反滲透濃水處理與回用研究方案

1、 反滲透濃水處理與回用研究方案摘要：本文從無害化、減量化和資源化三個途徑闡述了目前國內(nèi)外反滲透濃水處理與回用的研究進展，并列舉了成功的工程實例。還討論了將新興的膜蒸餾技術(shù)應(yīng)用于反滲透濃水處理的方法和可行性。關(guān)鍵詞：濃水回用 膜蒸餾概述反滲透膜分離技術(shù)具有物料無相變、相對能耗低、除鹽效果好、處理工藝成熟可靠、設(shè)備簡單、自動化程度高、操作管理方便等優(yōu)點。已廣泛應(yīng)用于許多行業(yè)。應(yīng)用范圍廣。但是，目前反滲透技術(shù)的總則設(shè)計產(chǎn)水率為75%，而實際產(chǎn)水率較低，大約生產(chǎn)了30%的濃鹽水。如果原水是地下水質(zhì)量很差的微咸水或海水，濃縮水的產(chǎn)量會更大，可能高達50%。目前，許多反滲透工藝產(chǎn)生的濃縮水未經(jīng)處理直接排放

2、，造成水資源和能源的浪費，同時對周圍環(huán)境造成污染。對于反滲透濃縮水，目前的研究主要圍繞三個目的進行：減少優(yōu)化反滲透工藝的設(shè)計，減少濃縮水的用量；無害針對反滲透濃水直接排放可能對環(huán)境造成危害的這種情況，探索經(jīng)濟有效的處理方法，減少危害；資源化利用探索反滲透濃縮水的再利用，變廢為寶。事實上，反滲透濃縮水的回用需要考慮多種因素。這三個目的不是孤立的，而是需要綜合考慮，相輔相成。用于排放單獨處理排放物反滲透濃縮水的主要問題是鈣鎂血漿含量高，硬度高。總則來說，經(jīng)過簡單的軟化處理即可達到標準排放。軟化主要采用加入石灰、純堿等堿性物質(zhì)的方法，利用它們與濃水中的鈣鎂等物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，形成碳酸鹽沉淀，從水體中去除

3、，降低濃水的硬度和減少其對環(huán)境的影響。冒險。以下是其化學(xué)反應(yīng)方程式：與其他廢水混合共同處理對于絕大多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)來說，除了制水車間產(chǎn)生的反滲透濃縮水外，還會產(chǎn)生其他各種廢水。例如生產(chǎn)車間排放的生產(chǎn)廢水、廠區(qū)生活廢水等，將各類廢水單獨處理往往不經(jīng)濟。因此，大多數(shù)企業(yè)在分流一些特殊廢水，如氰化廢水后，選擇將各種類型的廢水混合在一起處理。反滲透濃縮水的水質(zhì)硬度高，含鹽量高，而濁度、COD等重要污染指標很低。將反滲透濃縮水混入其他廢水中，可以起到一定的稀釋和調(diào)節(jié)作用，從而降低混合廢水處理系統(tǒng)的進水污染負荷。一些企業(yè)的生產(chǎn)廢水中含有大量的碳酸鈉、氫氧化鈉等堿性物質(zhì)，能與反滲透濃水中的鈣、鎂發(fā)生反應(yīng)，形成氫

4、氧化物或碳酸鹽沉淀，降低水硬度。例如，中國鋁業(yè)山東分公司某熱電廠對其反滲透濃水處理系統(tǒng)進行了改造。公司氧化鋁生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢堿水與反滲透濃縮水混合，濃縮水去除鈣鎂硬度后回用于氧化鋁生產(chǎn)。一次改造投資約10萬元，減少淡水消耗60m3/h，降低生產(chǎn)用水成本約176萬元/年。 石衛(wèi)平。反滲透濃縮水綜合利用的探討與對策有色冶金節(jié)能, 2004, 21(3): 15-16 石衛(wèi)平。使用工業(yè)廢堿水處理反滲透排放的高鹽濃度水。水處理技術(shù), 2006, 32(3): 80-81為了減少減少是針對反滲透系統(tǒng)本身。如果反滲透系統(tǒng)設(shè)計合理，企業(yè)進水水質(zhì)穩(wěn)定，則系統(tǒng)產(chǎn)生的濃水量可以控制在最佳比例。在反滲透系統(tǒng)的設(shè)計

