1 ، تكنولوجيا الفصل الغشاء RO

تكنولوجيا فصل غشاء RO هي عملية غشاء مع اختلاف الضغط الساكن على جانبي الغشاء كقوة دافعة، المذيبات الجزيئة الصغيرة ممثلة جزيئات الماء في التغلب على ضغط التناضح من خلال غشاء RO لتحقيق الفصل عن الشوائب.ضغط التشغيل عادة 1.5 ~ 10.5MPa، يمكن احتجاز الشوائب الجزيئة الصغيرة من 1 ~ 10A.في معالجة المياه ، RO كمعدات رئيسية ، يمكن إزالة أكثر من 97 ٪ من المواد غير العضوية القابلة للذوبان في الماء ، 99 ٪ من المواد العضوية ذات الوزن الجزيئي النسبي 300 وما فوقها ، وأكثر من 99 ٪ من الجسيمات بما في ذلك البكتيريا و 95 ٪ SiO2.

ومع ذلك ، فإن تكاليف التشغيل المرتفعة للغاية في التطبيقات العملية تحد من الترويج الواسع لتكنولوجيا فصل غشاء RO.من ناحية ، بسبب ضغط التشغيل العالي لنظام RO واستهلاك الطاقة الكبير ، والأهم من ذلك ، فإن تلوث الغشاء المصاحب لعملية التشغيل بأكملها لا يؤدي فقط إلى زيادة ضغط التشغيل وانخفاض معدل إزالة الملوحة ، بل حتى الحاجة إلى استبدال مكونات غشاء RO باهظة الثمن بشكل متكرر.عند تشغيل نظام RO تحت ضغط عالٍ ، من السهل أن تتراكم المواد المعلقة (SS) في الماء على سطح غشاء RO لتشكيل طبقة كعكة مرشح ، وقد تمتص المواد العضوية القابلة للذوبان على سطح الغشاء لتشكيل طبقة هلام ، والكائنات الحية الدقيقة أو المواد الغلوية الأخرى سوف ترتبط بسطح الغشاء ، بسبب الانتفاض المستمر لجزيئات الماء المكثفة التي أدت إلى ارتفاع تركيز الأيون غير العضوي في الماء المكثف ، فسوف ترسب على سطح الغشاء ، مما ينتج سلسلة من التلوث العضوي والتلوث الميكروبي والتلوث غير العضوي.على سبيل المثال ، معدل استرداد المياه 50٪ إلى 75٪ ، المحتوى الأيوني الملح في الماء RO مكثف حوالي 2 إلى 4 مرات من المياه المدخلة ، والطبقة الهلامية أو طبقة كعكة المرشح التي تنتجها سطح الغشاء ستقلل بشكل كبير من نسبة الذوبان للأيون غير العضوية الصعبة الذوبان مثل Ca2 + و Mg2 +.يمكن ملاحظة أنه بالنسبة للمعالجة العميقة لمياه الصرف الصحي ، سيواجه نظام RO تفاعلات متعددة للتلوث ، مما يزيد من صعوبة التشغيل والإدارة.

من أجل الاستفادة الكاملة من المزايا التقنية التي يمكن أن يزيل RO معظم أيونات الملح أحادية التكلفة والمواد العضوية الجزيئة الصغيرة في المياه الخام ، يجب أن تخضع المياه المدخلة لمعالجة مسبقة صارمة.في الهندسة ، يتم التحكم بشكل عام في رطوبة المياه المدخلة RO <1NTU ، ومؤشر تلوث الحمأة (SDI) <5.يتم استخدام SDI لقياس محتوى المياه الجلوينية والطمأة وأكسيد المنغنيز الحديد والدمول.ويعتبر SDI<3 تلوثاً ضئيلاً جداً وSDI>5 تلوثاً متوسطاً.وبالإضافة إلى ذلك، في التشغيل أيضا عن طريق ضبط درجة الحموضة المياه المدخول أو إضافة مثبطات الصبغة وغيرها من الأساليب لمنع التلوث السطحية الغشاء.

2 ، تطبيق تقنية فصل غشاء RO في معالجة مياه الصرف الصحي

2.1 التطبيقات في معالجة مياه الصرف الصحي عالية المعدنية 

2-1-1 معالجة المياه الداخلة إلى المناجم 

مياه الصرف الصحي الممعدنة عالية ممثلة بمياه المنجم ، تتميز بدرجة معدنية عالية ، وخاصة المياه التي تدفق تحت الأرض ، ومتوسط معدنية 1000 ملغ / لتر ، تحتوي على كمية كبيرة من Ca2 + ، Mg2 + ، K + ، Na + ، Cl- ، SO42 - ، HCO3- البلازما ، المكونات العضوية في SS أقل ، COD أقل من 1.5 ملغ / لتر.بالنسبة لمناطق التعدين التي تعاني من نقص شديد في موارد المياه ، تم تعزيز المعالجة العميقة باستخدام تكنولوجيا RO على نطاق واسع كمياه إنتاجية ومحلية.

Chen Wei et al. من خلال إضافة التعقيم والترسب والترشيح السريع إلى مياه المنجم كمعالجة مسبقة ، لإزالة الغالبية العظمى من SS في المياه ، وضمان رطوبة المياه RO <1NTU.معالجة المياه المخرجة من خلال RO ، يقترب معدل إزالة العكر في المياه من 100 ٪ ، ومعدل إزالة المياه يصل إلى 96 ٪ ، ويتم إنتاج المياه لتلبية معايير جودة مياه الشرب ، وتكلفة المعالجة حوالي 5.17 يوان / m3.

وبالنظر إلى أن محتوى الحديد والمنغنيز في مياه المنجم عالية الممعدنة مرتفع ، وتركيز Ca2 + ، SO42- أيون قد تشكل تلوث CaSO4 على سطح غشاء RO يصعب إزالتها ، فإن Wang Zhaoxiang وغيره من الأشخاص يؤكسد Fe2 + في الماء إلى Fe3 + عن طريق التهوية ؛ ويمكن ضبط pH المياه عن طريق إضافة حليب الجيار إلى حوض التهوية ، مما يجعل Ca2 + و Fe3 + ينتج CaCO3 و Fe(OH)3 الترسب ، ثم يستخدم مساعد التسرب PAM و PAC المضاف لإزالة CaCO3 و Fe(OH)3 في حوض التوضيح ؛ من خلال مرشح رمل المنغنيز ، يتم تخفيض Mn2 + في المياه الناتجة إلى 0.04 mg / L.الترشيح الفائق (UF) له تأثير احتجاز قوي على المواد العضوية الكبيرة الجزيئية ومسببات الأمراض والمواد المعلقة ، وعادة ما يعالج SS من المياه الناتجة

وقام تشوي يوتشوان وآخرون بتصنيف الحالات الهندسية لمعالجة المياه المدخلة للمناجم عالية المعدنية من خلال تكنولوجيا RO لمياه الشرب المعيشية: عندما يكون SS<50mg/L في المياه الخام ، يمكن استخدام الترشيح المباشر الدقيقة كمعالجة مسبقة RO ؛ عندما يكون SS>50mg/L ، يمكن استخدام الترشيح والترسيب والترشيح كمعالجة مسبقة RO ؛ عندما يكون Fe>0.3mg/L ، يجب النظر في استخدام خزان مرشح رمل المنغنيز لإزالة الحديد والترشيح ؛ عندما يكون محتوى المواد العضوية مرتفعاً ، يجب استخدام تكنولوجيا أكسيد الكلور والتخثر والترسيب والترشيح والامتزاز الكربون المنشط للمعالجة مسبقة ؛ عندما تكون صلابة الكربونات عالية ، من أجل منع التلوث الترسب CaCO3 على سطح غشاء RO ، يجب إضافة تقنية التبادل الأيوني وإزالة CO2 في عملية المعالجة المسبقة.بالنسبة للأملاح غير القابلة للذوبان الأخرى ، يمكن إضافة معالجة مثبطات التجارب قبل إدخال RO في الماء ؛ عندما يكون محتوى السيليكات مرتفعًا ، يمكن إضافة حليب الجير أو MgO في مرحلة التعقيم.

2-1-2 معالجة مياه الصرف الصحي في الصناعات المعدنية 

صناعة الحديد والصلب باعتبارها صناعة عالية استهلاك المياه وارتفاع التلوث الموارد ، تمثل استهلاك المياه 14٪ من إجمالي استهلاك المياه الصناعية في البلاد ، وإعادة معالجتها العميقة للإنتاج والحياة ، وتقليل استهلاك المياه الجديدة للطن من الصلب ، وقد تم تنفيذها بقوة في صناعة المعادن.مكونات جودة المياه الصناعية الصلب معقدة، وتقلبات كبيرة في المؤشرات، وخاصة Ca2 +، Mg2 +، Fe2 +، Mn2 +، SO42 -، F- وSiO2 المحتوى مرتفع، إذا لم يتم إزالة الأيونات المعدنية عالية الثمن مسبقا، فإن غشاء RO سوف تواجه تلوث غير عضوي خطير.

Fang Zhonghai لمياه الصرف الصحي بعد المعالجة الكيميائية الحيوية الثانوية ، أولاً باستخدام خزان التهوية لأكسدة الهواء ، لجعل Fe2 + أكسدة إلى Fe3 + ، في الوقت نفسه إضافة NaClO لتحسين القدرة على الأكسدة وآثار التطهير على Fe2 + في المياه ؛ إضافة حليب الجيار إلى المياه المخرجة لضبط pH ، إضافة PAM و PAC للتعقيد ، ثم الترسب والترشيح السريع وامتزاز الكربون المنشط ، وإزالة المواد العضوية المتبقية والكلور وأيونات المعادن الثقيلة في الماء.بعد معالجة المياه الناتجة من UF ، يتم إضافة المخفض ، ومثبطات الصبغة والحمض بعد دخول نظام RO.من بينها ، الغرض من إضافة NaSO3 المخفض هو منع أكسدة الكلور المتبقية في الماء من غشاء RO مادة البولياميد العطرية.في نهاية المطاف، RO المرحلة الأولى أساسا إزالة معظم المياه المذابة الأملاح، والسرويد، والمواد العضوية، وما إلى ذلك، ويستخدم جزء من المياه المنتجة كمصنع الصلب المياه التقنية، والجزء الآخر بعد إضافة القلويات من خلال التنافس العكسي الثاني، نظام تبادل الأيونات المعالجة، وتستخدم في تغذية المياه الغلايات عالية الضغط.

