反渗透浓水处理与回用研究方案

1、 反渗透浓水处理与回用研究方案摘要：本文从无害化、减量化和资源化三个途径阐述了目前国内外反渗透浓水处理与回用的研究进展，并列举了成功的工程实例。还讨论了将新兴的膜蒸馏技术应用于反渗透浓水处理的方法和可行性。关键词：浓水回用 膜蒸馏概述反渗透膜分离技术具有物料无相变、相对能耗低、除盐效果好、处理工艺成熟可靠、设备简单、自动化程度高、操作管理方便等优点。已广泛应用于许多行业。应用范围广。但是，目前反渗透技术的总则设计产水率为75%，而实际产水率较低，大约生产了30%的浓盐水。如果原水是地下水质量很差的微咸水或海水，浓缩水的产量会更大，可能高达50%。目前，许多反渗透工艺产生的浓缩水未经处理直接排放

2、，造成水资源和能源的浪费，同时对周围环境造成污染。对于反渗透浓缩水，目前的研究主要围绕三个目的进行：减少优化反渗透工艺的设计，减少浓缩水的用量；无害针对反渗透浓水直接排放可能对环境造成危害的这种情况，探索经济有效的处理方法，减少危害；资源化利用探索反渗透浓缩水的再利用，变废为宝。事实上，反渗透浓缩水的回用需要考虑多种因素。这三个目的不是孤立的，而是需要综合考虑，相辅相成。用于排放单独处理排放物反渗透浓缩水的主要问题是钙镁血浆含量高，硬度高。总则来说，经过简单的软化处理即可达到标准排放。软化主要采用加入石灰、纯碱等碱性物质的方法，利用它们与浓水中的钙镁等物质发生反应，形成碳酸盐沉淀，从水体中去除

3、，降低浓水的硬度和减少其对环境的影响。冒险。以下是其化学反应方程式：与其他废水混合共同处理对于绝大多数生产企业来说，除了制水车间产生的反渗透浓缩水外，还会产生其他各种废水。例如生产车间排放的生产废水、厂区生活废水等，将各类废水单独处理往往不经济。因此，大多数企业在分流一些特殊废水，如氰化废水后，选择将各种类型的废水混合在一起处理。反渗透浓缩水的水质硬度高，含盐量高，而浊度、COD等重要污染指标很低。将反渗透浓缩水混入其他废水中，可以起到一定的稀释和调节作用，从而降低混合废水处理系统的进水污染负荷。一些企业的生产废水中含有大量的碳酸钠、氢氧化钠等碱性物质，能与反渗透浓水中的钙、镁发生反应，形成氢

4、氧化物或碳酸盐沉淀，降低水硬度。例如，中国铝业山东分公司某热电厂对其反渗透浓水处理系统进行了改造。公司氧化铝生产过程中产生的废碱水与反渗透浓缩水混合，浓缩水去除钙镁硬度后回用于氧化铝生产。一次改造投资约10万元，减少淡水消耗60m3/h，降低生产用水成本约176万元/年。 石卫平。反渗透浓缩水综合利用的探讨与对策有色冶金节能, 2004, 21(3): 15-16 石卫平。使用工业废碱水处理反渗透排放的高盐浓度水。水处理技术, 2006, 32(3): 80-81为了减少减少是针对反渗透系统本身。如果反渗透系统设计合理，企业进水水质稳定，则系统产生的浓水量可以控制在最佳比例。在反渗透系统的设计

5、中，有两种方法可以提高系统的回收率，即减少浓水的产生。一是增加通过反渗透膜组件的水流长度，二是返回浓缩水。增加水流过的反渗透膜组件的长度。在水流在反渗透膜元件中流动的同时，淡水不断地透过膜，实现浓水和淡水的分离。理论上，水流过的膜元件越长，产生的淡水越多，回收率越高。由于方便性和标准化等问题，市场上各种膜元件的长度规格已经确定，但膜组件可以根据工艺要求进行串联。但由于流量和压力的降低，膜组件不能太长，需要分段，即多个膜组件串联。总则来说，水流过4个40膜元件的膜组件时，回收率可以达到40%；流过6个40膜元件的膜组件时，回收率可以达到50%。为了达到 75% 的回收率，水流必须通过一个12m长

6、的膜组件，大约 12 个 40 膜元件。因此，在保证出水水质和系统稳定性的前提下，为减少浓水的产生，提高系统的回收率，可在逆向设计中适当增加级数。渗透。但相比之下，膜系统的加长需要增加膜的驱动力，即需要增加泵的功率或增加泵的数量。因此，设备投资和系统运行的能源成本会增加。浓缩回水：浓水回流是将反渗透系统产生的一部分浓水返回到高压泵前端，与进水混合，然后再次进入膜组件进行反渗透处理。这也是提高反渗透系统回收率的有效手段。特别12m适用于系统产水量不大，水流无法流过长膜组件的场合。但由于浓水回流，入口处污染物浓度会增加，反渗透系统结垢的风险会进一步增加。因此，必须加强反渗透系统的运行控制和管理。如