5、中，有兩種方法可以提高系統(tǒng)的回收率，即減少濃水的產(chǎn)生。一是增加通過反滲透膜組件的水流長度，二是返回濃縮水。增加水流過的反滲透膜組件的長度。在水流在反滲透膜元件中流動的同時，淡水不斷地透過膜，實現(xiàn)濃水和淡水的分離。理論上，水流過的膜元件越長，產(chǎn)生的淡水越多，回收率越高。由于方便性和標準化等問題，市場上各種膜元件的長度規(guī)格已經(jīng)確定，但膜組件可以根據(jù)工藝要求進行串聯(lián)。但由于流量和壓力的降低，膜組件不能太長，需要分段，即多個膜組件串聯(lián)?？倓t來說，水流過4個40膜元件的膜組件時，回收率可以達到40%；流過6個40膜元件的膜組件時，回收率可以達到50%。為了達到 75% 的回收率，水流必須通過一個12m長

6、的膜組件，大約 12 個 40 膜元件。因此，在保證出水水質(zhì)和系統(tǒng)穩(wěn)定性的前提下，為減少濃水的產(chǎn)生，提高系統(tǒng)的回收率，可在逆向設(shè)計中適當增加級數(shù)。滲透。但相比之下，膜系統(tǒng)的加長需要增加膜的驅(qū)動力，即需要增加泵的功率或增加泵的數(shù)量。因此，設(shè)備投資和系統(tǒng)運行的能源成本會增加。濃縮回水：濃水回流是將反滲透系統(tǒng)產(chǎn)生的一部分濃水返回到高壓泵前端，與進水混合，然后再次進入膜組件進行反滲透處理。這也是提高反滲透系統(tǒng)回收率的有效手段。特別12m適用于系統(tǒng)產(chǎn)水量不大，水流無法流過長膜組件的場合。但由于濃水回流，入口處污染物濃度會增加，反滲透系統(tǒng)結(jié)垢的風險會進一步增加。因此，必須加強反滲透系統(tǒng)的運行控制和管理。如

7、果生產(chǎn)企業(yè)使用的反滲透系統(tǒng)進水水質(zhì)穩(wěn)定且優(yōu)于設(shè)計值，且系統(tǒng)處理能力仍有余量，也可考慮采用該方法對系統(tǒng)進行改造。例如，青島海晶化工有限公司發(fā)現(xiàn)其火電廠反滲透系統(tǒng)的進水TDS比設(shè)計值低40%左右。為提高回收率，將反滲透濃縮水的一部分進行改造，使其回流，與原水按比例混合，再進行反滲透處理。在實際運行中，通過嚴格控制進水含鹽量、系統(tǒng)回收率、運行溫度等參數(shù)，在保證穩(wěn)定運行的同時，大大減少了濃水的排放。 燕京啤酒的郭建斌也認為，該啤酒廠的反滲透濃縮水含鹽量低，可以部分回流，部分用于過濾器的反沖洗，可以大大減少濃縮水的排放，降低生產(chǎn)成本。 . 郭建斌。啤酒廠反滲透濃縮水的回收利用。啤酒科技，2007，116

8、：54重復(fù)使用根據(jù)反滲透原理及國內(nèi)外眾多實際操作案例，即使反滲透系統(tǒng)設(shè)計合理，以達到最佳回收率，系統(tǒng)產(chǎn)生的濃水比例至少要占25左右進水的 %。對于鋼鐵、化工等行業(yè)的大用水戶來說，每小時產(chǎn)生的濃縮水量可達數(shù)百噸。如果作為廢水排放，將浪費大量能源和水資源。因此，尋找合適的濃縮水回用方式，以廢水替代部分新水，具有重要的現(xiàn)實意義和綜合環(huán)境效益。從國內(nèi)外的一些研究成果來看，反滲透濃縮水的回用方法有很多。其中大部分需要根據(jù)企業(yè)自身的生產(chǎn)特點來確定。濃縮后的水可回用于企業(yè)其他合適的車間，如鍋爐水、循環(huán)水補水等，也可替代廠區(qū)原作雜用水的自來水，如綠化、沖廁、保潔、等等近年來，為響應(yīng)國家節(jié)能減排、建設(shè)循環(huán)經(jīng)濟社

9、會的號召，反滲透濃縮中水回用工程在全國各地開花結(jié)果，大量工程實例為參考。青島啤酒四廠利用反滲透濃縮水的壓力將其儲存在高位水箱中，然后用水冷凝汽車，沖洗地面，清潔酒桶外壁和清潔車間如所須。三個月可節(jié)約水費2.5萬元，煤費5.8萬元，不到一年即可收回投資成本。 李軍。濃縮水和冷凝水的綜合利用。啤酒科技，2006，5:59唐山鋼鐵有限公司采用反滲透技術(shù)將鋼鐵生產(chǎn)過程中的冷卻水和生活廢水處理成淡化水，并考慮在反滲透預(yù)處理系統(tǒng)中采用濃水反沖洗多介質(zhì)過濾器。公司一次投資5萬元，每年可節(jié)水50萬立方米，經(jīng)濟效益顯著。 張生等人。反滲透濃縮液的再利用。工業(yè)用水和廢水, 2007, 38(3): 56-57開封

