摘 要：隨著水資源的短缺，污水的深度處理和回用越來(lái)越受到人們的重視，國(guó)內(nèi)外都有實(shí)際案例。本文通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外深度處理技術(shù)的分析和實(shí)際案例的介紹，闡述了中水處理技術(shù)及其應(yīng)用，并對(duì)其應(yīng)用中存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：再生水；回用；深度處理；膜分離技術(shù)

中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）17-0347-02

1 前 言

人類文明的發(fā)展受到水資源的影響。水資源短缺已越來(lái)越嚴(yán)重地影響人類生產(chǎn)和生活。目前，各行各業(yè)都面臨著不同程度的缺水問(wèn)題。水是許多工業(yè)領(lǐng)域中熱系統(tǒng)的工作介質(zhì)和某些設(shè)備的冷卻介質(zhì)。沒(méi)有凈化的水有很多雜質(zhì)。如果進(jìn)入水蒸氣循環(huán)系統(tǒng)，會(huì)造成各種危害。例如：熱力設(shè)備結(jié)垢和腐蝕、換熱器和汽輪機(jī)積鹽。因此，許多工業(yè)用水具有嚴(yán)格的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。過(guò)去，工業(yè)用水的主要來(lái)源是地表水或地下水，但近年來(lái)，越來(lái)越多的工業(yè)不得不選擇工業(yè)廢水和城市污水作為替代水源，以獲得必要和合格的水。此時(shí)，傳統(tǒng)的水處理工藝不能保證水的質(zhì)量。越來(lái)越多的新技術(shù)和新技術(shù)，如膜分離和殺菌技術(shù)，已經(jīng)集成到水處理系統(tǒng)中，廢水深度處理和回用已成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，見(jiàn)圖1。

針對(duì)不同的污水來(lái)源，采用不同深度處理工藝，有效地去除廢水中的污染物，滿足污水回用的要求，得到了廣泛的探索，并在實(shí)際工程中得到越來(lái)越多的應(yīng)用。在廢水處理中，廢水通過(guò)絮凝、沉淀、軟化、生化或介質(zhì)過(guò)濾等傳統(tǒng)工藝處理，然后通過(guò)微濾、超濾、反滲透、消毒等處理，使廢水可用于大多數(shù)工業(yè)廢水。的應(yīng)用，甚至在某些情況下，它可以直接用作飲用水。

2 深度處理主要單元工藝

2.1 微濾和超濾

微濾和超濾是一種在介質(zhì)過(guò)濾、納濾和反滲透之間的膜過(guò)程，用于分離溶液中的懸浮顆粒、顆粒、大分子和膠體。在正常情況下，分離原理可以通過(guò)篩分機(jī)制來(lái)解釋。微濾不同于超濾，微濾過(guò)程是一個(gè)完全過(guò)濾過(guò)程，可以過(guò)濾掉所有不溶于水的雜質(zhì)，而超濾過(guò)程可以去除比微濾小的物質(zhì)，例如可以過(guò)濾的物質(zhì)。不能被溶解在水中的大分子和熱原膜去除。微濾膜通常采用膜分離孔徑來(lái)表征污染物截留的性能，而超濾膜采用截留分子量（MWCO）來(lái)表征分離性能。這是因?yàn)樵谧钪旅艿某瑸V膜分離皮層中，使用目前的工具仍然看不到孔，因此使用MWCO來(lái)評(píng)價(jià)超濾膜是最合理的。在理論上，0.1μm通常被定義為微濾膜與超濾膜之間的邊界。在分離圖上存在微濾和超濾的重疊區(qū)域。微濾和超濾膜在水處理過(guò)程中的分離性能基本接近，處于分離圖的重疊區(qū)域。因此，微濾膜和超濾膜可以作為水處理的一種方法來(lái)討論。

