反滲透(RO)技術(shù)以其脫鹽率高、環(huán)保、適應范圍廣等特點(diǎn)廣泛應用于鋼廠(chǎng)廢水回用、地表水回用、海水淡化、電鍍廢水回用等領(lǐng)域，隨著(zhù)全球性水資源的日益短缺和水污染加劇，廢水回用已成為水資源的重要組成部分。鋼鐵廠(chǎng)在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生大量的工業(yè)廢水，在鋼廠(chǎng)廢水資源利用中，超濾(UF)+反滲透(RO)深度處理工藝得到越來(lái)越廣泛的應用，利用RO技術(shù)進(jìn)行鋼廠(chǎng)廢水回用是緩解工業(yè)用水荒的戰略對策之一，也是實(shí)現水資源的可持續利用、防止環(huán)境污染的一種有效途徑。也有效降低了噸鋼的新水消耗量，為推進(jìn)鋼鐵企業(yè)節能減排和綠色轉型做出了貢獻。

　　河南某鋼鐵廠(chǎng)的工業(yè)廢水主要來(lái)源于生產(chǎn)工藝過(guò)程用水、設備與產(chǎn)品冷卻水、煙氣洗滌和場(chǎng)地沖洗排放水、生活排放水等綜合廢水的混合水，該混合廢水經(jīng)污水站處理后作為回用工程的源水，經(jīng)超濾(UF)+反滲透(RO)深度處理后，作為本廠(chǎng)生產(chǎn)用水的補充水。

　　由于鋼廠(chǎng)的工藝產(chǎn)品不同、運行管理不同，使污水水質(zhì)波動(dòng)較大，污水成分復雜，雜質(zhì)濃度較高，反滲透(RO)系統需要專(zhuān)門(mén)設計一系列的預處理過(guò)程，完善RO進(jìn)料水的預處理工藝，包括供酸和添加阻垢劑等，預防膜元件的污染。即便系統有較為完善的預處理單元，也不能完全避免膜在使用過(guò)程中受到污染，膜污染會(huì )導致進(jìn)出水壓差升高，脫鹽率降低，產(chǎn)水量下降等問(wèn)題。RO系統膜受污染后，應采用合理的清洗方法及時(shí)進(jìn)行清洗，否則，污染物的沉積會(huì )導致系統不定期停產(chǎn)，甚至需要頻繁更換膜組元件。發(fā)現RO膜污染后及時(shí)進(jìn)行有效的清洗是保證RO系統正常運轉的重要環(huán)節。

　　1、鋼廠(chǎng)廢水回用水質(zhì)處理工藝

　　河南某大型鋼廠(chǎng)針對本廠(chǎng)廢水特點(diǎn)，利用超濾(UF)+反滲透(RO)深度處理技術(shù)作為廢水回用的主要水處理工藝，設計的廢水處理量為2.8萬(wàn)m3/d，系統設備配置如下：曝氣氧化池+高密度澄清池+V型濾池+超濾(UF)+反滲透(RO)等組成。系統使用的反滲透膜是美國的KOCH科氏聚酰胺復合膜，水處理工藝流程如圖1所示。

　　2、反滲透(RO)膜污染原因及污染物分析

　　2.1 RO系統概況及存在的問(wèn)題

　　該鋼廠(chǎng)廢水回用項目中，共有6套反滲透(RO)裝置用于廢水回用，設計產(chǎn)水量單套200m3/h，回收率70%，運行2年后，2號、5號RO系統出現了較為明顯的出水量下降，膜端壓差增加，脫鹽率降低等現象，經(jīng)了解，在運行過(guò)程中廠(chǎng)方進(jìn)行了定時(shí)的正沖、反沖維護操作，但沖后出水效果沒(méi)有明顯的改善，經(jīng)過(guò)常規的化學(xué)清洗已經(jīng)不能達到降低壓差、提高產(chǎn)水量的目的，為避免RO系統大規模更換膜元件，決定對2號、5號RO系統膜污染原因及清洗進(jìn)行分析研究，確保RO系統平穩、正常的運行。

　　2.2 鋼廠(chǎng)廢水水質(zhì)分析

　　鋼廠(chǎng)廢水經(jīng)污水站處理后作為廢水回用工程的源水，其水質(zhì)分析如表1所示。

　　由上述分析結果可以看出，鋼廠(chǎng)廢水成分復雜，含鹽量高、硬度大，懸浮物多，有機物含量高，尤其是Ca2+、SO42-含量較高，應完善RO系統預處理工藝，加強預處理管理控制水平，確保RO系統進(jìn)水水質(zhì)標準，避免RO膜受到污染。

　　2.3 反滲透(RO)膜污染物成分分析

　　拆卸受污染RO系統膜元件，打開(kāi)RO膜元件端板，發(fā)現膜表面附著(zhù)一層淡黃色黏泥狀沉積物，取樣對污染物成分進(jìn)行化學(xué)分析，分析結果如表2所示。