7、果生产企业使用的反渗透系统进水水质稳定且优于设计值，且系统处理能力仍有余量，也可考虑采用该方法对系统进行改造。例如，青岛海晶化工有限公司发现其火电厂反渗透系统的进水TDS比设计值低40%左右。为提高回收率，将反渗透浓缩水的一部分进行改造，使其回流，与原水按比例混合，再进行反渗透处理。在实际运行中，通过严格控制进水含盐量、系统回收率、运行温度等参数，在保证稳定运行的同时，大大减少了浓水的排放。 燕京啤酒的郭建斌也认为，该啤酒厂的反渗透浓缩水含盐量低，可以部分回流，部分用于过滤器的反冲洗，可以大大减少浓缩水的排放，降低生产成本。 . 郭建斌。啤酒厂反渗透浓缩水的回收利用。啤酒科技，2007，116

8、：54重复使用根据反渗透原理及国内外众多实际操作案例，即使反渗透系统设计合理，以达到最佳回收率，系统产生的浓水比例至少要占25左右进水的 %。对于钢铁、化工等行业的大用水户来说，每小时产生的浓缩水量可达数百吨。如果作为废水排放，将浪费大量能源和水资源。因此，寻找合适的浓缩水回用方式，以废水替代部分新水，具有重要的现实意义和综合环境效益。从国内外的一些研究成果来看，反渗透浓缩水的回用方法有很多。其中大部分需要根据企业自身的生产特点来确定。浓缩后的水可回用于企业其他合适的车间，如锅炉水、循环水补水等，也可替代厂区原作杂用水的自来水，如绿化、冲厕、保洁、等等近年来，为响应国家节能减排、建设循环经济社

9、会的号召，反渗透浓缩中水回用工程在全国各地开花结果，大量工程实例为参考。青岛啤酒四厂利用反渗透浓缩水的压力将其储存在高位水箱中，然后用水冷凝汽车，冲洗地面，清洁酒桶外壁和清洁车间如所须。三个月可节约水费2.5万元，煤费5.8万元，不到一年即可收回投资成本。 李军。浓缩水和冷凝水的综合利用。啤酒科技，2006，5:59唐山钢铁有限公司采用反渗透技术将钢铁生产过程中的冷却水和生活废水处理成淡化水，并考虑在反渗透预处理系统中采用浓水反冲洗多介质过滤器。公司一次投资5万元，每年可节水50万立方米，经济效益显着。 张生等人。反渗透浓缩液的再利用。工业用水和废水, 2007, 38(3): 56-57开封

10、东大化工有限公司进行了系统改造，将原沟渠排放的反渗透浓水回用到循环水系统中。由于浓缩水的硬度低于井水，而浓缩水中所含的亚硫酸氢钠和六偏磷酸钠可以抑制微生物的生长和水垢的形成，改善了循环水系统的运行条件，热交换率显着提高，实现了节约。水43200m3/年。 王兆民等。纯水生产中循环水系统改造及浓缩水回收利用。氯碱工业, 2003, 5: 35-36郑州郑东新区热电有限公司认为，该厂水站浓缩反渗透水可作为循环系统补充水回用，每年可节水46.7万吨。城市中水或黄河水按1.8元计算，可节水。费用为84万元/年。 刘占峰等。反渗透浓缩水回用。科技创新导报，2009，18：68中石化洛阳分公司热电厂采用反

11、渗透浓水冲洗锅炉灰渣，使灰渣得到更好的沉降效果，减少循环水补水量110t/h，投加量减少10%。 1河北某啤酒厂将原需处理后排放的反渗透浓缩水作为锅炉花岗岩水膜除尘器用水，可节水9万吨，每台共节约20万元。一年的水费和排污费。 中国华晶电子集团有限公司将纯水生产中反渗透和前级超滤设备排出的浓水回收，作为加工厂废气洗涤塔的稀释喷淋水。改造后系统节水25m3/h，每年节约自来水21万吨，半年即可收回投资，节能减排效益十分可观。 999, 6: 10, 13宝钢工程技术有限公司金亚标分析了钢铁厂反渗透浓水的各种处理方法，认为钢铁厂反渗透淡化生产中产生的浓水更适合作为补充钢铁厂浑浊循环水系统中回用的水

12、。 金亚彪。浅谈钢铁企业反渗透浓水处理及应用J.冶金环保，2008，3：31-32沧州炼油厂热电厂对原四套反渗透装置进行改造，三套装置处理新水，第四套装置软化前三套装置产生的浓水，提供相对较低的水质要求。设备区用于生产。改造后约70t/h的浓缩水转化为软化水回用，年创造效益超过350万元。 雷雨等。沧州炼厂受益于卤水二次利用。石化环保, 2005, 28: 30总之，大量的工程实例告诉我们，充分考虑企业自身情况，使反渗透浓水在企业内部消化，是有效处理反渗透浓水、合理利用水资源的手段。 .膜蒸馏反渗透浓缩水的消化利用方法虽然已被大量工程实例验证为反渗透浓缩水利用自身特点的有效实用手段，但具有良好