تشين شياو تشينغ وغيرهما في حوض التوضيح المسبق المعالجة المشتركة إضافة مسحوق الكربون المنشط والحليب الجيري للحد من 60٪ إلى 70٪ من المواد العضوية والزيوت في مياه الصرف الصحي المعدنية وجزء من Ca2 +، Ba2 + وغيرها من الأيونات عالية التكلفة، وإزالة ما يقرب من 90٪ من SS والمواد الغروية في الماء.يمكن منع التلوث الترسبي CaSO4 و BaSO4 و CaF2 من تركيزات عالية من SO42 و F (أعلى محتوى هو -402mg / L و 3.96mg / L على التوالي) في سطح غشاء RO بشكل فعال.تجدر الإشارة إلى أن الفحم المنشط على الرغم من أن المواد العضوية و SS امتزاز أفضل، ولكن ينتمي إلى الامتزاز غير الانتقائي، ويستخدم في المرحلة المسبقة من المعالجة المسبقة للمياه المستعملة الغنية SS، والكمية العالية والأسعار العالية لا بد من زيادة تكاليف معالجة المياه.وبالتالي، فإنه يقتصر عموما على استخدام الطوارئ الهندسية فقط.

2-2 التطبيقات في معالجة المياه المستعملة من الملوثات العضوية القابلة للتحلل 

2-2-1 معالجة مياه الصرف الصحي للطباعة والصباغ والبتروكيماويات 

وبالإضافة إلى مياه الصبغ والصبغ النفايات تحتوي على كمية كبيرة من الأصباغ والسائل، والملح غير العضوي، والحماض والقلويات وغيرها من المكونات.يصل لونها إلى 4000 مرة ، ويتميز بكمية كبيرة من المياه ، ومحتوى عال من الملوثات العضوية ، وتغيرات كبيرة في جودة المياه ، وسوء الكيمياء الحيوية.

يستخدم Qiluqing وغيره من مرشحات O3-الهوية البيولوجية للمعالجة المسبقة ، مع نظام الغشاء المزدوج UF + RO لمعالجة مياه الصرف الصحي المنسوجات.في عملية المعالجة ، أولاً ، يستخدم O3 للتحلل الأولي للمواد العضوية الصعبة التحلل في مياه الصرف الصحي لتحسين قابليتها الكيميائية الحيوية ، ثم يستخدم مرشحات بيولوجية للتحلل الحيوي والترشيح ، مما يقلل من COD في الماء إلى 27.4mg / L ، SS 5mg / L ؛ يتم ترشيح المياه الناتجة من خلال مرشح متعدد الوسائط ، حيث يتم تعبئة الرمل الكوارتز ورمل المنغنيز ، ويمكن زيادة امتزاز الشوائب مثل SS والبكتيريا الجلوية والفيروسات في المياه ؛ ثم معالجة UF لتثبيت RO في الكثبان <0.4NTU ، SDI بين 0.4 ~ 1.5 .<لتجنب التلوث الميكروبي على سطح الغشاء ، يضاف النظام معقم NaClO قبل إدخال المياه UF.يتم ضخ المياه الناتجة من UF بضغط عال في مرشحات الأمان ، وتضاف المياه الناتجة مع مثبطات الصبغة و NaSO3 المخفض إلى RO.بعد معالجة هذه العملية ، فإن pH النهائي للمياه المنتجة هو 7.4 ~ 7.9 ، والموصلية 50 ~ 200 S / cm ، والصلابة الإجمالية من 2 ~ 10mg / L ، والقلوية الإجمالية من 25 ~ 60mg / L ، وتصل إلى معايير جودة المياه المعاد استخدامها لإنتاج المياه.μ

مياه الصرف الصحي البتروكيماويات لديها تقلبات كبيرة في كمية المياه ونوعية المياه، ومكونات الملوثات معقدة، ومحتوى النفط في الإنتاج يمكن أن يصل إلى 30g / L، والكبريتيد يقترب من 50mg / L، COD حوالي 1g / L، وتركيز الكتلة من كل أنواع الملح يقترب من 12g / L، ويحتوي أيضا على الفينول المتطاير وغيرها من المواد السامة الضارة.

جميع أشكال النفط في مياه الصرف الصحي الملوثة عموما تستخدم استخراج خزان عزل الزيت الجاذبية ومعالجة إزالة التعويم الهوائي، يمكن أن تجعل تركيز النفط في المياه الناتجة أقل من 30 ملغ / لتر.وانغ شياويانغ أولا استخدام خزان فصل الزيت لإزالة معظم الزيت العائم في مياه الصرف الصحي البتروكيماويات ؛ إعادة ضبط pH مياه الصرف الصحي 8 ~ 8.5 ، إضافة محفز ، تهوية أكسدة الكبريتيد في الماء ، مما يجعل تركيز الكبريتيد في المياه المخرجة تحت 5mg / L ؛ التعويم الهوائي لإزالة المواد المعلقة والزيت المستحلب في مياه الصرف الصحي ؛ ثم في بيئة هوائية بعد نقص الأكسجين ، استخدام الميكروبات لتحلل المواد العضوية والنيتروجين الأموني في الماء إلى ثاني أكسيد الكربون والماء والنيتروجين (أي عملية المعالجة البيولوجية من مرحلتين 2A / O) ؛ بعد الترشيح السريع ، وامتزاز UF والكربون المنشط لإزالة SS والمواد العضوية في الماء ، يدخل نظام RO.يتم تخفيض تركيز الملح في مياه المعالجة النهائية إلى 500 ملغ / لتر واستخدامه كمياه إضافية في الإنتاج.

عملية المفاعل البيولوجي الغشاء (MBR) هي الجمع العضوي بين عملية الترشيح الغشاءية وطريقة الحمأة المنشطة التقليدية ، وإضافة الترشيح الدقيق الستار (MF) أو مكونات غشاء UF مباشرة في حوض الحمأة المنشطة بدلاً من حوض الترسيب الثاني لفصل المياه الطينية ، في حين يتم الاحتجاز الفعال لSS في مياه الصرف الصحي ، يمكن تحلل المواد العضوية بكفاءة عالية للحصول على جودة مياه إنتاج مستقر.مع عمر الحمأة، وتركيز الحمأة والظروف التقنية والتحكم في مساحة كبيرة، ومعايير جودة المياه المخرجة عالية، وتغطي مساحة صغيرة من المعدات، وسهولة تحقيق التكامل ومزايا أخرى.باستخدام MBR بدلا من المعالجة الكيميائية الحيوية والترشيح المتعدد الوسائط وUF كمعالجة مسبقة RO ، يمكن أن تقصر إلى حد كبير عملية معالجة مياه RO.

شركة صبغ المنسوجات الكبيرة في شاندونغ تستخدم أولاً حوض تحمض التحلل المائي للمواد العضوية الكبرى في مياه الصرف الصحي للطبع والصبغ تحمض اللاهوائي إلى المواد العضوية الصغيرة ذات الكيمياء الحيوية العالية ، ثم تعتمد على التدفق الذاتي للجاذبية في الخلية الكيميائية الحيوية MBR ، بعد الامتزاز الكامل والأكسدة والتحلل والترشيح ، تخفض COD في مياه الصرف الصحي إلى 110mg / L ، SS بالكاد يمكن اكتشافها بشكل فعال ، وتلبية متطلبات جودة المياه RO.حجم معالجة التصميم الهندسي هو 10000m3/d ، وتكلفة معالجة المياه المعاد استخدامها من المتوقع أن تبلغ 3.92 يوان / م3.

ومن هنا يمكن أن نرى أنه مقارنة مع طريقة الغشاء المزدوج UF + RO ، فإن طريقة الغشاء المزدوج MBR + RO بسبب تقصير سير العملية ، ليس فقط تبسيط إدارة الإنتاج ، ولكن تكلفة معالجة المياه منخفضة نسبيا ، وأكثر ملاءمة للمعالجة العميقة للمياه المستعملة من الملوثات العضوية الصعبة التحلل.

2-2-2 المعالجة العميقة لترشحات النفايات 

الترشيح من مدافن القمامة يأتي أساسا من هطول الأمطار في مدافن القمامة ، والملوثات يأتي أساسا من تحلل الكائنات الدقيقة للقمامة وترشيح الأمطار ، ونوعية المياه معقدة للغاية وتقلبات كبيرة ، COD أعلى بكثير من مياه الصرف الصحي الحضرية ، تصل إلى 30000mg / L ، والكيمياء الحيوية سيئة.وبالإضافة إلى ذلك، قد تحتوي المترشح أيضا على Fe2 +، Cd2 +، Cr3 +، Cu2 +، Zn2 + وغيرها من أنواع كثيرة من الأيونات المعدنية.في مرحلة التخمير ، تركيز Fe2 + حتى يصل إلى 2000mg / L ، Ca2 + يصل إلى 4000mg / L.

على الرغم من أن عملية المعالجة الكيميائية الحيوية A / O المرحلة الثانية قد استخدمت على نطاق واسع في تحلل المواد العضوية في الترشح ومعالجة إزالة النيتروجين في مدافن القمامة ، إلا أن تأثير المياه غير مستقر.لهذا الغرض ، على أساس استخدام الترشيح الميكانيكي ، يستخدم غشاء UF و A / O لتكوين عملية MBR ، وتعزيز معدل إزالة المواد العضوية في الترشيحات.يتم فصل المياه الناتجة من خلال الأسمنت غشاء UF إلى نظام الترشيح النانو (NF).باستخدام خصائص NF يمكن فصل المواد العضوية التي يتراوح الوزن الجزيئي بين 200 و 2000 في مياه إنتاج MBR بشكل فعال وبعض الأيونات المعدنية عالية القيمة ، تشكل عملية المعالجة المشتركة للأغشية الثلاثة MBR + NF + RO.وأظهرت النتائج أن هذه العملية تعمل بشكل جيد ، وتصل جودة المياه الناتجة إلى معايير مكافحة التلوث في مدافن النفايات المنزلية.في التشغيل ، يمكن تصريف المياه المنتجة مباشرة عندما تلبي المياه الناتجة من NF متطلبات الانبعاثات ، وإلا يمكن استخدام نظام RO اللاحق لمواصلة المعالجة.

ووجد WANG وآخرون في دراسة استخدام عملية A / O-MBR + NF + RO لمعالجة الترشيحات في نفايات القمامة أن إضافة الكربون المنشط إلى مفاعل A / O لا يمكن تحسين تأثير إزالة النظام للمواد العضوية والمعادن الثقيلة فحسب ، بل يمكن أيضًا تقليل تلوث الغشاء.

بالنسبة لارتشال النفايات عالية التلوث وصعبة التحلل ، بعد المعالجة الكيميائية الحيوية وتحلل MBR والترشيح ، لا تزال هناك كمية معينة من المواد العضوية الصغيرة الحرة والمنتجات الأيض الميكروبي الملوثة القوية المتبقية في المياه الناتجة ، وإدخال NF قبل RO يمكن أن يخفف دون شك من هذا الجزء من المواد العضوية قد تشكل تلوثًا معقدًا غير عضويًا مركبًا مع أيونات معدنية عالية التركيز على سطح غشاء RO ، وبالتالي ضمان التشغيل المستقر لنظام RO.

