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摘 要： 本文着重研究了某企业提出的 “预处理+纳滤+反渗透”工艺深度处理盐化工废水二级出水中操作因素对反渗透膜的影响。综合考虑脱盐率、产水流量、产水回收率，得出了反渗透的最佳操作条件为：反渗透最佳的操作压力为4MPa；反渗透的最佳进水流量为13LPM。 在最佳操作条件下反渗透产水水质完全符合循环冷却水水质标准。
关键词 ：盐化工废水 反渗透纳滤
中图分类号：TQ04 文献标识码：A 文章编号：
盐化工行业是基础化工产业，能源消耗大，“三废”排放量大。已成为制约盐化工行业发展的瓶颈，其生产废水的治理及循环再利用研究是国内外的研究热点。某化工厂是天津市最大的盐化工企业，已经建成日处理4万吨盐化工废水的处理工场，根据厂方要求，拟研究不用“杀菌灭藻剂、缓蚀剂、阻垢剂”，处理化工厂废水处理二级出水，使废水达到循环冷却水的水质标准，循环利用。
盐化工废水二级出水含盐量高，直接排放会造成对河流等淡水资源的污染，经深度处理后回用于工业循环冷却水是防止水污染、解决水资源短缺的重要途径之一。企业提出了预处理+纳滤+反渗透工艺深度处理盐化工废水二级出水，本文着重考察了操作因素对反渗透膜的影响，得出了反渗透的最佳操作条件，进行了反渗透出水用于工业循环冷却水的可行性分析。
1实验分析方法
实验中的分析项目及分析方法见表1。
表 1 分析项目及方法
2深度处理工艺流程
3反渗透实验装置
实验中反渗透膜采用海德能SWC1-4040反渗透海水淡化膜，单支膜有效膜面积为6.5 m2，最大进料量为3.6 m3/h，最大操作压力为6.90Mpa，最高操作温度为45℃，进水pH范围为3.0-10.0，最大进水浊度为5.0，单支膜元件浓水与产水比的最小值为5：1。其技术指标见表2-2。
表2 反渗透膜组件技术指标
4 反渗透进水水质
表 3 反渗透进水水质要求与纳滤出水水质
从表3-18可以看出，浊度、硫酸根离子都为0，CODMn为2.12mg/L，Mg2+离子为4mg/L，可以从脱盐率、Ca2+截留率、Cl-截留率三者选择一个作为反渗透试验的考察指标，因此，仅选择有代表性的脱盐率作为考察指标，考察擦作压力及进水流量对反渗透膜分离性能的影响，并反渗透膜的最佳操作条件，最后在反渗透膜最佳操作条件下进行试验，分析反渗透出水水质，评价其回用的可行性。由于pH、温度等因素已定，因此反渗透的单因素实验主要研究操作压力和进水流量对反渗透膜分离性能的影响。
4 反渗透实验研究
4.1 操作压力对膜分离性能的影响
设定进水流量为15LPM，进水pH为7，温度为10℃，改变反渗透膜操作压力分别为2MPa、2.5 MPa、3 MPa、3.5 MPa、4 MPa、4.5 MPa、5 MPa、5.5 MPa，然后进行实验，取反渗透膜产水水样进行水质分析。
图 3-14 不同操作压力下脱盐率
从图3-14可以看出，在整个实验压力范围内，反渗透膜的脱盐率都达到了99%以上，随着操作压力的升高，反渗透的系统脱盐率先升高后趋于平缓，当操作压力达到4MPa时，脱盐率达到其最大值为99.4%。
图3-15不同操作压力下产水流量和产水回收率
图 3-16 产水流量和操作压力之间的线性拟合关系
从图3-15可以看出，随着操作压力的升高，产水流量和产水回收率均呈现出线性增大的趋势，产水流量由1.15LPM升高到4.05LPM，产水回收率由7%升高到27%。而从图3-16中可以看出，产水流量与操作压力的的线性关系方程是y=0.8119x-0.4321，线性相关系数达到了0.9982，具有显著的线性关系。
综合考虑脱盐率、产水流量、产水回收率，确定反渗透最佳的操作压力为4MPa。
4.2 进水流量对膜分离性能的影响
设定进水pH为7，温度为10℃，操作压力分别为4 MPa，改变进水流量分别为5LPM、7LPM、9LPM、11LPM、13LPM、15LPM、17LPM、19LPM，然后进行实验，取反渗透产水水样进行水质分析。
图 3-17 不同进水流量下脱盐率
从图3-17可以看出，在进水流量实验范围内，反渗透膜系统脱盐率均在98.5以上，随着进水流量的升高，脱盐率缓慢升高，最后保持不变，最大脱盐率为99.43%。
图 3-18 不同进水流量下产水流量和产水回收率
从图3-18可以看出，随着进水流量的升高，产水流量先缓慢增加后基本保持不变，产水流量由2LPM升高到2.75LPM，并在进水流量为13LPM时达到最大。产水回收率逐渐降低，由27%降低到14%。
