环保水处理类反渗透浓盐水处理研究

伊超 赵焰

[摘 要]现代节能减排要求之下，采用化学法和膜法相结合的海反渗透技术可以有效发挥其技术优势，符合盐水处理过程中的相关要求。在实际的环保水处理工作当中，也应该遵循工艺流程采取预处理、设计和运行等各项工作，让反渗透技术的特点得到发挥，浓盐水的COD值也可以被控制在合理的范围之内，满足达标排放的要求（通常情况下排放标准为COD值<50）。

[关键词]环保税处理;反渗透;浓盐水处理

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2021.24.071

1 反渗透技术的原理与技术应用

1.1 技术原理

渗透本身是一种非常常见的物理现象，早在18世纪就已经有了有关渗透方面的研究内容，当时的法国科学家Nollet首次发现猪的膀胱内水分可以扩散到猪膀胱之外的酒精溶液当中。这说明渗透过程需要通过半透膜以及两种不同溶液的相互作用，在不受到外界作用力的前提下让一种溶液或另一种溶剂通过选择性半透膜进入另一种溶液当中的过程。这种自然影响下的推动力本身依据的是两种溶液当中的压力差——渗透压。渗透压和施加压相同时，溶液当中的溶剂便不会发生移动，整个渗透过程也会处于一种相对平衡的状态。反之，当假压力高于自然渗透压时，渗透的方向就会出现转变，某一种溶液就会朝着另一种溶液而移动。

在现代技术的支持下，反渗透技术的原理已经被证实，用于制作反渗透膜的材料主要包括两种：一种是醋酸纤维素，或是在此基础上发展而来的三醋酸纤维素，此类材料的来源比较简单，成本较低，不过在高温、强酸强碱环境下会有水解的可能性;另一种材料则是芳香族聚酰胺，以复合形态表现，此类材料的物化特点比较稳定，对于强碱和高温的抗性良好，不过抗酸性能比较差。因此在后续的研究当中还有针对强化耐热性能或是耐酸性能开发的其他材料类型等。

1.2 技术应用

20世纪60年代后期，研究者们开始针对环保水处理或是海水淡化工作进行分析，且反渗透技术在现代社会已经成了一种经济性方法。[1]反渗透的整个过程不涉及复杂的工艺流程，操作难度比较低，且反应温度比较温和，不会发生相变情况，能耗也处于比较低的水平。因此反渗透技术的此类特点也让其应用在了后续的超纯水制备环节，并且让水质保持稳定，节约了酸碱消耗的同时对成本进行了节约。在城市废水、污水处理方面反渗透技术的优势同样比较显著。

但需要注意的是，反渗透技术考虑到渗透压和膜性能的不同影响，对于一些组成成分比较复杂的水质，在技术要求标准上比较高。例如当水中含有大量的无机盐、氧化剂等。此时为了确保整个反渗透过程可以正常进行，减少对于反渗透膜的无端损害，会对进水水质进行预处理，包括增加絮凝剂之后对于悬浮固体的过滤、使用活性炭对有机物的吸附、使用酸性物质将水中的碳酸根去除等。

2 反渗透浓盐水的处理工艺

2.1 高级氧化工艺

高级氧化工艺的特点在于可以有效处理一些难于处理的有机污染物或是高浓度、高毒性的废水，在改善水质和可生化性方面效果突出，二次污染程度较低，在近年来的水处理技术当中扮演着非常重要的角色。它使用紫外光、可见光与催化剂在水处理的环节当中产生不同类型的活性自由基，再通过自由基链反应将一些有机大分子物质分解成为小分子物质，将其逐渐氧化成为二氧化碳和水。整个反应环节当中羟基自由基的作用显著，氧化还原电位越高，说明氧化性能越为突出。

该技术方法得到广泛应用的原因在于可以产生无选择性的自由基直接或间接起到氧化功能来降低污水的COD值。另外整个反应过程非常高效，可以在短时间内就达到处理目标，氧化过程完全氧化的产物是二氧化碳和水，不会对环境产生严重影响，可以将该技术作为水深度处理技术。不同的氧化技术可以单独使用，也可以交叉使用。例如臭氧氧化法，速度快且适用范围较广，不会产生二次污染情况，整个有机物的氧化过程表现在直接氧化产生的臭氧分子反应、有机物氧化等。臭氧分子可以被作为偶极试剂并产生加成反应，整个实验过程会在酸性的环境下进行。在浓盐水处理环节，一些反应速率常数较大的有机物氧化反应会最先进行，一些反应速率常數比较低的有机物在经过臭氧氧化之后转换为小分子有机物，其水质的可生化性能得到大幅改善。但考虑到臭氧的使用成本终究比较高，在水中的溶解度并不突出，容易出现分解，如何加强此类材料的应用问题显然成了后续研究的重点。但总体来说高级氧化工艺得到了广大研究者的重视，特别是催化氧化环节使用的催化剂一直就是研究重点。相比于单调的臭氧氧化方法，臭氧催化氧化工艺对于污染物氧化效率的提升效果更佳。

而电化学氧化法在通电之后阴阳电极产生的高电位性和催化性能在电解过程中会将有机物转变成为更加利于生物降解的小分子有机物。直接电化学氧化过程也可以一些难以降解的有机物在电极表面直接产生的氧化还原反应，反应环节的电势可以将有机物在阳极进行氧化后再生成最终的产物二氧化碳和水。在浓盐水的处理过程当中电化学氧化法不需要增加额外的化学药剂，且电源电流、电压调节难度比较小，电解环节当中也不会受到大量有害物质的干扰，二次污染情况控制稳定。虽然电极在电解过程中也会面临被氧化的情况，成本与能耗可能会增加，但整体来看它作为一种高级氧化工艺，技术优势非常明显。[2]

2.2 物理与化学处理方法

物理与化学处理方法包括吸附法、沉淀法两种类型。其中吸附法的原理相对来说比较简单，是直接利用多空结构的固体吸附剂来将其中的有机物全部吸附以达到去除的作用，同时该方法可以有效将水中的溶解物质进行处理，让废水当中一些难以氧化的部分（杂环化合物）等可以去除。

相比而言，混凝沉淀法可以将胶体和较大的颗粒物去除，且反渗透浓盐水当中的物质包括生化残留微生物、溶解性一般的还原性胶体类物质或是溶解性较好的难生化降解物质。其中的不溶性物质可以直接通过混凝沉淀的方式去除，且胶体表面有电荷存在，外层被水分子包裹之后可以让胶体之间无法相互接触，在水溶液当中保持比较稳定的状态。如果在废水或是浓盐水当中加入混凝剂，那么一些细小的胶体颗粒通过相互接触的方式就可以变成一个比较大的颗粒然后沉淀，起到净化效果。常用的混凝剂类型包括无机混凝剂（硫酸铝、硫酸铁）和有机混凝剂（水溶性苯胺树脂、聚丙烯酰胺）。如果单独使用某一种混凝剂效果不明显也会采取联用方法，具体根据工作要求而决定。