2-3 التطبيق في معالجة مياه الصرف الصحي البلدية عالية الجودة لإعادة استخدامها 

بعد معالجة مياه الصرف الصحي البلدية الكيميائية الحيوية الثانوية ، المحتوى من المواد العضوية في مياه الصرف الصحي منخفض نسبيا ، عادة BOD5 30mg / L ، SS 30mg / L ، ولكن المواد العضوية المتبقية هي سيئة الكيميائية الحيوية ، TDS في حوالي 3000mg / L.<<في السنوات الأخيرة ، من أجل التخفيف من الضغط الناجم عن نقص الموارد المائية ، تم تنفيذ مياه الصرف الصحي البلدية التي تمت معالجة المياه الكيميائية البيولوجية الثانوية كمياه خام لنظام معالجة RO ، وإعداد مياه معادلة ذات جودة عالية في الداخل والخارج.وتستخدم محطة مياه الصرف الصحي UOSA في فرجينيا، الولايات المتحدة الأمريكية، مزيج من عملية التعقيم UF + RO + UV لإنتاج المياه المعاد إعادة حقنها تحت الأرض لتجديد المياه الجوفية.“”سنغافورة تستخدم MF + RO + الأشعة فوق البنفسجية عملية تطهير لإعداد المياه الجديدة لتكميل مياه الشرب.“”“”في الوقت الحاضر ، أكبر محطة للمياه المعاد تجديدها في العالم ، محطة السليبية للمياه في الكويت ، تعتمد على مياه الصرف الصحي الثانوية من محطة معالجة مياه الصرف الصحي الحضرية كمصدر للمياه ، وتستخدم عملية الغشاء المزدوج UF + RO لتلبية معايير إعادة الاستخدام الصناعي وري الأراضي الزراعية.

كما أنشأت الصين محطات مياه متجددة واسعة النطاق في بكين وتيانجين وخيبي وشاندونغ وغيرها من الأماكن.

العديد من محطات المياه المتجددة في منطقة بين هاي الجديدة في تيانجين تستخدم UF(MF) + RO عملية الغشاء المزدوج ، وتستخدم مياه الصرف الصحي البلدية بعد المعالجة الكيميائية الحيوية الثانية لإنتاج مياه متجددة عالية الجودة للمياه الخام ، وجزء منها كمحطة للطاقة الحرارية للمياه المرجلة ، والجزء الآخر كمناظر الطبيعية النهرية والمياه المتنوعة المنزلية ، إلخ.“”باستخدام نظام MBR + RO لمعالجة مياه الصرف الصحي البلدية المعاد استخدامها في محطة مياه الصرف الصحي في بكين ، لم يتم اكتشاف TOC <1.3mg/L ، NH3-N <0.03mg/L ، TN <0.1mg/L ، TP في المياه المعالجة ، وكانت الموصلية الكهربائية والعكر أقل من 30S/cm و 0.12NTU على التوالي ، ووصلت جودة المياه المخرجة إلى معايير جودة مياه الشرب.μ

باختصار ، تم استخدام RO على نطاق واسع في المعالجة العميقة لمختلف مياه الصرف الصحي أو معالجة المياه المعاد استخدامها عالية الجودة ، باعتبارها تقنية أساسية.من أجل الاستفادة الكاملة من المزايا التقنية لـ RO ، مع الحد الأقصى من تلوث الأغشية وخفض تكاليف معالجة المياه ، تم تطوير سلسلة من العمليات المتكاملة لجودة المياه المحددة.وعادة، يمكن إزالة التركيز العالي لـ SS في المياه عن طريق الطرق التقليدية لمعالجة المياه مثل التخثر والترسب والترشيح عالي الكفاءة؛ وتخفيض أملاح الحديد والمنغنيز وأملاح الكالسيوم والسيليكون في المياه الداخلة من RO باستخدام NaClO وأكسدة الهواء مع إضافة الحليب الجيري والمرشح الرملي المنغنيزي؛ وتحلل المواد العضوية القابلة للتحلل في المياه عن طريق أكسدة O3 والمعالجة الكيميائية الحيوية A/O؛ تعزيز احتجاز SS الدقيقة والمواد العضوية الجزيئة الصغيرة والأيونات عالية التكلفة من خلال MBR و UF و NF ، وتشكيل UF + RO أو MBR + RO طريقة الغشاء المزدوج ، وحتى MBR + NF + RO طريقة الغشاء الثلاثي ، لضمان التشغيل المستقر لنظام RO لمعالجة المياه العضوية الصعبة التحلل.

حالة البحوث الحالية لتكنولوجيا فصل غشاء RO في معالجة المياه المستعملة

3.1 كشف آلية تكوين التلوث الغشاء 

تتعلق التحكم الفعال في تلوث الأغشية ارتباطًا مباشرًا بعمر خدمة الأغشية RO واستقرار عملية المعالجة ، وتشمل دراسات آلية التلوث تحليل الملوثات العضوية وعملية إنتاج الكشف.

3-1-1 تحليل مكونات الملوثات العضوية في المياه المدخمة RO

بعد معالجة مياه الصرف الصحي البيولوجية والكيميائية ومحاصرة MF أو UF غشاء، لا يزال هناك كمية معينة من المواد العضوية الجزيئة الصغيرة القابلة للذوبان في المياه المنتجة، ومنتجات الأيض الميكروبي ومنتجات الأيض الثانوية (SMP) تمثل حوالي 83 ٪ من TOC المياه الناتجة، وتشمل أساسا السكريات، والبروتينات، والدهون، والأحماض النووية، والحمض الدبالي، والمضادات الحيوية، والمواد الخلوية، إلخ.في الوقت الحاضر، البحوث حول SMP تلوث الأغشية RO أكثر حماسية، أساسا حول تركيز SMP، والوزن الجزيئي، والكره للماء، والشحنة، ومحاكاة عملية تلوث الأغشية RO.

وقام Zhou Yuexi وآخرون بتقسيم SMP في مياه الصرف الصحي العضوية بعد المعالجة الكيميائية الحيوية إلى أربعة أنواع من الراتنج إلى المائية والحمضية الكرهة للماء والحامضة الكرهة للماء والقلوية الكرهة للماء. واستخدموا أجهزة كروماتوجيا هلامية وطيف الأشعة تحت الحمراء وطيف الفلورسنت ثلاثي الأبعاد وطيف الأشعة فوق البنفسجية وغيرها من الأدوات للتحليل.وجدت موشي أن 80٪ من الوزن الجزيئي SMP أقل من 1K.وأكد ZHAO من خلال التجارب أن المكونات المائية التي يمكن تحديدها في SMP تمثل 62.9٪ ~ 69.9٪ ، والمواد العضوية المائية المحايدة هي السكريات الرئيسية ، ومحتوى الجماعات العطرية منخفضة ، ومحتوى البروتين في المواد العضوية المائية المشحونة سلبا أعلى.

3-1-2 تكوين التلوث الغشاء RO

بالنسبة لنظام RO في عملية معالجة مياه الصرف الصحي ، لا تحتوي المياه المدخلة على SMP ، الميكروبات المتبقية ، المواد العضوية الصغيرة الجزيئة الصعبة التحلل مثل الفينول ، الكيتون ، الدهايد ، الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات وغيرها ، وبعض المنتجات الثانوية للتطهير من الهيدروكربونات المستبدلة بالكلور ، وكذلك أيونات المعادن الثقيلة التي تحملها مياه الصرف الصحي نفسها و أيونات المعادن عالية القيمة مثل Fe3 + ، Al3 + ، والتي ستزيد من تعقيد تلوث غشاء RO.

أجرى SERGEY وآخرون دراسة التلوث مع الأرجينات بدلاً من المواد العضوية المائية ، ووجدت النتائج أن Ca2 + يمكن أن يزيد من تلوث الأرجينات على غشاء RO ، في حين أن تأثير Mg2 + يمكن أن يكون غير مهمول. SANYOUP وآخرون يعتقدون أن حمض الجولوكورونيك (الجزء G) من الأرجينات قد يشكل هيكل مربع البيض مع Ca2 + ، وبالتالي يتراكم ليشكل هيكل شبكة كثيفة.ويقوم MO وآخرون بمحاكاة البروتين في مياه الصرف الصحي باستخدام بروتين مصل البقر (BAS) ، ودرسوا تأثير محتوى الأيون المختلف على التلوث في ظروف pH المختلفة.وجدت الدراسة في ظل ظروف النقطة المتكافئة BAS ، يمكن لـ Ca2 + أن تجعل طبقة التلوث BAS على سطح RO أكثر كثافة ، ويعزى ذلك إلى أن Ca2 + يمكن أن تشكل جسرًا مع مجموعات الكربوكسيل من الأحماض الأمينية.وأكد أنغ وآخرون وجود Ca2 +، وأرجينات الكالسيوم التي تشكلت مع BAS ترتبط، وتنتج طبقة هلام كثيفة على سطح غشاء RO.تؤكد هذه الدراسات وجود بعض التآزر المعقد بين أيون الملح عالي القيمة والجزيئات العضوية الصغيرة المختلفة في عملية تلوث غشاء RO ، وفقًا لنظرية المراحل الخمس لعملية التلوث الميكروبي السطحية التي اقترحها هان ، فإن خشونة سطح غشاء RO الناجمة عن المواد غير العضوية هي أساس التلوث الميكروبي السطحية لغشاء RO.

يمكن ملاحظة أنه بالنسبة للمعالجة العميقة لمياه الصرف الصحي ، من الصعب فصل التلوث العضوي والتلوث غير العضوي والتلوث الميكروبي للأغشية RO.بمجرد البدء ، فإن التآزر بينها سيسهم في زيادة التلوث السريع للغشاء RO.فقط من خلال تأخير تكوين التلوث الأولي للغشاء وفهم الأسباب الجذرية لتزايد تلوث الغشاء ، يمكن إنشاء طرق فعالة للتخفيف والتحكم في التصميم وإدارة التشغيل.

3-2 دراسة منهجيات التنبؤ بتلوث المياه الداخلة لنظام RO 

إن التنبؤ الفعال بالتلوث المحتمل للمياه الداخلة من RO هو الضمان التقني للتشغيل المستقر لنظام المعالجة العميقة للمياه المستعملة من RO.

3-2-1 قيمة الاستثمار الخاص بالبلد

طريقة تحديد قيمة SDI هي أن عينة المياه التي سيتم اختبارها في وضع الترشيح الميت ، الضغط هو 207kPa من خلال غشاء مرشح مسامية صغيرة يبلغ قطره 47mm و 0.45m ، وسجل الوقت اللازم لترشيح عينة 500ml من الماء الأولي T1 ، وبعد فترة زمنية T (عادة 15 دقيقة) ، وسجل الوقت اللازم لترشيح عينة 500ml من الماء مرة أخرى T2 ، SDI = 100 (1-T1/T2) / T.μ×قيمة SDI نظرا لطريقة قياس بسيطة ومتكررة جيدة، كانت لسنوات عديدة المؤشر المرجعي الرئيسي في تصميم وإدارة تشغيل نظام RO.عادة ما يتطلب نظام RO المياه المدخلة SDI<3 (هناك بعض غشاء RO تخفيف إلى SDI <5).