综合考虑脱盐率、产水流量、产水回收率，确定反渗透的最佳進水流量为13LPM。
4.3 反渗透最佳操作条件的确定
由以上分析可知，反渗透膜的最佳操作条件为：进水流量为13LPM，进水pH为7，温度为10℃，操作压力为4MPa。在最佳操作条件下进行实验，分析产水水质，然后进行可行性分析。
4.4 反渗透处理盐化工废水用于回用的可行性分析
反渗透膜最佳实验条件下进行实验，对产水水质进行分析，水质分析如表3-19所示，并对比循环冷却水水质要求，如表3-20所示。
表 3-19 反渗透出水水质
表 3-20 循环冷却水水质要求与反渗透出水水质对比
从表3-20可以看出，反渗透出水的各个指标均符合循环冷却水的水质要求，完全可以利用本工艺流程达到盐化工废水回用的目的。
5 结论
（1） 最佳操作条件下纳滤产水水质完全符合反渗透进水要求，可以作为反渗透进水。
（2） 在整个实验压力范围内，反渗透膜的脱盐率都达到了99%以上，随着操作压力的升高，反渗透的系统脱盐率先升高后趋于平缓，当操作压力达到4MPa时，脱盐率达到其最大值为99.4%。随着操作压力的升高，产水流量和产水回收率均呈现出线性增大的趋势，产水流量由1.15LPM升高到4.05LPM，产水回收率由7%升高到27%。产水流量与操作压力的的线性关系方程是y=0.8119x-0.4321，线性相关系数达到了0.9982，具有显著的线性关系。综合考虑脱盐率、产水流量、产水回收率，确定反渗透最佳的操作压力为4MPa。
（3） 在进水流量实验范围内，反渗透膜系统脱盐率均在98.5以上，随着进水流量的升高，脱盐率缓慢升高，最后保持不变，最大脱盐率为99.43%。随着进水流量的升高，产水流量先缓慢增加后基本保持不变，产水流量由2LPM升高到2.75LPM，并在进水流量为13LPM时达到最大。产水回收率逐渐降低，由27%降低到14%。综合考虑脱盐率、产水流量、产水回收率，确定反渗透的最佳进水流量为13LPM。
（4） 最佳操作条件下反渗透产水水质完全符合循环冷却水水质标准。
6 参考文献
[1] 赵春霞;顾平;张光辉;;反渗透浓水处理现状与研究进展[J];中国给水排水;2009年18期
[2] 张金平;许以农;赵永增;;水处理技术的应用及研究[J];黑龙江科技信息;2012年22期
[3] 何艳明;栾景丽;刘维维;欧根能;陶辉旺;;有色冶金反渗透浓水的处理处置技术研究
关键词 ：盐化工废水 反渗透纳滤
中图分类号：TQ04 文献标识码：A 文章编号：
盐化工行业是基础化工产业，能源消耗大，“三废”排放量大。已成为制约盐化工行业发展的瓶颈，其生产废水的治理及循环再利用研究是国内外的研究热点。某化工厂是天津市最大的盐化工企业，已经建成日处理4万吨盐化工废水的处理工场，根据厂方要求，拟研究不用“杀菌灭藻剂、缓蚀剂、阻垢剂”，处理化工厂废水处理二级出水，使废水达到循环冷却水的水质标准，循环利用。
盐化工废水二级出水含盐量高，直接排放会造成对河流等淡水资源的污染，经深度处理后回用于工业循环冷却水是防止水污染、解决水资源短缺的重要途径之一。企业提出了预处理+纳滤+反渗透工艺深度处理盐化工废水二级出水，本文着重考察了操作因素对反渗透膜的影响，得出了反渗透的最佳操作条件，进行了反渗透出水用于工业循环冷却水的可行性分析。
1实验分析方法
实验中的分析项目及分析方法见表1。
表 1 分析项目及方法
2深度处理工艺流程
3反渗透实验装置
实验中反渗透膜采用海德能SWC1-4040反渗透海水淡化膜，单支膜有效膜面积为6.5 m2，最大进料量为3.6 m3/h，最大操作压力为6.90Mpa，最高操作温度为45℃，进水pH范围为3.0-10.0，最大进水浊度为5.0，单支膜元件浓水与产水比的最小值为5：1。其技术指标见表2-2。
表2 反渗透膜组件技术指标
4 反渗透进水水质
表 3 反渗透进水水质要求与纳滤出水水质
从表3-18可以看出，浊度、硫酸根离子都为0，CODMn为2.12mg/L，Mg2+离子为4mg/L，可以从脱盐率、Ca2+截留率、Cl-截留率三者选择一个作为反渗透试验的考察指标，因此，仅选择有代表性的脱盐率作为考察指标，考察擦作压力及进水流量对反渗透膜分离性能的影响，并反渗透膜的最佳操作条件，最后在反渗透膜最佳操作条件下进行试验，分析反渗透出水水质，评价其回用的可行性。由于pH、温度等因素已定，因此反渗透的单因素实验主要研究操作压力和进水流量对反渗透膜分离性能的影响。
