正渗透技术在污水处理中的应用

北极星环保网讯:1引言：膜分离技术由于出水水质高、设备简单易操作、能耗相对较低、适应性强等特点，在水处理领域获得越来越多的关注.目前应用于水处理领域的几种膜分离技术.其中微滤(microfiltration，MF)、超滤(ultrafiltration，UF)、纳滤(nanofiltration，NF)和反渗透(reverse  osmosis，RO)由机械压力驱动传质过程，是水和废水处理的常规技术.其他膜技术，如温度差驱动的膜蒸馏技术(membrane  distillation，MD)，电场驱动的电渗析技术(electro-dialysis，ED)，一些由化学反应驱动的膜吸收技术(membrane  absorption，MA)等也成为水处理领域的新型技术.正渗透(forward  osmosis，FO)是一种由渗透压(浓度差)驱动的新型膜技术.可用于海水脱盐、废水处理等方面.

FO膜是一种渗透膜.名义孔径在1  nm以下，用于截留溶解性离子和盐类等物质，与RO相当.但与RO相比，FO无需外加机械压力，具有低压操作、低膜污染、高截留的优点，近年来在水处理领域受到较多关注.

2 FO原理(Basic principle of FO)

FO膜是一种选择性渗透膜，膜的一侧是低渗透压的待处理水，另一侧是高渗透压的汲取液，水分子透过FO膜从低渗透压侧扩散到高渗透压侧，从而实现水与杂质的分离(图  1).该过程的驱动力是膜两侧溶液的渗透压差，不需外界提供压力.

图 1 FO工艺的原理示意图

2.1 FO应用与运行效果

2.1.1 海水(浓盐水)脱盐

FO已被用于含盐废水、含盐地下水、盐湖水和海水的脱盐.大多数为实验室规模的小试研究，汲取液采用难挥发性(NaCl，Na2SO4，MgSO4等)或挥发性(NH3/CO2和NH4HCO3)盐溶液.其中Zhao等进行的盐湖水脱盐，回收率达到70%.McGinnis等采用中试规模的FO处理高盐水(TDS>70，000  ppm)，回收率达到60%，与蒸发浓缩技术相当，出水水质达标(美国宾州地表水排放标准TDS < 500 mg˙L-1，氯化物 < 250  mg˙L-1，钡 < 10 mg˙L-1钡，锶 < 10 mg˙L-1).

2.1.2 城市污水处理

Li等采用实验室规模FO处理模拟城市径流，发现FO能保持较高的渗透水通量和截留率，实现稳定运行，微量金属离子、磷、硝酸盐和总氮的截留率可分别达到98%~100%、97%~100%、52%~94%和65%~85%，能够克服传统膜技术能耗高等缺陷.Linares等也利用FO处理模拟城市污水，进行实验室规模的研究，多数微量金属离子的截留率均高于99%，COD和磷的截留率将近99%，氨和总氮的截留率可分别达到67%~68%和56%~59%.FO作为城市污水的一种处理方法，实现其稳定、连续和长期运行是重要目标.

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