ومع ذلك ، في كثير من الأحيان يحدث في تشغيل مشروع معالجة مياه الصرف الصحي ، حتى لو كانت جودة المياه الداخلة RO تلبي متطلبات جودة المياه الحالية ، لا يزال هناك تلوث غشاء خطير في نظام RO.

ويعتقد التحليل الحالي أن قيمة SDI تستند إلى آلية انسداد الثقوب لتحديد درجة التلوث في المياه الداخلة لثقوب غشاء الترشيح الدقيق بطول 0.45 متر ، والانحراف الرقمي كبير عند قياس المواد العضوية الصغيرة والجلودية الصغيرة التي لا تتركز على انسداد.μوبالتالي، فإن قيمة SDI الوحيدة لا تعكس بالكامل خصائص التلوث المحتملة للمياه المستعملة من الملوثات العضوية القابلة للتحلل بعد المعالجة الكيميائية الحيوية.وبالإضافة إلى ذلك، يرتبط حجم قيمة SDI مع درجة الحموضة المائية والأنواع العضوية.وجد تشانغ ويه وآخرون في الدراسة أن المواد العضوية الحمضية الدبالية الطبيعية ، في ظل ظروف pH عالية ومحتوى ملح منخفض ، تظهر قيمة SDI أعلى.بالنسبة للمياه التي تحتوي على الجلوينات الحديدية والجزيئات العضوية الكبرى ، ترتفع قيمة SDI بشكل حاد مع زيادة درجة الحموضة.وجد المؤلف أيضًا في الدراسة أن مياه الصرف الصحي الإلكترونية المعالجة مسبقًا بواسطة MBR ، عندما يكون pH أقل من 4 ، فإن قيمة SDI تلبي تمامًا متطلبات جودة المياه المدخلة RO ، ولكن نظام RO اللاحق لا يزال ينتج تلوثًا خطيرًا أثناء التشغيل.

3-2-2 دراسة البارامترات البديلة للاستثمارات الاستثنائية

لمعالجة عيوب طريقة اختبار SDI ، اقترح SCHIPPERS وآخرون مؤشر التلوث المنقح (MFI).طريقة اختبار MFI هي نفس قيمة SDI ، إلا أن منحنى t / V و V يتوافق مع الوقت t اللازم لترشيح حجم المياه V ، وهو منحدر منحنى هو قيمة MFI.على الرغم من أن قيمة MFI وتلوث غشاء RO الناجمة عن الملوثات الجسيمية تظهر علاقة خطية جيدة، يمكن أن يكون رد فعل جيد على آلية الترشيح طبقة كعكة المرشح، ولكن مثل قيمة SDI، فإنه يمكن أيضا فقط وصف التلوث من قبل غشاء مرشح مسامية 0.45 م.μولهذه الغاية، BOERLAGE وآخرون مع معتقل الوزن الجزيئي 13k، غشاء UF بدلا من غشاء الترشيح الدقيقة 0.45 م، اقترح مؤشر MIF-UF.μمن أجل أن تكون أقرب إلى غشاء RO في مسامها لتعكس تلوث الغشاء الناجم عن امتزاز المواد العضوية ذات الوزن الجزيئي الصغير ، اقترح KHIRANI وآخرون مؤشر MIF-NF.يعتقد KEEWOONG أنه ينبغي قياس قيم MIF-MF و MIF-UF و MIF-NF في نفس الوقت لإجراء تقييم شامل ، مما يعكس بشكل أكثر شمولاً التلوث المحتمل للجسيمات والجلويدات الدقيقة والمواد العضوية لأغشية RO ، ويقوم ALHADIDI بتحسينها ، وتجري قياس ثلاث مجموعات من الأغشية بالتسلسل لتجنب التداخل بين أنواع الملوثات المختلفة.

باختصار ، بعد الجهود المستمرة ، حققت تكنولوجيا مراقبة التلوث المحتمل لجودة المياه المدخلة RO تقدما كبيرا من آلية تلوث الغشاء إلى نطاق مراقبة الملوثات.ومع ذلك ، لا تزال هناك بعض الانحرافات فيما يتعلق بتوجيه الإنتاج الفعلي لهذه المؤشرات.مع النضج المستمر لتكنولوجيا الإنترنت والبيانات الضخمة وتكنولوجيا المنصة السحابية ، سيكون لهذه التقنيات مزايا كبيرة في التنبؤ بتلوث نوعية المياه الداخلة RO وربط وحدات المعالجة المختلفة.

3.3 معالجة المياه المكثفة RO

عملية معالجة RO تحصل على حوالي 70 ٪ من المياه المعاد تجديدها عالية الجودة في الوقت نفسه ، تركز الملوثات في المياه الداخلة ما يقرب من 3 مرات ، وتنتج حوالي 1/3 من المياه المكثفة RO.ويتميز بكمية كبيرة من المياه، ودرجة معدنية عالية، والكيمياء الحيوية السيئة، والخطر المحتمل للبيئة.نظرًا لأن معالجة المياه الغنية RO والتخلص من المياه لم تحظ باهتمام كافٍ ، فقد أصبحت في بعض المناطق واحدة من العقبات التي تعوق التطبيقات الواسعة النطاق لتكنولوجيا RO.

بالنظر إلى انخفاض محتوى SS في المياه المكثفة RO ، والتي تحتوي على مثبطات الصدر والضغط المتبقي كبير ، بالإضافة إلى مزج المياه المزودة RO الجزئية لتحسين معالجة معدل استرداد المياه ، غالبًا ما يتم استخدامه كأجهزة ترشيح سريعة ومياه غسل عكسي من UF ، أو بعد معالجة بسيطة ، يخلط في المياه الخام مرة أخرى في نظام المعالجة.وهذا سيؤدي حتما إلى زيادة حجم معالجة مياه الصرف الصحي وصعوبة معالجتها.في الوقت الحاضر ، تركز الأبحاث المتعلقة بمعالجة المياه المثنية RO على الأكسدة المتقدمة لإزالة المواد العضوية واستعادة الموارد من خلال تركيز التقطير والتنافس الإيجابي والتحليل الكهربائي.

من بينها ، تكنولوجيا التقطير الغشاء (MD) هي الجمع بين تكنولوجيا الغشاء وعملية التقطير ، مع غشاء مسامية كوسيط ، واستخدام تأثير فرق ضغط البخار على جانبي الغشاء ، لجعل المكونات المتطايرة في السائل في شكل بخار عبر الثقوب الغشاء ، وبالتالي تحقيق الفصل.بالمقارنة مع عمليات الفصل الأخرى ، يحتوي تقطير الأغشية على مزايا عالية في كفاءة الفصل ، وظروف التشغيل المعتدلة ، والتفاعل بين الأغشية والسائل الخام والمتطلبات الميكانيكية الأغشية غير العالية.ومع ذلك ، لا تزال الأغشية الكافية للماء عالية الجودة قيد التطوير.

وتتمثل الميزة التقنية لمعالجة RO المياه المركبة بالتحليل الكهربائي في: 1) المعدنية العالية تضمن الموصلية الكهربائية الجيدة للمياه ، مما يقلل من استهلاك الكهرباء ؛ 2) محتوى الكلوريد العالي في الماء يفيد عملية التحليل الكهربائي لإنتاج مؤكسد قوي مثل هيبوكلوريت ، ويمكن تعزيز التدهور الأكسدي للمواد العضوية ؛ 3) يمكن معالجة الأمونيا النيتروجين في الماء والمواد العضوية الصعبة التحلل في نفس الوقت.ويعتبر التحليل الكهربائي أيضا واحدة من أكثر تقنيات معالجة المياه الغنية RO واعدة في الوقت الحاضر.وبالإضافة إلى ذلك، تم اقتراح التحليل الكهربائي المشترك الذي يجمع بين التعرض للأشعة فوق البنفسجية مع التحليل الكهربائي، أو إدخال الموجات فوق الصوتية في عملية التحليل الكهربائي.

باختصار ، بالنسبة لمعالجة المياه المثنية RO ، كيفية تحلل المواد العضوية بكفاءة وتقليل استهلاك الطاقة المعالجة هو التحدي الحالي.

4 - الختام والتوقعات

في الوقت الحاضر ، أصبح RO التكنولوجيا الأساسية التي لا غنى عنها لمعالجة مياه الصرف الصحي أو معالجة مياه إعادة الاستخدام عالية الجودة ، من أجل إعطاء اللعب الكامل لميزاتها التقنية ، لضمان التشغيل المستقر لنظام RO وتقليل تكلفة معالجة المياه بهدف SS في المياه الخام ، الملوثات غير العضوية السريعة للتحلل والمواد العضوية الصعبة التحلل ، عملية المعالجة الجماعية أيضًا من التعقيد التقليدي ، الترسيب ، الترشيح السريع + RO ، تطويرها إلى UF + RO أو MBR + RO طريقة الغشاء المزدوج ، وحتى MBR + NF + RO طريقة الغشاء الثلاثي.

يتم تشغيل أنظمة RO بشكل متسق مصحوب بتلوث الغشاء.مع التقدم المستمر في أدوات البحث في فصل التنقية والتصوير ، يمكن استكشاف الأسباب الجذرية لتلوث الغشاء من الهيكل الدقيق وآلية تكوين التلوث ، وفهم العوامل الرئيسية للتكوين الأولي لتلوث غشاء RO وتفاقم التلوث ، مما يضع الأساس النظري للتخفيف الفعال من تلوث الغشاء والتحكم فيه.إن إنشاء طريقة أكثر علمية للتنبؤ بالتلوث المحتمل للمياه الداخلة من RO هو الضمان التقني لتصميم وإدارة تشغيل عملية معالجة مياه الصرف الصحي العميقة من RO.لمعالجة قيمة SDI لا يمكن أن تعكس بشكل كامل تلوث المياه RO المدخلة (أساسا معالجة المياه البيولوجية الكيميائية للمياه RO المدخلة) الوضع الحالي، تم دراسة على نطاق واسع باستخدام MIF مع الأغشية المسامية المختلفة لتحل محل قيمة SDI، وتقنيات الإنترنت والبيانات الضخمة وإدخال تكنولوجيات أخرى، تستحق التوقعات.وبالإضافة إلى ذلك، يجب استكشاف طرق التخلص الفعالة من المياه المحتوية RO المعدنية العالية، وتحلل المواد العضوية بكفاءة عالية، والمعالجة منخفضة استهلاك الطاقة هي التحديات التي تواجهها. (المصدر: مقاطعة هيلونغجيانغ Baoqing مقاطعة إدارة البناء الحضري، جامعة بيجين يونايتد استخدام الكتلة الحيوية النفايات الموارد المختبر الرئيسي في بكين) باعتبار التنافس العكسي (RO) كوسيلة رئيسية في مجال معالجة المياه في القرن الحادي والعشرين التكنولوجيا الفصل غشاء مع كفاءة عالية، مساحة صغيرة، جودة المياه المنتجة عالية، التشغيل الموثوق بها، وسهولة تحقيق التحكم التلقائي والتكامل والمزايا الأخرى للحصول على المياه المتجددة عالية الجودة توفر ضمانات تقنية مهمة.