10、東大化工有限公司進行了系統(tǒng)改造，將原溝渠排放的反滲透濃水回用到循環(huán)水系統(tǒng)中。由于濃縮水的硬度低于井水，而濃縮水中所含的亞硫酸氫鈉和六偏磷酸鈉可以抑制微生物的生長和水垢的形成，改善了循環(huán)水系統(tǒng)的運行條件，熱交換率顯著提高，實現(xiàn)了節(jié)約。水43200m3/年。 王兆民等。純水生產(chǎn)中循環(huán)水系統(tǒng)改造及濃縮水回收利用。氯堿工業(yè), 2003, 5: 35-36鄭州鄭東新區(qū)熱電有限公司認為，該廠水站濃縮反滲透水可作為循環(huán)系統(tǒng)補充水回用，每年可節(jié)水46.7萬噸。城市中水或黃河水按1.8元計算，可節(jié)水。費用為84萬元/年。 劉占峰等。反滲透濃縮水回用?？萍紕?chuàng)新導(dǎo)報，2009，18：68中石化洛陽分公司熱電廠采用反

11、滲透濃水沖洗鍋爐灰渣，使灰渣得到更好的沉降效果，減少循環(huán)水補水量110t/h，投加量減少10%。 1河北某啤酒廠將原需處理后排放的反滲透濃縮水作為鍋爐花崗巖水膜除塵器用水，可節(jié)水9萬噸，每臺共節(jié)約20萬元。一年的水費和排污費。 中國華晶電子集團有限公司將純水生產(chǎn)中反滲透和前級超濾設(shè)備排出的濃水回收，作為加工廠廢氣洗滌塔的稀釋噴淋水。改造后系統(tǒng)節(jié)水25m3/h，每年節(jié)約自來水21萬噸，半年即可收回投資，節(jié)能減排效益十分可觀。 999, 6: 10, 13寶鋼工程技術(shù)有限公司金亞標分析了鋼鐵廠反滲透濃水的各種處理方法，認為鋼鐵廠反滲透淡化生產(chǎn)中產(chǎn)生的濃水更適合作為補充鋼鐵廠渾濁循環(huán)水系統(tǒng)中回用的水

12、。 金亞彪。淺談鋼鐵企業(yè)反滲透濃水處理及應(yīng)用J.冶金環(huán)保，2008，3：31-32滄州煉油廠熱電廠對原四套反滲透裝置進行改造，三套裝置處理新水，第四套裝置軟化前三套裝置產(chǎn)生的濃水，提供相對較低的水質(zhì)要求。設(shè)備區(qū)用于生產(chǎn)。改造后約70t/h的濃縮水轉(zhuǎn)化為軟化水回用，年創(chuàng)造效益超過350萬元。 雷雨等。滄州煉廠受益于鹵水二次利用。石化環(huán)保, 2005, 28: 30總之，大量的工程實例告訴我們，充分考慮企業(yè)自身情況，使反滲透濃水在企業(yè)內(nèi)部消化，是有效處理反滲透濃水、合理利用水資源的手段。 .膜蒸餾反滲透濃縮水的消化利用方法雖然已被大量工程實例驗證為反滲透濃縮水利用自身特點的有效實用手段，但具有良好

13、的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。但是，行業(yè)和企業(yè)之間存在著巨大的差異，仍然有很多企業(yè)在自己的工廠中很難找到合適的方式來使用反滲透濃縮水。對此，國內(nèi)外一些研究人員提出了一種比較新穎的反滲透濃縮水處理方法膜蒸餾法，供我們參考。膜蒸餾是一種將傳統(tǒng)蒸餾技術(shù)與膜分離技術(shù)相結(jié)合的化學(xué)分離技術(shù)，可以在較低溫度下實現(xiàn)蒸餾過程。其原理是加熱溶液使其溫度升高，并與膜的另一面產(chǎn)生溫差，從而產(chǎn)生水蒸氣壓差，以此作為通過膜傳質(zhì)的動力。與蒸餾相比，由于不需要將液體煮沸，總則熱端-60可以控制在50，所以能耗更低。與其他膜處理方法，如超濾、反滲透等相比，它的主要優(yōu)點是可以在極高的濃度條件下運行，即非揮發(fā)性溶質(zhì)的水溶液可以濃縮到極高的

