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）

• 有机物、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、极复杂和波动极大的废水

  - 硬度、重金属、硅、有机物、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、脱除有机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

  
  

• 去除氨氮最有效的方法是离子交换

  - 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%）

03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

  - 高回收率时容易在最后一段出现Ca3(PO4)2或CaF2沉淀及有机物污染

  
  

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。

推荐进水有机物指标的要求

04大型废水反渗透设计

• 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，建议在第一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最宽的抗污染膜元件。