1 ، تكنولوجيا الفصل الغشاء RO

تكنولوجيا فصل غشاء RO هي عملية غشاء مع اختلاف الضغط الساكن على جانبي الغشاء كقوة دافعة، المذيبات الجزيئة الصغيرة ممثلة جزيئات الماء في التغلب على ضغط التناضح من خلال غشاء RO لتحقيق الفصل عن الشوائب.ضغط التشغيل عادة 1.5 ~ 10.5MPa، يمكن احتجاز الشوائب الجزيئة الصغيرة من 1 ~ 10A.في معالجة المياه ، RO كمعدات رئيسية ، يمكن إزالة أكثر من 97 ٪ من المواد غير العضوية القابلة للذوبان في الماء ، 99 ٪ من المواد العضوية ذات الوزن الجزيئي النسبي 300 وما فوقها ، وأكثر من 99 ٪ من الجسيمات بما في ذلك البكتيريا و 95 ٪ SiO2.

ومع ذلك ، فإن تكاليف التشغيل المرتفعة للغاية في التطبيقات العملية تحد من الترويج الواسع لتكنولوجيا فصل غشاء RO.من ناحية ، بسبب ضغط التشغيل العالي لنظام RO واستهلاك الطاقة الكبير ، والأهم من ذلك ، فإن تلوث الغشاء المصاحب لعملية التشغيل بأكملها لا يؤدي فقط إلى زيادة ضغط التشغيل وانخفاض معدل إزالة الملوحة ، بل حتى الحاجة إلى استبدال مكونات غشاء RO باهظة الثمن بشكل متكرر.عند تشغيل نظام RO تحت ضغط عالٍ ، من السهل أن تتراكم المواد المعلقة (SS) في الماء على سطح غشاء RO لتشكيل طبقة كعكة مرشح ، وقد تمتص المواد العضوية القابلة للذوبان على سطح الغشاء لتشكيل طبقة هلام ، والكائنات الحية الدقيقة أو المواد الغلوية الأخرى سوف ترتبط بسطح الغشاء ، بسبب الانتفاض المستمر لجزيئات الماء المكثفة التي أدت إلى ارتفاع تركيز الأيون غير العضوي في الماء المكثف ، فسوف ترسب على سطح الغشاء ، مما ينتج سلسلة من التلوث العضوي والتلوث الميكروبي والتلوث غير العضوي.على سبيل المثال ، معدل استرداد المياه 50٪ إلى 75٪ ، المحتوى الأيوني الملح في الماء RO مكثف حوالي 2 إلى 4 مرات من المياه المدخلة ، والطبقة الهلامية أو طبقة كعكة المرشح التي تنتجها سطح الغشاء ستقلل بشكل كبير من نسبة الذوبان للأيون غير العضوية الصعبة الذوبان مثل Ca2 + و Mg2 +.يمكن ملاحظة أنه بالنسبة للمعالجة العميقة لمياه الصرف الصحي ، سيواجه نظام RO تفاعلات متعددة للتلوث ، مما يزيد من صعوبة التشغيل والإدارة.

من أجل الاستفادة الكاملة من المزايا التقنية التي يمكن أن يزيل RO معظم أيونات الملح أحادية التكلفة والمواد العضوية الجزيئة الصغيرة في المياه الخام ، يجب أن تخضع المياه المدخلة لمعالجة مسبقة صارمة.في الهندسة ، يتم التحكم بشكل عام في رطوبة المياه المدخلة RO <1NTU ، ومؤشر تلوث الحمأة (SDI) <5.يتم استخدام SDI لقياس محتوى المياه الجلوينية والطمأة وأكسيد المنغنيز الحديد والدمول.ويعتبر SDI<3 تلوثاً ضئيلاً جداً وSDI>5 تلوثاً متوسطاً.وبالإضافة إلى ذلك، في التشغيل أيضا عن طريق ضبط درجة الحموضة المياه المدخول أو إضافة مثبطات الصبغة وغيرها من الأساليب لمنع التلوث السطحية الغشاء.

2 ، تطبيق تقنية فصل غشاء RO في معالجة مياه الصرف الصحي

2.1 التطبيقات في معالجة مياه الصرف الصحي عالية المعدنية 

2-1-1 معالجة المياه الداخلة إلى المناجم 

مياه الصرف الصحي الممعدنة عالية ممثلة بمياه المنجم ، تتميز بدرجة معدنية عالية ، وخاصة المياه التي تدفق تحت الأرض ، ومتوسط معدنية 1000 ملغ / لتر ، تحتوي على كمية كبيرة من Ca2 + ، Mg2 + ، K + ، Na + ، Cl- ، SO42 - ، HCO3- البلازما ، المكونات العضوية في SS أقل ، COD أقل من 1.5 ملغ / لتر.بالنسبة لمناطق التعدين التي تعاني من نقص شديد في موارد المياه ، تم تعزيز المعالجة العميقة باستخدام تكنولوجيا RO على نطاق واسع كمياه إنتاجية ومحلية.

Chen Wei et al. من خلال إضافة التعقيم والترسب والترشيح السريع إلى مياه المنجم كمعالجة مسبقة ، لإزالة الغالبية العظمى من SS في المياه ، وضمان رطوبة المياه RO <1NTU.معالجة المياه المخرجة من خلال RO ، يقترب معدل إزالة العكر في المياه من 100 ٪ ، ومعدل إزالة المياه يصل إلى 96 ٪ ، ويتم إنتاج المياه لتلبية معايير جودة مياه الشرب ، وتكلفة المعالجة حوالي 5.17 يوان / m3.

وبالنظر إلى أن محتوى الحديد والمنغنيز في مياه المنجم عالية الممعدنة مرتفع ، وتركيز Ca2 + ، SO42- أيون قد تشكل تلوث CaSO4 على سطح غشاء RO يصعب إزالتها ، فإن Wang Zhaoxiang وغيره من الأشخاص يؤكسد Fe2 + في الماء إلى Fe3 + عن طريق التهوية ؛ ويمكن ضبط pH المياه عن طريق إضافة حليب الجيار إلى حوض التهوية ، مما يجعل Ca2 + و Fe3 + ينتج CaCO3 و Fe(OH)3 الترسب ، ثم يستخدم مساعد التسرب PAM و PAC المضاف لإزالة CaCO3 و Fe(OH)3 في حوض التوضيح ؛ من خلال مرشح رمل المنغنيز ، يتم تخفيض Mn2 + في المياه الناتجة إلى 0.04 mg / L.الترشيح الفائق (UF) له تأثير احتجاز قوي على المواد العضوية الكبيرة الجزيئية ومسببات الأمراض والمواد المعلقة ، وعادة ما يعالج SS من المياه الناتجة

وقام تشوي يوتشوان وآخرون بتصنيف الحالات الهندسية لمعالجة المياه المدخلة للمناجم عالية المعدنية من خلال تكنولوجيا RO لمياه الشرب المعيشية: عندما يكون SS<50mg/L في المياه الخام ، يمكن استخدام الترشيح المباشر الدقيقة كمعالجة مسبقة RO ؛ عندما يكون SS>50mg/L ، يمكن استخدام الترشيح والترسيب والترشيح كمعالجة مسبقة RO ؛ عندما يكون Fe>0.3mg/L ، يجب النظر في استخدام خزان مرشح رمل المنغنيز لإزالة الحديد والترشيح ؛ عندما يكون محتوى المواد العضوية مرتفعاً ، يجب استخدام تكنولوجيا أكسيد الكلور والتخثر والترسيب والترشيح والامتزاز الكربون المنشط للمعالجة مسبقة ؛ عندما تكون صلابة الكربونات عالية ، من أجل منع التلوث الترسب CaCO3 على سطح غشاء RO ، يجب إضافة تقنية التبادل الأيوني وإزالة CO2 في عملية المعالجة المسبقة.بالنسبة للأملاح غير القابلة للذوبان الأخرى ، يمكن إضافة معالجة مثبطات التجارب قبل إدخال RO في الماء ؛ عندما يكون محتوى السيليكات مرتفعًا ، يمكن إضافة حليب الجير أو MgO في مرحلة التعقيم.

2-1-2 معالجة مياه الصرف الصحي في الصناعات المعدنية 

صناعة الحديد والصلب باعتبارها صناعة عالية استهلاك المياه وارتفاع التلوث الموارد ، تمثل استهلاك المياه 14٪ من إجمالي استهلاك المياه الصناعية في البلاد ، وإعادة معالجتها العميقة للإنتاج والحياة ، وتقليل استهلاك المياه الجديدة للطن من الصلب ، وقد تم تنفيذها بقوة في صناعة المعادن.مكونات جودة المياه الصناعية الصلب معقدة، وتقلبات كبيرة في المؤشرات، وخاصة Ca2 +، Mg2 +، Fe2 +، Mn2 +، SO42 -، F- وSiO2 المحتوى مرتفع، إذا لم يتم إزالة الأيونات المعدنية عالية الثمن مسبقا، فإن غشاء RO سوف تواجه تلوث غير عضوي خطير.

Fang Zhonghai لمياه الصرف الصحي بعد المعالجة الكيميائية الحيوية الثانوية ، أولاً باستخدام خزان التهوية لأكسدة الهواء ، لجعل Fe2 + أكسدة إلى Fe3 + ، في الوقت نفسه إضافة NaClO لتحسين القدرة على الأكسدة وآثار التطهير على Fe2 + في المياه ؛ إضافة حليب الجيار إلى المياه المخرجة لضبط pH ، إضافة PAM و PAC للتعقيد ، ثم الترسب والترشيح السريع وامتزاز الكربون المنشط ، وإزالة المواد العضوية المتبقية والكلور وأيونات المعادن الثقيلة في الماء.بعد معالجة المياه الناتجة من UF ، يتم إضافة المخفض ، ومثبطات الصبغة والحمض بعد دخول نظام RO.من بينها ، الغرض من إضافة NaSO3 المخفض هو منع أكسدة الكلور المتبقية في الماء من غشاء RO مادة البولياميد العطرية.في نهاية المطاف، RO المرحلة الأولى أساسا إزالة معظم المياه المذابة الأملاح، والسرويد، والمواد العضوية، وما إلى ذلك، ويستخدم جزء من المياه المنتجة كمصنع الصلب المياه التقنية، والجزء الآخر بعد إضافة القلويات من خلال التنافس العكسي الثاني، نظام تبادل الأيونات المعالجة، وتستخدم في تغذية المياه الغلايات عالية الضغط.

