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膜蒸馏技术处理RO浓水的研究现状与进展

北极星环保网来源:《广东化工》作者:程方琳2017/8/17 10:54:29我要投稿
所属行业: 水处理  关键词:膜蒸馏技术 海水淡化 污水处理

北极星环保网讯: 反渗透脱盐技术目前已经广泛用于海水淡化、工业循环水除盐、污水处理回用等领域,但是反渗透的回收率最高约75%,其剩余浓水中含有大量有机污染物且TDS高,不易降解,直接排放将对生态环境造成危害,因此反渗透浓水处理是亟待解决的难题,文章对反渗透浓水处理的工艺方法进行了总结分析,其中重点探讨现阶段膜蒸馏技术处理反渗透浓水的优势与存在问题,并对其应用前景进行了展望。

随着城市规模的扩大,人口的急剧增加以及生活水平的不断提高,水资源短缺问题已成为影响社会和经济可持续发展的严重制约因素。近年来,反渗透技术(RO)现在已经广泛用于海水淡化、工业循环水除盐、污水处理回用等领域[1-3],主要用于水的软化和脱盐[4-6]。在海水淡化中,反渗透脱盐成本逐年下降,工艺在经济、技术上的竞争力不断增强,将成为21世纪脱盐领域的主要技术之一[7]。

然而,反渗透在制备除盐水过程中通常会有20%~60%的浓盐水排放,该浓盐水不仅具有很高的盐浓度,还含有各种有机和无机污染物。RO浓盐水主要包括盐、总溶解性固体(TDS)和溶解性有机质(DOM)等对环境产生严重危害的优先控制污染物[8-10]。因此,RO浓盐水如果不经处理直接排放不仅影响水的回收率,造成水资源的浪费,而且还会对生态环境产生不利影响。

1RO浓盐水处理的研究现状与发展趋势

目前国内外对RO浓盐水的处理有回流、综合利用、脱盐、直接排放等途径。

1.1回流法

对RO浓盐水进行回流可提高回收率,对膜表面增大冲洗流速,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,从而影响膜寿命。NingRY等指出当回流率为80%时,膜装置运行正常,反渗透的回流率最高可达90%,但容易导致结垢现象[12]。

Figueruelo的试验表明当体积浓缩因子为2.5(浓水回流比为60%)时,可以维持稳定的出水量[11]。

1.2综合利用

RO浓盐水可以进行资源回收,常用压力驱动膜来浓缩有机溶剂。海水淡化厂的RO浓盐水可以用于制盐,节约盐田,缩短晒盐周期;Allegre等[13]用过滤、中和、纳滤、反渗透工艺来处理染料废水,由纳滤排出的浓缩染料和反渗透排出的浓缩盐水可被多次回用,这样既减少了原料投入,又降低了废水排放量。

浓盐水还可作为灌溉用水:对耐盐度高的植物、产籽类作物,可用浓盐水灌溉,还可作为生态景区的补充水,但必须综合考虑当地的地质,即适合浓盐水灌溉,并密切监测地下水或受纳水体的污染情况[14]。。

1.3浓盐水脱盐

目前浓盐水脱盐处理工艺研究较多的有正渗透、冷冻法、喷雾脱水法、膜蒸馏等。

1.3.1正渗透

利用正渗透浓缩RO浓盐水的原理是:靠浓盐水与驱动液分别在正渗透膜的两侧,驱动液的渗透压高于浓盐水,则渗透压低的浓盐水中的水流入渗透压高的驱动液中,从而浓盐水被浓缩达到近零排放[15]。

Elimelech等[16]以混合铵盐溶液为驱动液,利用正渗透膜浓缩浓盐水进行研究,工艺流程图如图1所示。该驱动溶液是将碳酸氢氨与氨水以一定比例混合溶于水中,具有较高的渗透压。当浓盐水中的水通过正渗透膜(HTI公司的三乙酸纤维膜正渗透膜)后,浓盐水被浓缩,而驱动液同时被稀释,盐的截流率可达到95%以上。

污水处理

图1正渗透脱盐工艺

正渗透膜分离技术最显著的特点就是不需要外加压力或者在很低的外加压力下运行,而且膜污染情况较轻,可以连续长时间运行而不需要清洗,同时具有较高的水回收率。但正渗透过程中浓差极化现象较为严重、实际通量与预期值相比有一定的差距(海水淡化中),正渗透膜和汲取液还需要进一步筛选改进。

延伸阅读:

超滤应用于中水系统反渗透浓水回用的试验研究

反渗透浓水处理技术的试验研究

煤化工废水处理方法ED-RO耦合技术与煤化工废水零排放工程

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