反渗透(RO)技术以其脱盐率高、环保、适应范围广等特点广泛应用于钢厂废水回用、地表水回用、海水淡化、电镀废水回用等领域，随着全球性水资源的日益短缺和水污染加剧，废水回用已成为水资源的重要组成部分。钢铁厂在生产过程中会产生大量的工业废水，在钢厂废水资源利用中，超滤(UF)+反渗透(RO)深度处理工艺得到越来越广泛的应用，利用RO技术进行钢厂废水回用是缓解工业用水荒的战略对策之一，也是实现水资源的可持续利用、防止环境污染的一种有效途径。同时也有效降低了吨钢的新水消耗量，为推进钢铁企业节能减排和绿色转型做出了贡献。
河南某钢铁厂的工业废水主要>
由于钢厂的工艺产品不同、运行管理不同，使污水水质波动较大，而且污水成分复杂，杂质浓度较高，所以，反渗透(RO)系统需要专门设计一系列的预处理过程，完善RO进料水的预处理工艺，包括供酸和添加阻垢剂等，预防膜元件的污染。但是，即便系统有较为完善的预处理单元，也不能完全避免膜在使用过程中受到污染，膜污染会导致进出水压差升高，脱盐率降低，产水量下降等问题。RO系统膜受污染后，应采用合理的清洗方法及时进行清洗，否则，污染物的沉积会导致系统不定期停产，甚至需要频繁更换膜组元件。所以，发现RO膜污染后及时进行有效的清洗是保证RO系统正常运转的重要环节。
1、钢厂废水回用水质处理工艺
河南某大型钢厂针对本厂废水特点，利用超滤(UF)+反渗透(RO)深度处理技术作为废水回用的主要水处理工艺，设计的废水处理量为2.8万m3/d，系统设备配置如下：曝气氧化池+高密度澄清池+V型滤池+超滤(UF)+反渗透(RO)等组成。系统使用的反渗透膜是美国的KOCH科氏聚酰胺复合膜，水处理工艺流程如图1所示。
2、反渗透(RO)膜污染原因及污染物分析
2.1 RO系统概况及存在的问题
该钢厂废水回用项目中，共有6套反渗透(RO)装置用于废水回用，设计产水量单套200m3/h，回收率70%，运行2年后，2号、5号RO系统出现了较为明显的出水量下降，膜端压差增加，脱盐率降低等现象，经了解，在运行过程中厂方尽管进行了定时的正冲、反冲维护操作，但冲后出水效果没有明显的改善，而且，经过常规的化学清洗已经不能达到降低压差、提高产水量的目的，为避免RO系统大规模更换膜元件，决定对2号、5号RO系统膜污染原因及清洗进行分析研究，确保RO系统平稳、正常的运行。
2.2 钢厂废水水质分析
钢厂废水经污水站处理后作为废水回用工程的源水，其水质分析如表1所示。
由上述分析结果可以看出，钢厂废水成分复杂，含盐量高、硬度大，悬浮物多，有机物含量高，尤其是Ca2+、SO42-含量较高，因此，应完善RO系统预处理工艺，加强预处理管理控制水平，确保RO系统进水水质标准，避免RO膜受到污染。
2.3 反渗透(RO)膜污染物成分分析
拆卸受污染RO系统膜元件，打开RO膜元件端板，发现膜表面附着一层淡黄色黏泥状沉积物，取样对污染物成分进行化学分析，分析结果如表2所示。
由表2分析结果可以看出，污染物主要是有机物和微生物污垢，以及硫酸钙、碳酸钙等无机盐垢。
2.4 反渗透(RO)膜污染原因分析
钢厂废水成分复杂，有机物、Ca2+、SO42-含量较高，特别是钢铁企业，因工艺产品不同，运行管理不同，使钢厂废水水质波动较大，对加药工艺会产生较大的影响，因此，需要加强管理，不断优化，对预处理单元应不断完善，提高管理水平，否则，常常会导致RO膜元件受到污染，可见，运行管理不当是导致膜污染的重要原因。