تشين شياو تشينغ وغيرهما في حوض التوضيح المسبق المعالجة المشتركة إضافة مسحوق الكربون المنشط والحليب الجيري للحد من 60٪ إلى 70٪ من المواد العضوية والزيوت في مياه الصرف الصحي المعدنية وجزء من Ca2 +، Ba2 + وغيرها من الأيونات عالية التكلفة، وإزالة ما يقرب من 90٪ من SS والمواد الغروية في الماء.يمكن منع التلوث الترسبي CaSO4 و BaSO4 و CaF2 من تركيزات عالية من SO42 و F (أعلى محتوى هو -402mg / L و 3.96mg / L على التوالي) في سطح غشاء RO بشكل فعال.تجدر الإشارة إلى أن الفحم المنشط على الرغم من أن المواد العضوية و SS امتزاز أفضل، ولكن ينتمي إلى الامتزاز غير الانتقائي، ويستخدم في المرحلة المسبقة من المعالجة المسبقة للمياه المستعملة الغنية SS، والكمية العالية والأسعار العالية لا بد من زيادة تكاليف معالجة المياه.وبالتالي، فإنه يقتصر عموما على استخدام الطوارئ الهندسية فقط.

2-2 التطبيقات في معالجة المياه المستعملة من الملوثات العضوية القابلة للتحلل 

2-2-1 معالجة مياه الصرف الصحي للطباعة والصباغ والبتروكيماويات 

وبالإضافة إلى مياه الصبغ والصبغ النفايات تحتوي على كمية كبيرة من الأصباغ والسائل، والملح غير العضوي، والحماض والقلويات وغيرها من المكونات.يصل لونها إلى 4000 مرة ، ويتميز بكمية كبيرة من المياه ، ومحتوى عال من الملوثات العضوية ، وتغيرات كبيرة في جودة المياه ، وسوء الكيمياء الحيوية.

يستخدم Qiluqing وغيره من مرشحات O3-الهوية البيولوجية للمعالجة المسبقة ، مع نظام الغشاء المزدوج UF + RO لمعالجة مياه الصرف الصحي المنسوجات.في عملية المعالجة ، أولاً ، يستخدم O3 للتحلل الأولي للمواد العضوية الصعبة التحلل في مياه الصرف الصحي لتحسين قابليتها الكيميائية الحيوية ، ثم يستخدم مرشحات بيولوجية للتحلل الحيوي والترشيح ، مما يقلل من COD في الماء إلى 27.4mg / L ، SS 5mg / L ؛ يتم ترشيح المياه الناتجة من خلال مرشح متعدد الوسائط ، حيث يتم تعبئة الرمل الكوارتز ورمل المنغنيز ، ويمكن زيادة امتزاز الشوائب مثل SS والبكتيريا الجلوية والفيروسات في المياه ؛ ثم معالجة UF لتثبيت RO في الكثبان <0.4NTU ، SDI بين 0.4 ~ 1.5 .<لتجنب التلوث الميكروبي على سطح الغشاء ، يضاف النظام معقم NaClO قبل إدخال المياه UF.يتم ضخ المياه الناتجة من UF بضغط عال في مرشحات الأمان ، وتضاف المياه الناتجة مع مثبطات الصبغة و NaSO3 المخفض إلى RO.بعد معالجة هذه العملية ، فإن pH النهائي للمياه المنتجة هو 7.4 ~ 7.9 ، والموصلية 50 ~ 200 S / cm ، والصلابة الإجمالية من 2 ~ 10mg / L ، والقلوية الإجمالية من 25 ~ 60mg / L ، وتصل إلى معايير جودة المياه المعاد استخدامها لإنتاج المياه.μ

مياه الصرف الصحي البتروكيماويات لديها تقلبات كبيرة في كمية المياه ونوعية المياه، ومكونات الملوثات معقدة، ومحتوى النفط في الإنتاج يمكن أن يصل إلى 30g / L، والكبريتيد يقترب من 50mg / L، COD حوالي 1g / L، وتركيز الكتلة من كل أنواع الملح يقترب من 12g / L، ويحتوي أيضا على الفينول المتطاير وغيرها من المواد السامة الضارة.

جميع أشكال النفط في مياه الصرف الصحي الملوثة عموما تستخدم استخراج خزان عزل الزيت الجاذبية ومعالجة إزالة التعويم الهوائي، يمكن أن تجعل تركيز النفط في المياه الناتجة أقل من 30 ملغ / لتر.وانغ شياويانغ أولا استخدام خزان فصل الزيت لإزالة معظم الزيت العائم في مياه الصرف الصحي البتروكيماويات ؛ إعادة ضبط pH مياه الصرف الصحي 8 ~ 8.5 ، إضافة محفز ، تهوية أكسدة الكبريتيد في الماء ، مما يجعل تركيز الكبريتيد في المياه المخرجة تحت 5mg / L ؛ التعويم الهوائي لإزالة المواد المعلقة والزيت المستحلب في مياه الصرف الصحي ؛ ثم في بيئة هوائية بعد نقص الأكسجين ، استخدام الميكروبات لتحلل المواد العضوية والنيتروجين الأموني في الماء إلى ثاني أكسيد الكربون والماء والنيتروجين (أي عملية المعالجة البيولوجية من مرحلتين 2A / O) ؛ بعد الترشيح السريع ، وامتزاز UF والكربون المنشط لإزالة SS والمواد العضوية في الماء ، يدخل نظام RO.يتم تخفيض تركيز الملح في مياه المعالجة النهائية إلى 500 ملغ / لتر واستخدامه كمياه إضافية في الإنتاج.

عملية المفاعل البيولوجي الغشاء (MBR) هي الجمع العضوي بين عملية الترشيح الغشاءية وطريقة الحمأة المنشطة التقليدية ، وإضافة الترشيح الدقيق الستار (MF) أو مكونات غشاء UF مباشرة في حوض الحمأة المنشطة بدلاً من حوض الترسيب الثاني لفصل المياه الطينية ، في حين يتم الاحتجاز الفعال لSS في مياه الصرف الصحي ، يمكن تحلل المواد العضوية بكفاءة عالية للحصول على جودة مياه إنتاج مستقر.مع عمر الحمأة، وتركيز الحمأة والظروف التقنية والتحكم في مساحة كبيرة، ومعايير جودة المياه المخرجة عالية، وتغطي مساحة صغيرة من المعدات، وسهولة تحقيق التكامل ومزايا أخرى.باستخدام MBR بدلا من المعالجة الكيميائية الحيوية والترشيح المتعدد الوسائط وUF كمعالجة مسبقة RO ، يمكن أن تقصر إلى حد كبير عملية معالجة مياه RO.

شركة صبغ المنسوجات الكبيرة في شاندونغ تستخدم أولاً حوض تحمض التحلل المائي للمواد العضوية الكبرى في مياه الصرف الصحي للطبع والصبغ تحمض اللاهوائي إلى المواد العضوية الصغيرة ذات الكيمياء الحيوية العالية ، ثم تعتمد على التدفق الذاتي للجاذبية في الخلية الكيميائية الحيوية MBR ، بعد الامتزاز الكامل والأكسدة والتحلل والترشيح ، تخفض COD في مياه الصرف الصحي إلى 110mg / L ، SS بالكاد يمكن اكتشافها بشكل فعال ، وتلبية متطلبات جودة المياه RO.حجم معالجة التصميم الهندسي هو 10000m3/d ، وتكلفة معالجة المياه المعاد استخدامها من المتوقع أن تبلغ 3.92 يوان / م3.

ومن هنا يمكن أن نرى أنه مقارنة مع طريقة الغشاء المزدوج UF + RO ، فإن طريقة الغشاء المزدوج MBR + RO بسبب تقصير سير العملية ، ليس فقط تبسيط إدارة الإنتاج ، ولكن تكلفة معالجة المياه منخفضة نسبيا ، وأكثر ملاءمة للمعالجة العميقة للمياه المستعملة من الملوثات العضوية الصعبة التحلل.

2-2-2 المعالجة العميقة لترشحات النفايات 

الترشيح من مدافن القمامة يأتي أساسا من هطول الأمطار في مدافن القمامة ، والملوثات يأتي أساسا من تحلل الكائنات الدقيقة للقمامة وترشيح الأمطار ، ونوعية المياه معقدة للغاية وتقلبات كبيرة ، COD أعلى بكثير من مياه الصرف الصحي الحضرية ، تصل إلى 30000mg / L ، والكيمياء الحيوية سيئة.وبالإضافة إلى ذلك، قد تحتوي المترشح أيضا على Fe2 +، Cd2 +، Cr3 +، Cu2 +، Zn2 + وغيرها من أنواع كثيرة من الأيونات المعدنية.في مرحلة التخمير ، تركيز Fe2 + حتى يصل إلى 2000mg / L ، Ca2 + يصل إلى 4000mg / L.

على الرغم من أن عملية المعالجة الكيميائية الحيوية A / O المرحلة الثانية قد استخدمت على نطاق واسع في تحلل المواد العضوية في الترشح ومعالجة إزالة النيتروجين في مدافن القمامة ، إلا أن تأثير المياه غير مستقر.لهذا الغرض ، على أساس استخدام الترشيح الميكانيكي ، يستخدم غشاء UF و A / O لتكوين عملية MBR ، وتعزيز معدل إزالة المواد العضوية في الترشيحات.يتم فصل المياه الناتجة من خلال الأسمنت غشاء UF إلى نظام الترشيح النانو (NF).باستخدام خصائص NF يمكن فصل المواد العضوية التي يتراوح الوزن الجزيئي بين 200 و 2000 في مياه إنتاج MBR بشكل فعال وبعض الأيونات المعدنية عالية القيمة ، تشكل عملية المعالجة المشتركة للأغشية الثلاثة MBR + NF + RO.وأظهرت النتائج أن هذه العملية تعمل بشكل جيد ، وتصل جودة المياه الناتجة إلى معايير مكافحة التلوث في مدافن النفايات المنزلية.في التشغيل ، يمكن تصريف المياه المنتجة مباشرة عندما تلبي المياه الناتجة من NF متطلبات الانبعاثات ، وإلا يمكن استخدام نظام RO اللاحق لمواصلة المعالجة.

ووجد WANG وآخرون في دراسة استخدام عملية A / O-MBR + NF + RO لمعالجة الترشيحات في نفايات القمامة أن إضافة الكربون المنشط إلى مفاعل A / O لا يمكن تحسين تأثير إزالة النظام للمواد العضوية والمعادن الثقيلة فحسب ، بل يمكن أيضًا تقليل تلوث الغشاء.

بالنسبة لارتشال النفايات عالية التلوث وصعبة التحلل ، بعد المعالجة الكيميائية الحيوية وتحلل MBR والترشيح ، لا تزال هناك كمية معينة من المواد العضوية الصغيرة الحرة والمنتجات الأيض الميكروبي الملوثة القوية المتبقية في المياه الناتجة ، وإدخال NF قبل RO يمكن أن يخفف دون شك من هذا الجزء من المواد العضوية قد تشكل تلوثًا معقدًا غير عضويًا مركبًا مع أيونات معدنية عالية التركيز على سطح غشاء RO ، وبالتالي ضمان التشغيل المستقر لنظام RO.

