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膜浓缩技术在高盐废水零排放处理中的应用

北极星环保网来源:环保水处理2019/9/29 10:37:22我要投稿

北极星环保网讯:膜浓缩技术简介

01 反渗透技术

反渗透是以压力差为推动力,从溶液中分离出溶剂的膜分离过程。如图1所示,对料液侧施加压力,当压力超过膜两侧的渗透压差时,溶剂会逆着自然渗透的方向反向渗透,溶质被反渗透膜拦截。

最终在膜的低压侧得到透过的溶剂,即产水;高压侧得到浓缩的溶液,即浓水。反渗透技术是一项成熟的脱盐技术,目前广泛应用于饮用水深度处理、工业废水回用、苦咸水脱盐、海水淡化等水处理领域。

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海水淡化膜元件在传统的反渗透膜产品中具有最高的允许操作压力(不超过8.2 MPa),可将废水盐度浓缩至约70000 mg/L。

然而,对于零排放处理,特别是针对水量较大的废水,经传统海水淡化反渗透膜浓缩后,浓水盐度较低,废水水量依然很大。因此,还需进行二次浓缩以降低后续蒸发结晶单元处理负荷,控制整体工艺的投资和运行成本。

1)反渗透膜材料

聚酰胺复合反渗透膜由无纺布物理支撑层、聚砜超滤膜中间层和聚酰胺活性层组成。由于聚酰胺复合膜的酰胺键极易受到原水中用于消毒的活性氯的攻击而造成不可逆的损坏,通常要求进水中自由氯浓度小于0.1 mg/L以延长膜元件的使用寿命。

提高聚酰胺复合反渗透膜的耐氯性一直以来是膜材料研究的热点,改进方法主要包括表面涂覆、表面修复以及开发耐氯聚合物材料。材料技术的不断发展,对于反渗透膜微观结构的调控以及性能的提升起到了重要作用。

2)高压反渗透

随着膜技术工业的迅猛发展和应用领域的不断拓展,用户对膜产品的性能有了差异化的需求,如更低进水水质要求和更高的操作压力。在此背景下,开放式宽流道的碟管式反渗透(DTRO)和管网式反渗透(STRO)膜组件应运而生。

由于开放式宽流道的设计,对进水浊度和有机物耐受性高,最早应用于垃圾渗滤液的处理。DTRO和STRO这2种新型的膜组件最高操作压力可达12 MPa,因此可达到提高浓缩极限的目的,浓水盐度可达120g/L。

但是操作压力提高的同时,造成了投资成本和运行成本的大幅度增加。DTRO和STRO膜元件价格十分高昂,超高的操作压力和废水盐度也对管路、阀门和泵的材质提出了更高的要求。

02 正渗透技术

正渗透是一种自发过程。如图2所示,在渗透压差的驱动下,水从较高水化学势一侧透过选择透过性膜流向较低水化学势一侧。由于无需外压驱动,正渗透技术具有能耗低、膜污染低、浓缩极限高等特点。

国内外学者已对正渗透技术应用于海水淡化、垃圾渗滤液处理、食品加工、工业废水处理、水肥一体化灌溉、紧急救援水袋等领域开展了大量研究,展示了技术优势和潜在价值。

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延伸阅读:

高盐废水分盐结晶工艺及其技术经济分析

高盐废水零排放处理工艺技术经济比较分析

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