14、濃度。濃度，甚至達到過飽和濃度。膜蒸餾用于處理高濃度無機鹽的水溶液，產(chǎn)水率理論上可以達到100%。但在實際應(yīng)用中，膜蒸餾技術(shù)無法實現(xiàn)零排放，這主要受溶液的蒸氣壓、粘度、滲透壓等因素的影響。隨著膜蒸餾過程的進行，水溶液的濃度不斷增加。當達到一定限度時，就不能再認為是稀溶液，溶液的蒸氣壓開始明顯下降，導(dǎo)致膜蒸餾的通量下降。 吳永烈等人。濃縮水溶液的膜蒸餾行為 I. 濃度對通量和膜蒸餾結(jié)晶現(xiàn)象的影響。水處理技術(shù), 1989, 15(5): 267-271溶液濃度的增加也會引起溶液粘度的增加。因此，溶液在系統(tǒng)中流動的阻力增加，從而減少了單位時間內(nèi)流過膜蒸餾組件的溶液量，通量降低。 吳永烈等濃水溶液的膜

15、蒸餾行為蒸氣壓降和透析的影響。水處理技術(shù), 1989, 15(6): 320-325溶液濃度的增加也會導(dǎo)致溶液的滲透壓升高。雖然膜蒸餾過程中使用的疏水性微孔膜總則不能通過液體，但只有水蒸氣可以在蒸汽壓差的作用下通過膜孔，從高蒸汽壓側(cè)流向低壓側(cè)。然而，過高濃度的溶液可能會導(dǎo)致膜潤濕，導(dǎo)致液體通過。例如，在膜片從熱中冷卻的過程中，通道內(nèi)的水蒸氣冷凝形成真空，使兩側(cè)的液體進入通道并潤濕膜片?；蛘吒邼舛热芤旱臐B透壓變得足夠大，足以克服膜的表面張力，進入膜中一些較大的孔中潤濕膜。 吳永烈等濃水溶液的膜蒸餾行為膜蒸餾 - 結(jié)晶所必需的。水處理技術(shù), 1990, 16(1): 22-26盡管如此，膜蒸餾水處

16、理技術(shù)的回收率仍遠高于反滲透，可以說是非常接近零排放的水處理技術(shù)。因此，國內(nèi)外開展了一系列應(yīng)用研究。劉東等人。選用自制的聚偏氟乙烯中空纖維疏水膜，采用減壓膜蒸餾的方法對石化企業(yè)廢水的反滲透濃水進行脫鹽濃縮。加堿除硬后，保持溫度70、壓力0.095MPa、流量0.66m/s，濃度為20倍時，采出水電導(dǎo)率保持在4uS/cm以下，效果顯著。 劉東等人。真空膜蒸餾濃縮反滲透濃縮水的實驗研究水處理技術(shù), 2009, 35(5): 60-63王軍等。采用疏水膜蒸餾濃縮技術(shù)處理內(nèi)蒙古古達拉特電廠反滲透系統(tǒng)濃縮水，發(fā)現(xiàn)當膜蒸餾濃縮比為5時，產(chǎn)水率可達80%，出水水質(zhì)低于5uS/cm，優(yōu)于二次反滲透。操作過程中

17、可將pH控制在5.25，防止結(jié)垢。 王軍等。疏水膜蒸餾濃縮技術(shù)用于RO濃水回用處理研究。中國給排水, 2007, 23(19): 1-5天津工業(yè)大學(xué)生化工程研究所采用聚偏氟乙烯中空纖維疏水膜，將膜蒸餾與化學(xué)脫硬、超濾等方法相結(jié)合。應(yīng)用于天津近海海水淡化工程，海水淡化率大于99.99 % ；加入石灰乳得到漿狀氫氧化鎂產(chǎn)品；海水中溴離子從71 mg / L富集到612 mg / L ，淡化水收率達到80 %以上。目前，該研究已完成小試，正在為中試和工業(yè)應(yīng)用做準備。 張庭。膜蒸餾技術(shù)有望消除濃水排放。膜蒸餾雖然處理反滲透濃水等高濃度無機鹽水溶液，但理論上產(chǎn)水率可以接近100%，節(jié)水效果顯著。但實際應(yīng)用中還存在不少問題，項目的具體實施難度較大。例如，加熱液體和產(chǎn)生蒸汽的操作成本很高。對于很多企業(yè)來說，膜蒸餾不如簡單處理濃縮水經(jīng)濟。如果企業(yè)能夠找到合適的熱源，或者充分利用工業(yè)余熱、余熱等低壓能源，膜蒸餾技術(shù)項目仍將具有廣闊的應(yīng)用前景。 劉江等人。雙膜工藝在電廠化學(xué)水處理中的試驗研究內(nèi)蒙古電力科技, 2008, 26(4): 224-26綜上所述反滲透技術(shù)是目前