膜处理工艺浓缩液处理技术

陈维

摘要：本文阐述了膜处理技术的基本原理及几种常规技术，针对利用反渗透处理废水后所产生的废水浓缩液难处理等问题进行探讨，采用Fenton法、铁碳微电解、组合法及直接回用法对浓缩液进行处理，为膜处理处理技术浓缩液治理提供技术工艺上的参考。

关 键 词： 膜处理技术反渗透浓缩液处理

Abstract：This paper expounds the basic principles of membrane technology and several conventional technology, using reverse osmosis treatment for waste water produced by the wastewater concentrate difficult to deal with such issues, using the method of Fenton, iron carbon micro electrolysis, combination method and directly back to the usage of concentrated liquid for processing, for film processing technology of concentrated liquid treatment on the technology reference.

Key Words：Membrane technology; Reverse osmosis; Concentrate processing

中图分类号:TS205.4文献标识码：A 文章编号：

1膜分离技术

分离作为化工行业中一个重要的生产环节，其过程及方法可以有多种，基于分离对象不同的物理化学性质，可以有凝胶色谱、离子交换、结晶、蒸馏、离心、萃取、吸附等许多方法。而以高分子膜为代表的膜分离技术作为一种新型、高效的流体分离净化和浓缩技术，因其操作过程大多无相变化，可常温连续操作，工艺简便易于放大，高效节能且污染小等优点而得到广泛应用。所有分离过程都是利用在某种环境中混合物各组分性质的差异进行分离。膜分离过程是以选择性透过膜为分离介质，借助于外界能量或膜两侧存在的某种推动力(如压力差、浓度差、电位差等)，原料侧组分选择性地透过膜，从而达到分离、浓缩或提纯的目的。不同的膜分离过程中所用的膜具有一定结构、材质和选择特性;被膜隔开的两相可以是液态，也可以是气态;推动力可以使压力梯度、浓蘸度、电位梯度或温度梯度，所以不同的膜分离过程分离体系和适用范围也不同。膜分离方法按其分离对象可分为气体(蒸汽)分离和液体分离;按其用途又可分为反渗透(RO)、纳滤(NF)、超滤(UF)，微滤(MF)，渗析(D)、电渗析(ED)、气体分离(GS)、渗透蒸发(P、zAP)、乳化液膜(ELM)和与其它过程相结合的分离过程一一膜蒸馏和膜萃取等。其中，反渗透、超滤、微滤、电渗析分离过程己较为成熟，气体分离和汽化以及纳滤是正在开发中的技，且将是后的发展重点。

膜分离技术主要可分为以下四类。

（1）微滤

微孔过滤是以静压差为推动力，利用膜的“筛分”作用进行分离的膜过程。微孔滤膜具有比较整齐、均匀的多孔结构，在静压差的作用下，小于膜孔的粒子通过膜，比膜孔大的粒子则被阻挡在膜面上，从而使大小不同的组分得以分离，其作用相当于“过滤”。由于每平方厘米膜面中约包含 1 千万至 1 亿个小孔，孔隙率占总体积的 70%～80%，故阻力小，过滤速度快，可以去除溶液中的微粒、胶粒及细菌等微生物。

（2）超滤

超滤技术就是利用一种活性膜，在外界压力作用下截留水中胶体、颗粒和分子量相对较高（500～500000 u）的物质，而小分子物质则透过膜，它对水中细菌和某些病毒有很好的去除效果。超滤膜截留作用主要表现在三个方面：膜表面孔径的机械筛分作用、膜孔阻塞作用、膜表面及膜孔对杂质的吸附作用。

（3）纳滤

纳滤是介于反渗透和超滤之间的一种压力驱动型膜分离过程。它具有两个特性：对水中分子量为数百的有机小分子成分具有分离功能；对于不同价态的阴离子存在 Donnan 效应。物料的荷电性，离子价数和浓度对膜的分离效率有很大的影响。