在深度處理過(guò)程中，利用微濾和超濾可以有效去除水中不溶性雜質(zhì)，如懸浮物、顆粒物、膠體等。微濾與超濾膜技術(shù)和傳統(tǒng)的區(qū)別是什么？過(guò)濾介質(zhì)，如介質(zhì)過(guò)濾？在實(shí)際應(yīng)用中，微濾和超濾的最大優(yōu)點(diǎn)是水質(zhì)穩(wěn)定，無(wú)論水質(zhì)如何處理，只要膜本身不受機(jī)械損傷，水質(zhì)就可以穩(wěn)定。在傳統(tǒng)的過(guò)濾過(guò)程中，當(dāng)水質(zhì)波動(dòng)時(shí)，過(guò)濾速度等設(shè)計(jì)參數(shù)不易調(diào)節(jié)，從而導(dǎo)致水質(zhì)的變化。此外，微濾和超濾膜的濁度和SDI兩個(gè)指標(biāo)均優(yōu)于介質(zhì)過(guò)濾。因此，作為保護(hù)后續(xù)先進(jìn)處理工藝的安全屏障，微濾和超濾工藝具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

2.2 反滲透

反滲透作為一種有效的脫鹽濃縮分離工藝，在超純水制備和海水淡化中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著水資源的短缺，反滲透在污水深度處理中的應(yīng)用越來(lái)越近10年。反滲透也是膜分離技術(shù)的一個(gè)過(guò)程，同樣是使用聚合物作為分離層。目前，對(duì)其分離機(jī)理的研究仍在繼續(xù)。反滲透膜分離的特性通?；诿擕}率和出水量?jī)蓚€(gè)參數(shù)。這兩個(gè)參數(shù)成反比，即具有高脫鹽率的膜，其產(chǎn)水量相對(duì)較小。如果需要增加水的產(chǎn)量，必須通過(guò)提高運(yùn)行壓力來(lái)解決。因此，反滲透膜按不同的壓力范圍分為幾種類型：高壓膜（海水淡化膜）、低壓膜和超低壓膜。在先進(jìn)的污水處理和回用工藝中，最常用的反滲透膜是低壓反滲透膜。隨著人們對(duì)能源消耗的重視和節(jié)能的考慮，反滲透膜生產(chǎn)廠家已經(jīng)開始生產(chǎn)超低壓防污膜。目前，反滲透應(yīng)用的重要制約因素集中在其產(chǎn)生的濃鹽水。由于反滲透可以截留溶解在水中的無(wú)機(jī)鹽，它會(huì)導(dǎo)致無(wú)機(jī)鹽的濃度。當(dāng)一些不溶性鹽達(dá)到或超過(guò)其飽和溶解度時(shí)，會(huì)造成污染，這將對(duì)膜元件造成損害。因此，在設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，必須考慮這些難熔鹽的可能影響，并建立適當(dāng)?shù)幕厥章?，使反滲透系統(tǒng)從集中鹽水中排出而不結(jié)垢。這些濃鹽水的排放已成為困擾反滲透應(yīng)用的一個(gè)問(wèn)題。在許多具有嚴(yán)格排放要求的地區(qū)，經(jīng)常需要進(jìn)一步處理以減少濃縮鹽水的體積，并最終將其變成固體處理。但這也帶來(lái)了加工成本的增加。

2.3 殺 菌

有很多方法可以殺死細(xì)菌和微生物。臭氧、氯、次氯酸鈉、二氧化氯和紫外線的使用頻率更高。目前，紫外線消毒系統(tǒng)在大多數(shù)再生水處理廠中得到了廣泛的應(yīng)用。與其他需要?dú)⒕椭苽涞臍⒕椒ú煌琔V系統(tǒng)可以通過(guò)直接光解來(lái)減少NDMA（N-亞硝基二甲胺）以達(dá)到殺菌目的。相比之下，紫外線滅菌具有以下優(yōu)點(diǎn)：效率高。細(xì)菌和病毒的紫外線消毒通常在1～2s內(nèi)達(dá)到殺菌率的99～99.9%。紫外線殺菌的廣譜性最高。它可以殺死幾乎所有的細(xì)菌和病毒。沒(méi)有兩種污染。紫外線殺菌不添加任何化學(xué)試劑，因此不會(huì)對(duì)水和周圍環(huán)境產(chǎn)生兩種污染，不改變水中的任何成分，安全可靠。傳統(tǒng)的消毒技術(shù)，如氯化物或臭氧，本身就是一種高毒性和易燃物質(zhì)。