另外，钢铁企业的废水经常规处理后，排出水的COD、含油量常常难以满足RO系统的要求，这对RO膜材料和组件的反污染设计与选型提出了更高的要求。总之，钢厂废水回用RO系统膜污染是经常发生的现实问题，发现RO系统膜污染后及时进行合理、有效的清洗是保证RO系统正常运行的有效方法。
3、反渗透(RO)膜化学清洗
针对该厂RO膜污染情况及污垢特点，采用单一酸洗或碱洗达不到预期清洗效果，确定采用“杀菌+酸洗+碱洗+酸洗”清洗方案，对该厂2号、5号RO系统进行化学清洗。
工艺流程如下：水冲洗—杀菌—水冲洗—酸洗—水冲洗—碱洗—水冲洗—酸洗—水冲洗—完成。
3.1 清洗工艺参数
杀菌：杀菌剂选用2,2-二溴-3-次氮丙酰胺，加入浓度400~500mg/L，水温控制在30~35℃，循环30~60min，浸泡4h。
酸洗：采用盐酸，控制pH在2~3，水温控制在30~35℃。
碱洗：1.5%次氯酸钠，2.0%碳酸钠，0.01%表面活性剂，控制pH在10~11，水温控制在30~35℃。
3.2 清洗步骤
(1)水冲洗。化学清洗前，采用RO产水进行冲洗，目的是有效带走RO膜表面部分污染物;化学清洗后的水冲洗，目的是置换化学清洗废液，为产品水的质量提供保证。
(2)杀菌。向清洗水箱内注水，用蒸汽加热，启动清洗泵，缓慢加入杀菌剂，动态循环，清洗溶液由无色变化为淡黄色，放掉清洗溶液，重新配制新的清洗液，如此循环，清洗至溶液颜色不变后，浸泡4h，放掉清洗液，进行水冲洗，出水干净后水冲洗结束。
(3)酸洗。酸洗时，向清洗水箱内注水，用蒸汽加热，启动清洗泵，缓慢加入盐酸，pH控制在2~3，进行分段清洗，先清洗一段，再清洗二段。动态循环40min，再浸泡40min。如此交替进行清洗，当pH值不再升高时，进行水冲洗，出水pH值达到6~7时，水冲洗结束。
(4)碱洗。向清洗水箱内注水，用蒸汽加热，启动清洗泵，慢慢加入清洗药剂，搅拌使清洗药剂完全溶解，先清洗一段，再清洗二段。动态循环40min，再浸泡50min。如此交替进行清洗，若pH降低0.5时，加入NaOH控制pH值在10~11。当pH值不再降低时，进行水冲洗，出水pH值达到6~7时，水冲洗结束。
(5)酸洗。碱洗后，当水冲洗至出水为中性后，再进行一次酸洗，其清洗方法及工艺同上酸洗所述。
(6)水冲洗。化学清洗结束后，用大量RO产品水对清洗水箱、管道、RO系统进行冲洗，当pH达到中性为止。
(7)在清洗过程中排放的废酸、废碱，应用酸、碱进行中和处理，防止环境污染。
4、清洗效果
对2号、5号RO系统分别进行了化学清洗，清洗前后主要运行参数见表3。由表3可以看出，清洗后2号、5号RO系统一、二段进水压力明显降低，产水量有较大提高，由此可见，本次清洗效果良好，达到预期清洗效果。
5、结论
(1)钢铁企业因产品工艺不同，运行管理不同，使钢厂废水水质波动较大，对加药工艺会产生较大的影响，废水回用RO膜污染是经常发生的现实问题，因此，在RO系统日常运行过程中，需要加强管理，对预处理单元应不断完善，严格控制RO系统进水水质标准，预防或延缓RO膜污染的发生。发现RO系统膜污染后，应及时分析诊断污染原因，依据污染物性质和特点，进行有针对性的化学清洗，系统性能才能获得较好的恢复，否则，很容易导致RO膜出现不可逆转的损伤。
(2)本次化学清洗，2号、5号RO系统进出水压差明显降低，产水量有较大提高，系统恢复正常运行状态，清洗后RO系统运行状况良好，达到预期清洗效果。(>
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