2-3 التطبيق في معالجة مياه الصرف الصحي البلدية عالية الجودة لإعادة استخدامها 

بعد معالجة مياه الصرف الصحي البلدية الكيميائية الحيوية الثانوية ، المحتوى من المواد العضوية في مياه الصرف الصحي منخفض نسبيا ، عادة BOD5 30mg / L ، SS 30mg / L ، ولكن المواد العضوية المتبقية هي سيئة الكيميائية الحيوية ، TDS في حوالي 3000mg / L.<<في السنوات الأخيرة ، من أجل التخفيف من الضغط الناجم عن نقص الموارد المائية ، تم تنفيذ مياه الصرف الصحي البلدية التي تمت معالجة المياه الكيميائية البيولوجية الثانوية كمياه خام لنظام معالجة RO ، وإعداد مياه معادلة ذات جودة عالية في الداخل والخارج.وتستخدم محطة مياه الصرف الصحي UOSA في فرجينيا، الولايات المتحدة الأمريكية، مزيج من عملية التعقيم UF + RO + UV لإنتاج المياه المعاد إعادة حقنها تحت الأرض لتجديد المياه الجوفية.“”سنغافورة تستخدم MF + RO + الأشعة فوق البنفسجية عملية تطهير لإعداد المياه الجديدة لتكميل مياه الشرب.“”“”في الوقت الحاضر ، أكبر محطة للمياه المعاد تجديدها في العالم ، محطة السليبية للمياه في الكويت ، تعتمد على مياه الصرف الصحي الثانوية من محطة معالجة مياه الصرف الصحي الحضرية كمصدر للمياه ، وتستخدم عملية الغشاء المزدوج UF + RO لتلبية معايير إعادة الاستخدام الصناعي وري الأراضي الزراعية.

كما أنشأت الصين محطات مياه متجددة واسعة النطاق في بكين وتيانجين وخيبي وشاندونغ وغيرها من الأماكن.العديد من محطات المياه المتجددة في منطقة بين هاي الجديدة في تيانجين تستخدم UF(MF) + RO عملية الغشاء المزدوج ، وتستخدم مياه الصرف الصحي البلدية بعد المعالجة الكيميائية الحيوية الثانية لإنتاج مياه متجددة عالية الجودة للمياه الخام ، وجزء منها كمحطة للطاقة الحرارية للمياه المرجلة ، والجزء الآخر كمناظر الطبيعية النهرية والمياه المتنوعة المنزلية ، إلخ.“”باستخدام نظام MBR + RO لمعالجة مياه الصرف الصحي البلدية المعاد استخدامها في محطة مياه الصرف الصحي في بكين ، لم يتم اكتشاف TOC <1.3mg/L ، NH3-N <0.03mg/L ، TN <0.1mg/L ، TP في المياه المعالجة ، وكانت الموصلية الكهربائية والعكر أقل من 30S/cm و 0.12NTU على التوالي ، ووصلت جودة المياه المخرجة إلى معايير جودة مياه الشرب.μ

باختصار ، تم استخدام RO على نطاق واسع في المعالجة العميقة لمختلف مياه الصرف الصحي أو معالجة المياه المعاد استخدامها عالية الجودة ، باعتبارها تقنية أساسية.من أجل الاستفادة الكاملة من المزايا التقنية لـ RO ، مع الحد الأقصى من تلوث الأغشية وخفض تكاليف معالجة المياه ، تم تطوير سلسلة من العمليات المتكاملة لجودة المياه المحددة.وعادة، يمكن إزالة التركيز العالي لـ SS في المياه عن طريق الطرق التقليدية لمعالجة المياه مثل التخثر والترسب والترشيح عالي الكفاءة؛ وتخفيض أملاح الحديد والمنغنيز وأملاح الكالسيوم والسيليكون في المياه الداخلة من RO باستخدام NaClO وأكسدة الهواء مع إضافة الحليب الجيري والمرشح الرملي المنغنيزي؛ وتحلل المواد العضوية القابلة للتحلل في المياه عن طريق أكسدة O3 والمعالجة الكيميائية الحيوية A/O؛ تعزيز احتجاز SS الدقيقة والمواد العضوية الجزيئة الصغيرة والأيونات عالية التكلفة من خلال MBR و UF و NF ، وتشكيل UF + RO أو MBR + RO طريقة الغشاء المزدوج ، وحتى MBR + NF + RO طريقة الغشاء الثلاثي ، لضمان التشغيل المستقر لنظام RO لمعالجة المياه العضوية الصعبة التحلل.

حالة البحوث الحالية لتكنولوجيا فصل غشاء RO في معالجة المياه المستعملة

3.1 كشف آلية تكوين التلوث الغشاء 

تتعلق التحكم الفعال في تلوث الأغشية ارتباطًا مباشرًا بعمر خدمة الأغشية RO واستقرار عملية المعالجة ، وتشمل دراسات آلية التلوث تحليل الملوثات العضوية وعملية إنتاج الكشف.

3.1.

تحليل مكونات الملوثات العضوية في المياه الداخلة RO 1

بعد معالجة مياه الصرف الصحي البيولوجية والكيميائية ومحاصرة MF أو UF غشاء، لا يزال هناك كمية معينة من المواد العضوية الجزيئة الصغيرة القابلة للذوبان في المياه المنتجة، ومنتجات الأيض الميكروبي ومنتجات الأيض الثانوية (SMP) تمثل حوالي 83 ٪ من TOC المياه الناتجة، وتشمل أساسا السكريات، والبروتينات، والدهون، والأحماض النووية، والحمض الدبالي، والمضادات الحيوية، والمواد الخلوية، إلخ.في الوقت الحاضر، البحوث حول SMP تلوث الأغشية RO أكثر حماسية، أساسا حول تركيز SMP، والوزن الجزيئي، والكره للماء، والشحنة، ومحاكاة عملية تلوث الأغشية RO.

وقام Zhou Yuexi وآخرون بتقسيم SMP في مياه الصرف الصحي العضوية بعد المعالجة الكيميائية الحيوية إلى أربعة أنواع من الراتنج إلى المائية والحمضية الكرهة للماء والحامضة الكرهة للماء والقلوية الكرهة للماء. واستخدموا أجهزة كروماتوجيا هلامية وطيف الأشعة تحت الحمراء وطيف الفلورسنت ثلاثي الأبعاد وطيف الأشعة فوق البنفسجية وغيرها من الأدوات للتحليل.وجدت موشي أن 80٪ من الوزن الجزيئي SMP أقل من 1K.وأكد ZHAO من خلال التجارب أن المكونات المائية التي يمكن تحديدها في SMP تمثل 62.9٪ ~ 69.9٪ ، والمواد العضوية المائية المحايدة هي السكريات الرئيسية ، ومحتوى الجماعات العطرية منخفضة ، ومحتوى البروتين في المواد العضوية المائية المشحونة سلبا أعلى.

3-1-2 تكوين التلوث الغشاء RO

بالنسبة لنظام RO في عملية معالجة مياه الصرف الصحي ، لا تحتوي المياه المدخلة على SMP ، الميكروبات المتبقية ، المواد العضوية الصغيرة الجزيئة الصعبة التحلل مثل الفينول ، الكيتون ، الدهايد ، الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات وغيرها ، وبعض المنتجات الثانوية للتطهير من الهيدروكربونات المستبدلة بالكلور ، وكذلك أيونات المعادن الثقيلة التي تحملها مياه الصرف الصحي نفسها و أيونات المعادن عالية القيمة مثل Fe3 + ، Al3 + ، والتي ستزيد من تعقيد تلوث غشاء RO.

أجرى SERGEY وآخرون دراسة التلوث مع الأرجينات بدلاً من المواد العضوية المائية ، ووجدت النتائج أن Ca2 + يمكن أن يزيد من تلوث الأرجينات على غشاء RO ، في حين أن تأثير Mg2 + يمكن أن يكون غير مهمول. SANYOUP وآخرون يعتقدون أن حمض الجولوكورونيك (الجزء G) من الأرجينات قد يشكل هيكل مربع البيض مع Ca2 + ، وبالتالي يتراكم ليشكل هيكل شبكة كثيفة.ويقوم MO وآخرون بمحاكاة البروتين في مياه الصرف الصحي باستخدام بروتين مصل البقر (BAS) ، ودرسوا تأثير محتوى الأيون المختلف على التلوث في ظروف pH المختلفة.وجدت الدراسة في ظل ظروف النقطة المتكافئة BAS ، يمكن لـ Ca2 + أن تجعل طبقة التلوث BAS على سطح RO أكثر كثافة ، ويعزى ذلك إلى أن Ca2 + يمكن أن تشكل جسرًا مع مجموعات الكربوكسيل من الأحماض الأمينية.وأكد أنغ وآخرون وجود Ca2 +، وأرجينات الكالسيوم التي تشكلت مع BAS ترتبط، وتنتج طبقة هلام كثيفة على سطح غشاء RO.تؤكد هذه الدراسات وجود بعض التآزر المعقد بين أيون الملح عالي القيمة والجزيئات العضوية الصغيرة المختلفة في عملية تلوث غشاء RO ، وفقًا لنظرية المراحل الخمس لعملية التلوث الميكروبي السطحية التي اقترحها هان ، فإن خشونة سطح غشاء RO الناجمة عن المواد غير العضوية هي أساس التلوث الميكروبي السطحية لغشاء RO.

يمكن ملاحظة أنه بالنسبة للمعالجة العميقة لمياه الصرف الصحي ، من الصعب فصل التلوث العضوي والتلوث غير العضوي والتلوث الميكروبي للأغشية RO.بمجرد البدء ، فإن التآزر بينها سيسهم في زيادة التلوث السريع للغشاء RO.فقط من خلال تأخير تكوين التلوث الأولي للغشاء وفهم الأسباب الجذرية لتزايد تلوث الغشاء ، يمكن إنشاء طرق فعالة للتخفيف والتحكم في التصميم وإدارة التشغيل.

3-2 دراسة منهجيات التنبؤ بتلوث المياه الداخلة لنظام RO 

إن التنبؤ الفعال بالتلوث المحتمل للمياه الداخلة من RO هو الضمان التقني للتشغيل المستقر لنظام المعالجة العميقة للمياه المستعملة من RO.

3-2-1 قيمة الاستثمار الخاص بالبلد

طريقة تحديد قيمة SDI هي أن عينة المياه التي سيتم اختبارها في وضع الترشيح الميت ، الضغط هو 207kPa من خلال غشاء مرشح مسامية صغيرة يبلغ قطره 47mm و 0.45m ، وسجل الوقت اللازم لترشيح عينة 500ml من الماء الأولي T1 ، وبعد فترة زمنية T (عادة 15 دقيقة) ، وسجل الوقت اللازم لترشيح عينة 500ml من الماء مرة أخرى T2 ، SDI = 100 (1-T1/T2) / T.μ×قيمة SDI نظرا لطريقة قياس بسيطة ومتكررة جيدة، كانت لسنوات عديدة المؤشر المرجعي الرئيسي في تصميم وإدارة تشغيل نظام RO.عادة ما يتطلب نظام RO المياه المدخلة SDI<3 (هناك بعض غشاء RO تخفيف إلى SDI <5).