3 再生水廠案例分析

在國(guó)際上，美國(guó)和新加坡是最早進(jìn)行廢水深度處理和回用的國(guó)家。美國(guó)長(zhǎng)期以來(lái)一直在研究污水處理廠的排水處理，然后重新注入地下水系統(tǒng)或?qū)⑵浠厥盏剿畮?kù)和湖泊中。作為嚴(yán)重缺水的國(guó)家之一，新加坡甚至直接將污水處理廠排放到瓶裝水中飲用。本文主要介紹了OWD在加利福尼亞的經(jīng)驗(yàn)。

（1）微濾系統(tǒng)

示范工程包括水生產(chǎn)25000m3/d的微濾膜系統(tǒng)，該系統(tǒng)由兩個(gè)單元組成，每個(gè)單元包含19個(gè)膜塊，每個(gè)膜塊具有36個(gè)膜組件。每個(gè)膜組件有14500個(gè)聚丙烯中空纖維膜。中空纖維膜的內(nèi)徑和外徑分別為0.30mm和0.65mm，細(xì)絲直徑為0.2m。在22min的間隔內(nèi)，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行反沖洗和空氣洗滌，以去除膜表面積聚的污染物；反沖洗過(guò)程持續(xù)3min。每21d化學(xué)清洗一次。在化學(xué)清洗過(guò)程中，將膜浸入清洗溶液中約3h。在操作過(guò)程中，連續(xù)加入3～5mg/L的NaCl，防止膜污染。此外，在微濾系統(tǒng)之前有一個(gè)安全過(guò)濾器，以防止顆粒物超過(guò)2mm進(jìn)入微濾系統(tǒng)。

（2）反滲透系統(tǒng)

示范工程包括超低壓復(fù)合反滲透膜元件，各膜的有效膜面積為400ft2。設(shè)計(jì)的水通量為12GFD（20.4L/m2h），回收率約為85%。反滲透系統(tǒng)由6套并聯(lián)操作反滲透膜反應(yīng)器組成，其中4個(gè)為2，預(yù)計(jì)每年清洗兩次。

（3）紫外線消毒系統(tǒng)

紫外系統(tǒng)可通過(guò)直接光解降低NDMA（N-亞硝基二甲胺），達(dá)到消毒的目的。示范項(xiàng)目的目的是處理一個(gè)33100m3/d紫外線消毒系統(tǒng)，包括兩個(gè)房間，每個(gè)房間有兩個(gè)紫外線發(fā)生器，每個(gè)發(fā)生器有72個(gè)紫外線燈。由于設(shè)計(jì)的量超過(guò)實(shí)際的處理量，UV強(qiáng)度將根據(jù)水流量、溫度和發(fā)射率（254nm計(jì)算）來(lái)調(diào)節(jié)。在UV體系的入口加入約3mg/L的H2O2，經(jīng)UV光解形成羥基殘基，然后與低分子量有機(jī)物，如1，4-二氧烷反應(yīng)，除去這些污染物。

4 結(jié)束語(yǔ)

采用深度處理技術(shù)，特別是微濾、超濾和反滲透技術(shù)，膜分離技術(shù)和紫外線消毒技術(shù)能有效去除廢水中的各種污染物，使處理后的廢水接近PU標(biāo)準(zhǔn)。重水。在新加坡，處理后的廢水已重新注入城市水源，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的天然水凈化后，用作市政自來(lái)水的水源。反滲透水的一部分甚至是直接飲用的瓶裝水。

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收稿日期：2018-5-10

作者簡(jiǎn)介：劉 丹（1981-），工程師，本科，主要從事給排水設(shè)計(jì)工作。