13、的环境效益和经济效益。但是，行业和企业之间存在着巨大的差异，仍然有很多企业在自己的工厂中很难找到合适的方式来使用反渗透浓缩水。对此，国内外一些研究人员提出了一种比较新颖的反渗透浓缩水处理方法膜蒸馏法，供我们参考。膜蒸馏是一种将传统蒸馏技术与膜分离技术相结合的化学分离技术，可以在较低温度下实现蒸馏过程。其原理是加热溶液使其温度升高，并与膜的另一面产生温差，从而产生水蒸气压差，以此作为通过膜传质的动力。与蒸馏相比，由于不需要将液体煮沸，总则热端-60可以控制在50，所以能耗更低。与其他膜处理方法，如超滤、反渗透等相比，它的主要优点是可以在极高的浓度条件下运行，即非挥发性溶质的水溶液可以浓缩到极高的

14、浓度。浓度，甚至达到过饱和浓度。膜蒸馏用于处理高浓度无机盐的水溶液，产水率理论上可以达到100%。但在实际应用中，膜蒸馏技术无法实现零排放，这主要受溶液的蒸气压、粘度、渗透压等因素的影响。随着膜蒸馏过程的进行，水溶液的浓度不断增加。当达到一定限度时，就不能再认为是稀溶液，溶液的蒸气压开始明显下降，导致膜蒸馏的通量下降。 吴永烈等人。浓缩水溶液的膜蒸馏行为 I. 浓度对通量和膜蒸馏结晶现象的影响。水处理技术, 1989, 15(5): 267-271溶液浓度的增加也会引起溶液粘度的增加。因此，溶液在系统中流动的阻力增加，从而减少了单位时间内流过膜蒸馏组件的溶液量，通量降低。 吴永烈等浓水溶液的膜

15、蒸馏行为蒸气压降和透析的影响。水处理技术, 1989, 15(6): 320-325溶液浓度的增加也会导致溶液的渗透压升高。虽然膜蒸馏过程中使用的疏水性微孔膜总则不能通过液体，但只有水蒸气可以在蒸汽压差的作用下通过膜孔，从高蒸汽压侧流向低压侧。然而，过高浓度的溶液可能会导致膜润湿，导致液体通过。例如，在膜片从热中冷却的过程中，通道内的水蒸气冷凝形成真空，使两侧的液体进入通道并润湿膜片。或者高浓度溶液的渗透压变得足够大，足以克服膜的表面张力，进入膜中一些较大的孔中润湿膜。 吴永烈等浓水溶液的膜蒸馏行为膜蒸馏 - 结晶所必需的。水处理技术, 1990, 16(1): 22-26尽管如此，膜蒸馏水处

16、理技术的回收率仍远高于反渗透，可以说是非常接近零排放的水处理技术。因此，国内外开展了一系列应用研究。刘东等人。选用自制的聚偏氟乙烯中空纤维疏水膜，采用减压膜蒸馏的方法对石化企业废水的反渗透浓水进行脱盐浓缩。加碱除硬后，保持温度70、压力0.095MPa、流量0.66m/s，浓度为20倍时，采出水电导率保持在4uS/cm以下，效果显着。 刘东等人。真空膜蒸馏浓缩反渗透浓缩水的实验研究水处理技术, 2009, 35(5): 60-63王军等。采用疏水膜蒸馏浓缩技术处理内蒙古古达拉特电厂反渗透系统浓缩水，发现当膜蒸馏浓缩比为5时，产水率可达80%，出水水质低于5uS/cm，优于二次反渗透。操作过程中

17、可将pH控制在5.25，防止结垢。 王军等。疏水膜蒸馏浓缩技术用于RO浓水回用处理研究。中国给排水, 2007, 23(19): 1-5天津工业大学生化工程研究所采用聚偏氟乙烯中空纤维疏水膜，将膜蒸馏与化学脱硬、超滤等方法相结合。应用于天津近海海水淡化工程，海水淡化率大于99.99 % ；加入石灰乳得到浆状氢氧化镁产品；海水中溴离子从71 mg / L富集到612 mg / L ，淡化水收率达到80 %以上。目前，该研究已完成小试，正在为中试和工业应用做准备。 张庭。膜蒸馏技术有望消除浓水排放。膜蒸馏虽然处理反渗透浓水等高浓度无机盐水溶液，但理论上产水率可以接近100%，节水效果显着。但实际应用中还存在不少问题，项目的具体实施难度较大。例如，加热液体和产生蒸汽的操作成本很高。对于很多企业来说，膜蒸馏不如简单处理浓缩水经济。如果企业能够找到合适的热源，或者充分利用工业余热、余热等低压能源，膜蒸馏技术项目仍将具有广阔的应用前景。 刘江等人。双膜工艺在电厂化学水处理中的试验研究内蒙古电力科技, 2008, 26(4): 224-26综上所述反渗透技术是目前