废水回用反渗透设计与应用

膜法废水回用系统设计要点

• 预处理的选择（石灰处理、传统多介质过滤器、MF/UF、MBR膜生物反应器）
• 氨氮的脱除
• 硅的脱除
• 微生物的控制选择（飞氧化杀菌剂、连续或脉冲式投加）
• ***物、氧化剂的控制
• 污堵的控制
• 结垢的控制
• 反渗透或纳滤的选择
• 膜通量选择
• 回收率选择
• 膜元件的排列
• 能量回收的选择
• 设备备用的选择
• 清洗方式

01

预处理选择

• 石灰处理、机械过滤器- 适合于水质极差、极复杂和波动***的废水- 硬度、重金属、硅、***物、细菌- 成熟的运行经验- 占地大、劳动强度高、污泥量大
• MF/UF预处理- SDI和浊度低，可降低因此所造成的污染- 占地小、自动化程度高- 沉渣少- 成本在近几年将大幅度下降- 纤维强度、脱除***物及运行经验仍需积累

02

氨氮的脱除

• 反渗透对氨氮的脱除率较低，并随pH值变化，通常为70%~95%，脱除率随pH的增加而降低
  
• 去除氨氮******的方法是离子交换- 离子交换对氨的脱除率在99.8%以上，几乎完全去除- 操作简单、再生比耗极低、设备空间小、废水量极低（＜2%）

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膜通量选择

• 传统预处理- RO回收率：建议70-75%- 单元件回收率：＜12%- 系统平均通量：10-10.5gfd- 单元件通量：＜13gfd- 两段式6-7芯膜壳或三段式第三段前增设段间升压泵

• MF/UF预处理- RO回收率：建议70-85%（）- 单元件回收率：＜14%- 系统平均通量：10-12.5gfd- 单元件通量：＜15gfd- 两段式6-7芯膜壳- 高回收率时容易在***段出现Ca₃(PO₄)₂或CaF₂沉淀及***物污染

一般设计要点

• 通过安装产水节流阀（产水背压阀）或者段间增压泵来促进前段和后段的平均渗透通量接近平衡- 保证单支膜元件的渗透通量不超过系统平均通量的20%-30%- 更短的压力容器中的膜元件容易清洗恢复，例如5支装的压力容器优于6支或7支装的压力容器，但考虑到投资成本，6支和7支装的压力容器仍然被优先采用。

• 为了提高系统的回收率，可采用三段式设计，通常在第三段前设置增压泵，并使每一段的流量能够分别控制，否则系统将非常难以操作，或者设置独立的浓水回收系统。

推荐进水***物指标的要求抗污染反渗透膜元件的进水***物：通常COD＜10mg/L（95%的运行时间）
***COD＜40mg/L（＜5%的运行时间）
注：COD在此不是***指标，此处的该指标以市政污水中的生活***物为指标，对于工业废水系统中***物种类的复杂性和多样性，该COD指标将按照具体***物种类及***物分子量分布进行重新考虑。
抗污染反渗透膜元件的进水微生物：通常BOD5＜20mg/L（95%的运行时间）
***BOD5＜40mg/L（＜5%的运行时间）
其他进水条件要求（如悬浮物、胶体、难溶或微溶无机物、氧化剂等的含量）与标准反渗透膜元件的指标相同。

为了及时了解水质变化动态，尤其是为了及时监督废水排放，目前国内外已广泛采用TOC检测。TOC与COD、BOD5之间有一定的相关性，但不同行业相关系数不同。当水体中***物的组成相对稳定时，TOC与COD之间具有稳定的相关关系，只要经过对照实验，***能找到相关系数。例如日本总结出在四种行业排放的废水中COD与TOC的相关系数。

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大型废水反渗透设计一般设计要点

• 反渗透系统的高压泵由变频调节控制
  
• 每段产水的流量和压力可以测量和控制，建议在***段产水管道上安装背压阀门、流量计及压力表等
• 反渗透系统设置开机/停机时的低压冲洗功能
• 也可采用反渗透产水短时冲洗整个反渗透系统的步骤，每次约10min，次数为1-3次/d
• 微生物控制（氯胺pH＜7或每周3h10-30ppm DBNPA活性成分投加）

系统回收率选择

• 当回收率≤70-75%，系统更安全，产水水质更好
• 许多废水项目当回收率＞80%时，清洗频率大幅度增加（2x-3x）
• 建议主反渗透装置采用70-75%回收率，如果要提高系统的回收率，建议再设计独立的浓水回收系统
• 浓盐水回收系统采用不同的阻垢、更短的压力外壳及流到***宽的抗污染膜元件。