｈ，９ｍ，０．４ｋＷ１台３石英砂过滤器４００ｍｍ，玻璃钢１套４锰砂过滤器４００ｍｍ，玻璃钢１套５活性炭过滤器４００ｍｍ，玻璃钢１套６保安过滤器过滤精度为５μｍ，ＪＭＬ－２３０／５１套７提升泵２（高压泵）８ｍ３／ｈ，１９６ｍ，８ｋＷ１台８膜元件陶氏ＢＷ３０－４００／３４ｉ－ＦＲ膜２支９阻垢剂加药装置药桶０．５ｍ×０．８ｍ，ＬＣＨ５型计量泵１套１０反渗透支架３０４不锈钢１套１１转子流量计０～１ｍ３／ｈ，０～２ｍ３／ｈ，０～１０ｍ３／ｈ各１套１２配电及控制系统１套１３化学清洗装置２００Ｌ，ＰＥ１套１４清水池２ｍ３，ＰＥ１台１．２试验条件中试装置设置浓水回流设施，运行过程中使部分浓水回流至高压泵的前端，以达到调整反渗透进水电导率的目的。试验持续８０ｄ，分别考察反渗透膜进水温度、ｐＨ、压力、电导率等对脱盐率的影响。反渗透产水量维持１ｍ３／ｈ不变，反渗透膜的膜通量１４．７Ｌ／（ｍ２·ｈ）。在研究某项因素对脱盐率的影响时，维持其余项条件不变。例如，在研究温度对脱盐率的影响时，除了温度变化，进水压力、进水ｐＨ、进水操作压力等都维持不变。根据试验的原水水质，经过专业软件分析、计算，原水中添加阻垢剂型号为纳尔科ＯＳＭ６０（Ｔ），投加量为２．７ｍｇ／Ｌ。反渗透装置示意图如图２所示。１．３原水水质中试在某大型钢铁企业尾矿库附近进行，利用潜污泵从尾矿库直接抽水作为中试装置的进水，进水浊度低、硬