反渗透浓水回收利用的一些方法

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  • 来源:昌海环保

1 反渗透水处理概述

我国作为一个缺水严重的国家,提高水资源利用率、减少水污染刻不容缓。而反渗透水处理技术因能耗低、操作方便等优点被广泛应用于工业废水、生活污水等污水处理中。但由于反渗透膜自身的性能特点,目前反渗透技术水回收率在70%~75%,每次水处理伴随产生了大量的浓水。相关研究表明,反渗透浓水中包含了多种对人体和环境有害的污染物。早期由于反渗透水处理装置使用规模较小,产生的浓水量较少,所以产生的浓水大多数是经污水处理装置直接排放进入生活污水池,然后外运至污水处理厂进行处理。直接排放不仅浪费了大量的水资源,同时增大了污水处理装置的运行负荷和拉运成本。现在,随着反渗透水处理装置的大规模使用,产生的浓水量骤增,浓水处理的相关问题亟须解决。为了提高水资源的利用率,降低运行成本,需要对反渗透浓水的回收利用进行深入探索研究。因此,本文通过探索浓水的回收利用,以期为相关人员提供一定的借鉴。

2 反渗透水处理装置原理简介

2.1 反渗透原理

在反渗透装置中,主要依靠半透膜的选择透过性进行水处理,即半透膜只能溶剂通过,而溶质不能通过。当相同体积的稀溶液和浓溶液分别处于半透膜两侧时,稀溶液中的溶剂水会渗透到浓溶液中,导致浓溶液中水位升高,形成的压差称为渗透压。而渗透压的大小取决于溶液的种类、浓度等固有性质,与半透膜的性质无关。反渗透原理是通过在浓溶液一侧施加一个高于渗透压的压力,从而使溶剂水由浓溶液流动到稀溶液一侧,实现水处理。

2.2 反渗透浓水组成

在实际应用反渗透水处理装置时,进水口中的离子、有机物、细菌、病毒等杂质不能通过半透膜,被截留在膜的进水侧,这部分离子浓度相对较高的水称为浓水。以某热电厂的反渗透装置为例,该装置的进水和浓水水质指标如表所示。

由表可知,进水和浓水的pH 值近似一致,但浓水的各离子质量浓度和电导率明显较大,并且浓水中存在溶解性有机物(DOM)和总溶解性固体(TDS)等污染物。其中,溶解性有机物中的内分泌干扰物、药物和病原菌,对人类和环境具有重大污染;总溶解性固体是指溶解在水里的无机盐和有机物,主要由钙、镁、钠、钾离子和碳酸根离子、碳酸氢根离子、氯离子、硫酸根离子和硝酸根离子构成,并且该值越大,则水的电导率值越大、水中杂质越多。所以,在浓水回收利用过程中,需注意控制污染物含量,避免可能引发的环境污染问题。

3 反渗透水处理装置浓水回收利用方案

3.1 浓水回流

通常,反渗透装置进水的电导率要求低于一定值,当进水电导率低于该值时,可将部分浓水接入原水箱中作为补充水循环使用,使得原水与浓水按一定比例混合进入反渗透水处理装置,最终将进水电导率控制在一定范围内。若浓水回流过多时,进水电导率会超出范围,极大地增大了半透膜的负担,缩短半透膜的使用寿命。

3.2 提供反渗透系统回收率

在工业废水处理和资源回收领域,提高反渗透系统的回收率是实现可持续发展和降低运营成本的关键。通过采用高压反渗透技术,可以在保持水质标准的同时,显著提升水的回收利用率。高压反渗透技术是由昌海环保提供的一种高效水处理解决方案。该技术通过使用高压泵将浓水不断循环,直至达到预定的回收率目标。与传统的反渗透系统相比,这种系统在每次循环开始时具有较低的初始压力,从而降低了平均操作压力和泵的能耗。

3.3 浓水用于多介质过滤器冲洗

反渗透装置中的预处理系统通常包含多台的多介质过滤器,在实际使用过程中,需要定期对其进行反冲洗去除滤层中夹杂的泥沙、悬浮物等。反渗透浓水的浊度为0 mg·L-1,符合反冲水水质要求,故可将浓水箱连接过滤器反洗水泵,用浓水替代自来水进行过滤器反洗。

3.4 浓水用于循环冷却和锅炉用水

根据相关规范中规定的间冷开式系统循环冷却水水质指标,各单位需对比各项指标,判断浓水是否符合工业循环冷却用水。若反渗透浓水水质符合循环冷却水水质指标,可将浓水经粗过滤器过滤后用于循环水冷却;若不符合循环冷却水水质指标,可将浓水经石灰处理达到标准后用于循环水冷却。并且,当浓水用于循环冷却用水喷淋在冷却塔的管壁上时,其包含的阻垢剂可以起到缓蚀阻垢的作用。

3.5 浓水用于工业园区厂区的绿化和冲厕等

根据相关规范中规定的城市杂用水水质基本控制项目及限值,各单位需对比各项指标,判断浓水是否符合城市杂用用水。若反渗透浓水水质符合城市杂用用水标准,可将浓水经粗过滤器过滤后用于消防、清洁和绿化等用水;若不符合城市杂用用水标准,可将浓水与自来水按比例稀释到符合城市杂用用水标准后回收利用。

4 浓水综合利用过程中需注意的问题

反渗透浓水在回收利用过程中,需根据浓水使用用途,严格按照相应标准规范进行对照,控制浓水回用工序的工艺指标,保证浓水满足工艺指标的要求。根据浓水水质指标计算朗格缪尔指数(LSI)和雷兹纳稳定指数(RSI),判断浓水是否存在结垢或腐蚀倾向,在回用过程中提前做好浓水管道腐蚀、结垢的预防工作。当浓水用于绿化时,可能造成局部土壤钙质化,长期灌溉会导致土壤盐碱化,可通过稀释浓水降低对土壤的危害。

随着反渗透水处理装置的大规模使用,产生的浓水量骤增,浓水处理的相关问题亟须解决。各单位需结合自身现有用水工艺选择一种或多种反渗透浓水回收方案进行工艺改造。通过对反渗透浓水进行回收利用,不仅在很大程度上可以提高水资源的利用率,而且可以降低污水处理装置的运行负荷和拉运成本。