　　由表2分析結果可以看出，污染物主要是有機物和微生物污垢，以及硫酸鈣、碳酸鈣等無(wú)機鹽垢。

　　2.4 反滲透(RO)膜污染原因分析

　　鋼廠(chǎng)廢水成分復雜，有機物、Ca2+、SO42-含量較高，特別是鋼鐵企業(yè)，因工藝產(chǎn)品不同，運行管理不同，使鋼廠(chǎng)廢水水質(zhì)波動(dòng)較大，對加藥工藝會(huì )產(chǎn)生較大的影響，需要加強管理，不斷優(yōu)化，對預處理單元應不斷完善，提高管理水平，否則，常常會(huì )導致RO膜元件受到污染，可見(jiàn)，運行管理不當是導致膜污染的重要原因。

　　鋼鐵企業(yè)的廢水經(jīng)常規處理后，排出水的COD、含油量常常難以滿(mǎn)足RO系統的要求，這對RO膜材料和組件的反污染設計與選型提出了更高的要求。鋼廠(chǎng)廢水回用RO系統膜污染是經(jīng)常發(fā)生的現實(shí)問(wèn)題，發(fā)現RO系統膜污染后及時(shí)進(jìn)行合理、有效的清洗是保證RO系統正常運行的有效方法。

　　3、反滲透(RO)膜化學(xué)清洗

　　針對該廠(chǎng)RO膜污染情況及污垢特點(diǎn)，采用單一酸洗或堿洗達不到預期清洗效果，確定采用“殺菌+酸洗+堿洗+酸洗”清洗方案，對該廠(chǎng)2號、5號RO系統進(jìn)行化學(xué)清洗。

　　工藝流程如下：水沖洗—殺菌—水沖洗—酸洗—水沖洗—堿洗—水沖洗—酸洗—水沖洗—完成。

　　3.1 清洗工藝參數

　　殺菌：殺菌劑選用2,2-二溴-3-次氮丙酰胺，加入濃度400~500mg/L，水溫控制在30~35℃，循環(huán)30~60min，浸泡4h。

　　酸洗：采用鹽酸，控制pH在2~3，水溫控制在30~35℃。

　　堿洗：1.5%次氯酸鈉，2.0%碳酸鈉，0.01%表面活性劑，控制pH在10~11，水溫控制在30~35℃。

　　3.2 清洗步驟

　　(1)水沖洗。化學(xué)清洗前，采用RO產(chǎn)水進(jìn)行沖洗，目的是有效帶走RO膜表面部分污染物;化學(xué)清洗后的水沖洗，目的是置換化學(xué)清洗廢液，為產(chǎn)品水的質(zhì)量提供保證。

　　(2)殺菌。向清洗水箱內注水，用蒸汽加熱，啟動(dòng)清洗泵，緩慢加入殺菌劑，動(dòng)態(tài)循環(huán)，清洗溶液由無(wú)色變化為淡黃色，放掉清洗溶液，重新配制新的清洗液，如此循環(huán)，清洗至溶液顏色不變后，浸泡4h，放掉清洗液，進(jìn)行水沖洗，出水干凈后水沖洗結束。

　　(3)酸洗。酸洗時(shí)，向清洗水箱內注水，用蒸汽加熱，啟動(dòng)清洗泵，緩慢加入鹽酸，pH控制在2~3，進(jìn)行分段清洗，先清洗一段，再清洗二段。動(dòng)態(tài)循環(huán)40min，再浸泡40min。如此交替進(jìn)行清洗，當pH值不再升高時(shí)，進(jìn)行水沖洗，出水pH值達到6~7時(shí)，水沖洗結束。

　　(4)堿洗。向清洗水箱內注水，用蒸汽加熱，啟動(dòng)清洗泵，慢慢加入清洗藥劑，攪拌使清洗藥劑完全溶解，先清洗一段，再清洗二段。動(dòng)態(tài)循環(huán)40min，再浸泡50min。如此交替進(jìn)行清洗，若pH降低0.5時(shí)，加入NaOH控制pH值在10~11。當pH值不再降低時(shí)，進(jìn)行水沖洗，出水pH值達到6~7時(shí)，水沖洗結束。

　　(5)酸洗。堿洗后，當水沖洗至出水為中性后，再進(jìn)行一次酸洗，其清洗方法及工藝同上酸洗所述。

　　(6)水沖洗。化學(xué)清洗結束后，用大量RO產(chǎn)品水對清洗水箱、管道、RO系統進(jìn)行沖洗，當pH達到中性為止。

　　(7)在清洗過(guò)程中排放的廢酸、廢堿，應用酸、堿進(jìn)行中和處理，防止環(huán)境污染。