4 反渗透实验研究
4.1 操作压力对膜分离性能的影响
设定进水流量为15LPM，进水pH为7，温度为10℃，改变反渗透膜操作压力分别为2MPa、2.5 MPa、3 MPa、3.5 MPa、4 MPa、4.5 MPa、5 MPa、5.5 MPa，然后进行实验，取反渗透膜产水水样进行水质分析。
图 3-14 不同操作压力下脱盐率
从图3-14可以看出，在整个实验压力范围内，反渗透膜的脱盐率都达到了99%以上，随着操作压力的升高，反渗透的系统脱盐率先升高后趋于平缓，当操作压力达到4MPa时，脱盐率达到其最大值为99.4%。
图3-15不同操作压力下产水流量和产水回收率
图 3-16 产水流量和操作压力之间的线性拟合关系
从图3-15可以看出，随着操作压力的升高，产水流量和产水回收率均呈现出线性增大的趋势，产水流量由1.15LPM升高到4.05LPM，产水回收率由7%升高到27%。而从图3-16中可以看出，产水流量与操作压力的的线性关系方程是y=0.8119x-0.4321，线性相关系数达到了0.9982，具有显著的线性关系。
综合考虑脱盐率、产水流量、产水回收率，确定反渗透最佳的操作压力为4MPa。
4.2 进水流量对膜分离性能的影响
设定进水pH为7，温度为10℃，操作压力分别为4 MPa，改变进水流量分别为5LPM、7LPM、9LPM、11LPM、13LPM、15LPM、17LPM、19LPM，然后进行实验，取反渗透产水水样进行水质分析。
图 3-17 不同进水流量下脱盐率
从图3-17可以看出，在进水流量实验范围内，反渗透膜系统脱盐率均在98.5以上，随着进水流量的升高，脱盐率缓慢升高，最后保持不变，最大脱盐率为99.43%。
图 3-18 不同进水流量下产水流量和产水回收率
从图3-18可以看出，随着进水流量的升高，产水流量先缓慢增加后基本保持不变，产水流量由2LPM升高到2.75LPM，并在进水流量为13LPM时达到最大。产水回收率逐渐降低，由27%降低到14%。
综合考虑脱盐率、产水流量、产水回收率，确定反渗透的最佳進水流量为13LPM。
4.3 反渗透最佳操作条件的确定
由以上分析可知，反渗透膜的最佳操作条件为：进水流量为13LPM，进水pH为7，温度为10℃，操作压力为4MPa。在最佳操作条件下进行实验，分析产水水质，然后进行可行性分析。
4.4 反渗透处理盐化工废水用于回用的可行性分析
反渗透膜最佳实验条件下进行实验，对产水水质进行分析，水质分析如表3-19所示，并对比循环冷却水水质要求，如表3-20所示。
表 3-19 反渗透出水水质
表 3-20 循环冷却水水质要求与反渗透出水水质对比
从表3-20可以看出，反渗透出水的各个指标均符合循环冷却水的水质要求，完全可以利用本工艺流程达到盐化工废水回用的目的。
5 结论
（1） 最佳操作条件下纳滤产水水质完全符合反渗透进水要求，可以作为反渗透进水。
（2） 在整个实验压力范围内，反渗透膜的脱盐率都达到了99%以上，随着操作压力的升高，反渗透的系统脱盐率先升高后趋于平缓，当操作压力达到4MPa时，脱盐率达到其最大值为99.4%。随着操作压力的升高，产水流量和产水回收率均呈现出线性增大的趋势，产水流量由1.15LPM升高到4.05LPM，产水回收率由7%升高到27%。产水流量与操作压力的的线性关系方程是y=0.8119x-0.4321，线性相关系数达到了0.9982，具有显著的线性关系。综合考虑脱盐率、产水流量、产水回收率，确定反渗透最佳的操作压力为4MPa。
（3） 在进水流量实验范围内，反渗透膜系统脱盐率均在98.5以上，随着进水流量的升高，脱盐率缓慢升高，最后保持不变，最大脱盐率为99.43%。随着进水流量的升高，产水流量先缓慢增加后基本保持不变，产水流量由2LPM升高到2.75LPM，并在进水流量为13LPM时达到最大。产水回收率逐渐降低，由27%降低到14%。综合考虑脱盐率、产水流量、产水回收率，确定反渗透的最佳进水流量为13LPM。
（4） 最佳操作条件下反渗透产水水质完全符合循环冷却水水质标准。
6 参考文献
[1] 赵春霞;顾平;张光辉;;反渗透浓水处理现状与研究进展[J];中国给水排水;2009年18期
[2] 张金平;许以农;赵永增;;水处理技术的应用及研究[J];黑龙江科技信息;2012年22期
[3] 何艳明;栾景丽;刘维维;欧根能;陶辉旺;;有色冶金反渗透浓水的处理处置技术研究