ومع ذلك ، في كثير من الأحيان يحدث في تشغيل مشروع معالجة مياه الصرف الصحي ، حتى لو كانت جودة المياه الداخلة RO تلبي متطلبات جودة المياه الحالية ، لا يزال هناك تلوث غشاء خطير في نظام RO.

ويعتقد التحليل الحالي أن قيمة SDI تستند إلى آلية انسداد الثقوب لتحديد درجة التلوث في المياه الداخلة لثقوب غشاء الترشيح الدقيق بطول 0.45 متر ، والانحراف الرقمي كبير عند قياس المواد العضوية الصغيرة والجلودية الصغيرة التي لا تتركز على انسداد.μوبالتالي، فإن قيمة SDI الوحيدة لا تعكس بالكامل خصائص التلوث المحتملة للمياه المستعملة من الملوثات العضوية القابلة للتحلل بعد المعالجة الكيميائية الحيوية.وبالإضافة إلى ذلك، يرتبط حجم قيمة SDI مع درجة الحموضة المائية والأنواع العضوية.وجد تشانغ ويه وآخرون في الدراسة أن المواد العضوية الحمضية الدبالية الطبيعية ، في ظل ظروف pH عالية ومحتوى ملح منخفض ، تظهر قيمة SDI أعلى.بالنسبة للمياه التي تحتوي على الجلوينات الحديدية والجزيئات العضوية الكبرى ، ترتفع قيمة SDI بشكل حاد مع زيادة درجة الحموضة.وجد المؤلف أيضًا في الدراسة أن مياه الصرف الصحي الإلكترونية المعالجة مسبقًا بواسطة MBR ، عندما يكون pH أقل من 4 ، فإن قيمة SDI تلبي تمامًا متطلبات جودة المياه المدخلة RO ، ولكن نظام RO اللاحق لا يزال ينتج تلوثًا خطيرًا أثناء التشغيل.

3-2-2 دراسة البارامترات البديلة للاستثمارات الاستثنائية

لمعالجة عيوب طريقة اختبار SDI ، اقترح SCHIPPERS وآخرون مؤشر التلوث المنقح (MFI).طريقة اختبار MFI هي نفس قيمة SDI ، إلا أن منحنى t / V و V يتوافق مع الوقت t اللازم لترشيح حجم المياه V ، وهو منحدر منحنى هو قيمة MFI.على الرغم من أن قيمة MFI وتلوث غشاء RO الناجمة عن الملوثات الجسيمية تظهر علاقة خطية جيدة، يمكن أن يكون رد فعل جيد على آلية الترشيح طبقة كعكة المرشح، ولكن مثل قيمة SDI، فإنه يمكن أيضا فقط وصف التلوث من قبل غشاء مرشح مسامية 0.45 م.μولهذه الغاية، BOERLAGE وآخرون مع معتقل الوزن الجزيئي 13k، غشاء UF بدلا من غشاء الترشيح الدقيقة 0.45 م، اقترح مؤشر MIF-UF.μمن أجل أن تكون أقرب إلى غشاء RO في مسامها لتعكس تلوث الغشاء الناجم عن امتزاز المواد العضوية ذات الوزن الجزيئي الصغير ، اقترح KHIRANI وآخرون مؤشر MIF-NF.يعتقد KEEWOONG أنه ينبغي قياس قيم MIF-MF و MIF-UF و MIF-NF في نفس الوقت لإجراء تقييم شامل ، مما يعكس بشكل أكثر شمولاً التلوث المحتمل للجسيمات والجلويدات الدقيقة والمواد العضوية لأغشية RO ، ويقوم ALHADIDI بتحسينها ، وتجري قياس ثلاث مجموعات من الأغشية بالتسلسل لتجنب التداخل بين أنواع الملوثات المختلفة.

باختصار ، بعد الجهود المستمرة ، حققت تكنولوجيا مراقبة التلوث المحتمل لجودة المياه المدخلة RO تقدما كبيرا من آلية تلوث الغشاء إلى نطاق مراقبة الملوثات.ومع ذلك ، لا تزال هناك بعض الانحرافات فيما يتعلق بتوجيه الإنتاج الفعلي لهذه المؤشرات.مع النضج المستمر لتكنولوجيا الإنترنت والبيانات الضخمة وتكنولوجيا المنصة السحابية ، سيكون لهذه التقنيات مزايا كبيرة في التنبؤ بتلوث نوعية المياه الداخلة RO وربط وحدات المعالجة المختلفة.

3.3 معالجة المياه المكثفة RO

عملية معالجة RO تحصل على حوالي 70 ٪ من المياه المعاد تجديدها عالية الجودة في الوقت نفسه ، تركز الملوثات في المياه الداخلة ما يقرب من 3 مرات ، وتنتج حوالي 1/3 من المياه المكثفة RO.ويتميز بكمية كبيرة من المياه، ودرجة معدنية عالية، والكيمياء الحيوية السيئة، والخطر المحتمل للبيئة.نظرًا لأن معالجة المياه الغنية RO والتخلص من المياه لم تحظ باهتمام كافٍ ، فقد أصبحت في بعض المناطق واحدة من العقبات التي تعوق التطبيقات الواسعة النطاق لتكنولوجيا RO.

بالنظر إلى انخفاض محتوى SS في المياه المكثفة RO ، والتي تحتوي على مثبطات الصدر والضغط المتبقي كبير ، بالإضافة إلى مزج المياه المزودة RO الجزئية لتحسين معالجة معدل استرداد المياه ، غالبًا ما يتم استخدامه كأجهزة ترشيح سريعة ومياه غسل عكسي من UF ، أو بعد معالجة بسيطة ، يخلط في المياه الخام مرة أخرى في نظام المعالجة.وهذا سيؤدي حتما إلى زيادة حجم معالجة مياه الصرف الصحي وصعوبة معالجتها.في الوقت الحاضر ، تركز الأبحاث المتعلقة بمعالجة المياه المثنية RO على الأكسدة المتقدمة لإزالة المواد العضوية واستعادة الموارد من خلال تركيز التقطير والتنافس الإيجابي والتحليل الكهربائي.

من بينها ، تكنولوجيا التقطير الغشاء (MD) هي الجمع بين تكنولوجيا الغشاء وعملية التقطير ، مع غشاء مسامية كوسيط ، واستخدام تأثير فرق ضغط البخار على جانبي الغشاء ، لجعل المكونات المتطايرة في السائل في شكل بخار عبر الثقوب الغشاء ، وبالتالي تحقيق الفصل.بالمقارنة مع عمليات الفصل الأخرى ، يحتوي تقطير الأغشية على مزايا عالية في كفاءة الفصل ، وظروف التشغيل المعتدلة ، والتفاعل بين الأغشية والسائل الخام والمتطلبات الميكانيكية الأغشية غير العالية.ومع ذلك ، لا تزال الأغشية الكافية للماء عالية الجودة قيد التطوير.

وتتمثل الميزة التقنية لمعالجة RO المياه المركبة بالتحليل الكهربائي في: 1) المعدنية العالية تضمن الموصلية الكهربائية الجيدة للمياه ، مما يقلل من استهلاك الكهرباء ؛ 2) محتوى الكلوريد العالي في الماء يفيد عملية التحليل الكهربائي لإنتاج مؤكسد قوي مثل هيبوكلوريت ، ويمكن تعزيز التدهور الأكسدي للمواد العضوية ؛ 3) يمكن معالجة الأمونيا النيتروجين في الماء والمواد العضوية الصعبة التحلل في نفس الوقت.ويعتبر التحليل الكهربائي أيضا واحدة من أكثر تقنيات معالجة المياه الغنية RO واعدة في الوقت الحاضر.وبالإضافة إلى ذلك، تم اقتراح التحليل الكهربائي المشترك الذي يجمع بين التعرض للأشعة فوق البنفسجية مع التحليل الكهربائي، أو إدخال الموجات فوق الصوتية في عملية التحليل الكهربائي.

باختصار ، بالنسبة لمعالجة المياه المثنية RO ، كيفية تحلل المواد العضوية بكفاءة وتقليل استهلاك الطاقة المعالجة هو التحدي الحالي.

4 - الختام والتوقعات

في الوقت الحاضر ، أصبح RO التكنولوجيا الأساسية التي لا غنى عنها لمعالجة مياه الصرف الصحي أو معالجة مياه إعادة الاستخدام عالية الجودة ، من أجل إعطاء اللعب الكامل لميزاتها التقنية ، لضمان التشغيل المستقر لنظام RO وتقليل تكلفة معالجة المياه بهدف SS في المياه الخام ، الملوثات غير العضوية السريعة للتحلل والمواد العضوية الصعبة التحلل ، عملية المعالجة الجماعية أيضًا من التعقيد التقليدي ، الترسيب ، الترشيح السريع + RO ، تطويرها إلى UF + RO أو MBR + RO طريقة الغشاء المزدوج ، وحتى MBR + NF + RO طريقة الغشاء الثلاثي.

يتم تشغيل أنظمة RO بشكل متسق مصحوب بتلوث الغشاء.مع التقدم المستمر في أدوات البحث في فصل التنقية والتصوير ، يمكن استكشاف الأسباب الجذرية لتلوث الغشاء من الهيكل الدقيق وآلية تكوين التلوث ، وفهم العوامل الرئيسية للتكوين الأولي لتلوث غشاء RO وتفاقم التلوث ، مما يضع الأساس النظري للتخفيف الفعال من تلوث الغشاء والتحكم فيه.إن إنشاء طريقة أكثر علمية للتنبؤ بالتلوث المحتمل للمياه الداخلة من RO هو الضمان التقني لتصميم وإدارة تشغيل عملية معالجة مياه الصرف الصحي العميقة من RO.لمعالجة قيمة SDI لا يمكن أن تعكس بشكل كامل تلوث المياه RO المدخلة (أساسا معالجة المياه البيولوجية الكيميائية للمياه RO المدخلة) الوضع الحالي، تم دراسة على نطاق واسع باستخدام MIF مع الأغشية المسامية المختلفة لتحل محل قيمة SDI، وتقنيات الإنترنت والبيانات الضخمة وإدخال تكنولوجيات أخرى، تستحق التوقعات.وبالإضافة إلى ذلك، يجب استكشاف طرق التخلص الفعالة من المياه المحتوية RO المعدنية العالية، وتحلل المواد العضوية بكفاءة عالية، والمعالجة منخفضة استهلاك الطاقة هي التحديات التي تواجهها.