焦化废水回用系统反渗透膜智能清洗技术的优化与应用研究

徐明磊

(宝武水务科技有限公司新疆分公司，新疆 乌鲁木齐 830022)

摘 要：针对某钢厂焦化废水回用系统中反渗透膜频繁污染和清洗的难题，提出了一种智能清洗技术的优化方案。通过对清洗时机的标准化处理和自动化清洗系统的设计，实现了膜污染的实时监测和精准清洗。系统改造后，清洗频率降低，膜产水量恢复率提高至26.2%,压差恢复率提升至31.8%,显著延长了膜使用寿命，降低了运行成本。经济性分析表明，系统改造后年均节约成本达9.6万元，制水量提升9.7%,确保了系统的高效稳定运行。

关键词：热化废水回用系统；反渗透膜；智能清洗

2021年12月，由工业和信息化部、国家发展改革委、科技部、生态环境部、住房城乡建设部、水利部六部门联合印发的《工业废水循环利用实施方案》提出，到2025年，规模以上工业用水重复利用率达到94%左右的目标，同时针对钢铁、石化化工、有色、纺织、造纸、食品等行业提出了具体的用水重复利用率提升目标1]。在工业废水排放标准日益严格的情况下，焦化废水的资源化回用逐渐成为钢铁行业的重要研究课题。焦化废水成分复杂，含有大量难降解有机物和重金属离子，传统的废水处理技术难以满足环保要求。反渗透技术虽然能够有效去除废水中的大部分污染物，但由于焦化废水水质波动较大，导致反渗透膜系统易发生严重污染，需频繁清洗和维护，增加系统的运行成本。为解决这一问题，本研究提出了智能清洗技术的优化设计，旨在通过清洗时机的准确判断和清洗过程的自动化控制，提升膜系统的运行效率和经济效益，为钢铁行业的焦化废水处理提供技术参考。

1 案例概况

某钢厂焦化废水处理系统采用反渗透膜进行深度处理，在实际运行中发现反渗透膜面临严峻的污染问题。该系统设计规模为每日处理5000m³废水，系统运行压力为1.5MPa,回收率约为75%。焦化废水成分复杂，主要污染物包括COD高达1200mg/L的有机物、数量庞大的微生物及胶体，导致反渗透膜表面形成严重的污堵。这种污堵不仅使产水量从初始的4000m³/d显著下降至3000m³/d,还引起系统压差从0.5MPa上升至0.8MPa,透盐率增加至>8%,远超出系统设计的3%标准。由于预处理系统(包括蒸氨、A/0系统)运行不稳定，导致进水水质波动频繁，使反渗透系统的清洗周期缩短至2~3个月，期间膜系统的性能明显劣化，且需要人工干预判断清洗时机，增加了运行成本与停产风险。

2 反渗透膜清洗技术优化设计

2.1 清洗时机判断的标准化处理

焦化废水反渗透膜系统的清洗时机判断需依赖于对系统运行数据的标准化处理，以确保在不同运行条件下能够准确评估膜污染程度并及时进行清洗。该标准化处理基于ASTM标准，将实际运行数据与标准化条件进行对比，以识别系统性能的偏差。具体计算方法包括对产水量、压差和透盐率的标准化处理。标准化产水量(Q₅)通过式(1)计算。

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