（4）反渗透

反渗透(ReverseOsmosiS)简称反渗透，源于美国航天技术，是六十年代发展起来的一种膜分离技术，其原理是废水在高压力的作用下通过反渗透膜，水中的溶剂由高浓度向低浓度扩散从而达到分离、提纯、浓缩的目的，由于它与自然界的渗透方向相反，因而称它为反渗透。反渗透可以去除水中的细菌、病毒、胶体、有机物和98%以上的溶解性盐类。该方法具有运行成本低、操作简单、自动化程度高、出水水质稳定等特点，以及可以使现代工业回收水高于12次的使用寿命。[1]与其他传统的水处理方法相比具有明显的优越性，广泛运用于水处理行业。膜分离技术凭借其超于常规处理方法的诸多优点正在诸多领域占据着越来越重要的位置。

以上四种膜处理技术常用工艺，其中反渗透技术以其处理出水效果好、工艺简单、操作简便等优点成为目前国内外最流行的膜处理技术，可是反渗透所产生的浓缩液因为成分复杂、浓度较高等特点，已经成为水处理仲的一个难题。目前国内采用反渗透系统的浓缩倍数一般为3~5倍，净水量为原液的70~80%，占原液体积20~30%的浓缩液富集有机、无机污染物和盐类，它的进一步处理成为一个难题。目前国内外多采用浓缩液回流调节池进行处置。反渗透法脱盐时，水中无机阴、阳离子存留在在反渗透浓缩液中 ,当淡水回收率在 75 %时 ,浓缩液中各种离子的浓度比进水的离子的浓度增加 4 倍，所以本文将对反渗透的浓缩液处理方法进行探讨。

2国内外反渗透浓缩液处理方式

2.1国内反渗透浓缩液处理方式

（1）回流法：RO浓水回流可提高回收率 ,增大膜表面冲洗流速,减少污堵;但回流率过高 ,又会使进水盐度升高 ,增加膜的负担 ,影响膜寿命。

（2）回用作生产用水。由于 RO浓水中无悬浮物 ,含阻垢剂且有压力 ,可用作过滤装置的反冲洗水、 除尘水、 冲灰冲渣水、 冷却水;或经过简单处理后混入原水回收。如果浓水中含环境优先控制污染物 ,则需慎重使用。

（3）资源化利用。可采用水力涡轮增压器、 功交换器和压力交换器等利用余压产能;海水淡化厂的 RO浓水用于制盐 ,可节约盐田 ,缩短晒盐周期;预处理后适当勾兑 ,可用于海产品养殖。

（4）蒸馏浓缩。膜蒸馏 (MD)技术是一项新技术,在常压下利用温差可将浓水尽可能地回收 (回收率 > 95% )甚至结晶化,但目前经济、高质量的疏水微孔膜尚未研发成熟。

2.2国外反渗透浓缩液处理方式

美国饮用水工业调查分析了产水量 > 95 m3/d的 137个膜装置的类型和浓水处理方式 (如表1所示 ) ,其浓水的处理程度很低 ,故寻求更经济和环境友好的浓水处理技术迫在眉睫。

表1 美国膜技术调查数据[2]

3浓缩液处理技术

3.1、蒸发浓缩法

蒸发是一个把挥发性组分与非挥发性组分分离的物理过程,由2部分组成:加热溶液使水沸腾气化和不断除去气化的水蒸气。反渗透浓缩液在处理时 ,水从浓缩液中沸出 ,污染物残留在浓缩液中。所有重金属和无机物以及大部分有机物的挥发性均比水弱 ,因此会保留在浓缩液中 ,只有部分挥发性烃、挥发性有机酸和氨等污染物会进入蒸气 ,最终存在于冷凝液中。蒸发处理工艺可把浓缩液浓缩到不足原液体积2 %～10 %。[3]此时 ,蒸发处理是经济低廉的 ,它也就成为惟一可同时有效控制渗滤液和填埋气体的工艺。与常规处理不同 ,蒸发对水质特性 ,如BOD、 COD、 SS、 DS及进料温度的变化不敏感 ,但pH是蒸发的重要影响因素 ,pH影响浓缩液中挥发性有机酸和氨的离解状态 ,从而改变它们的挥发程度,另外 ,酸性条件下对蒸发器金属材料腐蚀性较强。