反滲透濃水的處理工藝在純水制備中的應用

文_李海玲 北京九章環境工程股份有限公司

現在，純水的使用量不斷提高，反滲透工藝在純水制備工藝中發揮著更加重要作用，不僅操作便捷，同時經濟成本也相對較低，成為純水制備中的主要技術。但是反滲透工藝在實際應用的過程中會生產濃水，直接排放會對周圍生存環境產生負面影響，因此要加強對反滲透濃水處理工藝的研究，以實現純水制備的生態化發展。

1 純水制備的發展現狀

純水制備是電子化工行業中的關鍵環節，但是從目前發展情況來看，實現純水制備面臨較大的困境，主要體現在三個方面：用水成本、污染物減排、排放提標。隨著生態環境保護政策不斷落實，在實際發展發過程中，國家制定的污染排放標準不斷提高，如果純水制備中產生的反滲透濃水水質無法滿足排放要求，那么純水制備也會受到影響。要滿足反滲透濃水的排放指標，首先就要降低COD指標，近幾年來，環境管理水平不斷提高，達標排放形勢日益嚴峻，因此必須要對反滲透濃水處理工藝進行研究，以此實現技術上的突破。反滲透處理工藝可以實現高效脫鹽，這種技術在純水制備的過程中得到了廣泛應用，但是在生產過程中，每生產3份純水，就會產生1份濃水，濃水中的有機污染物被濃縮了4倍，想要實現降解存在較大的困難。反滲透濃水具有以下幾個特點：第一，有機物污染濃度較高，一般在120～200mg/L之間；第二，可生化性差，殘留的有機污染物中存在生物抑制成分；第三，無機鹽類含量較高，電導率較大。受到上述3方面的影響，反滲透濃水的處理難度較大，想要在保證技術經濟性的同時，實現高效高質處理較為困難。

2 反滲透濃水處理工藝發展現狀

2.1 傳統的反滲透濃水處理工藝

國內傳統的反滲透濃水處理工藝有很多，常見的反滲透濃水處理工藝有4種，分別為：回流法、回用作生產用水、資源化利用、蒸餾濃縮。這4種處理工藝在實際發展過程中，各具優劣，其中回流法可以有效提高回收率，但會對膜的壽命產生影響，且成本較高；回用作生產用水操作便捷高效，但如果濃水中含有需要優先控制的污染物，就要慎重使用；資源化利用就是將反滲透濃水用于制鹽，以節約鹽田，縮短曬鹽周期，此外，在完成預處理后進行適當勾兌，可以更好的用于海產品養殖。除此之外，蒸餾濃縮方法的回收率高達95%，但是目前并沒有形成相對較優的疏水微孔膜，因此應用范圍較少。比如：海晶化工集團就使用了回流法，按照1：3的比例混入原水，回收率在75%～80%，而中鋁山東分公司采用的是生產用水，成功實現了濃水回收。此外舟山某海水淡化廠，利用能量回收機對濃水進行處理后，將其應用到養殖、制鹽等活動中。

2.2 新時期反滲透濃水處理工藝

為了進一步提高處理效果，新時期反滲透濃水處理工藝利用高級氧化技術中臭氧氧化法以及電化學氧化法，來有效降解RO濃水中的COD，通過這種方式不僅可以有效降低能耗和成本，也可以將反滲透濃水中的污染物去除。

第一，臭氧預氧化+臭氧多相催化氧化工藝。先利用臭氧預氧化將反滲透濃水中的消費污染區降解，再利用臭氧多相催化氧化工藝降解復雜結構的有機物污染物。根據實際應用效果，去除率最大可以達到90%以上，去除后的水質指標遠高于國家標準，且流程較短，但是會出現結構板結現象。

第二，臭氧多相催化氧化+生化工藝。臭氧多相催化氧化工藝本身還具有選擇性氧化功能，因此在降解有機污染物的過程中，還會讓一些有機污染物出現開環和斷鏈的情況，以此提高反滲透濃水的可生化性。此時，利用生化工藝進一步處理反滲透濃水，在實際應用的過程中，不僅可以實現深度降解，同時可以降低臭氧投加量，降低成本，但占地問題也相對較大。

第三，臭氧多相催化氧化+活性炭吸附+超濾工藝。在完成臭氧多相催化氧化后，利用活性炭吸附反滲透濃水中殘留的有機污染物，并且利用超濾工藝對水質進行最終檢驗。該工藝整體流程簡單便捷，更適合反滲透濃水處理，但是還需要進行后續處理，回收利用的可行性較低。

3 反滲透濃水處理工藝在純水制備中的具體應用

3.1 工程案例概況

以浙江某電子化工企業為例，針對反滲透濃水的特點，確定應用過濾器預處理+雙膜+反滲透濃水催化氧化的工藝對污水進行深度處理。該企業原有的工藝流程中含有兩級反滲透裝置，其中一級反滲透脫鹽水進入二級反滲透處理，經過處理后才能進入初級混床中。根據該企業提供的資料數據顯示，一級反滲透脫鹽水每小時會排放20m3到廢水處理系統中。

3.2 工程單元設備

預處理單元中主要涉及三個過濾器，分別為核桃殼、高纖維、活性炭。超濾單元主要采用的是Norit-SXL-225FSFCPVC反滲透膜元件，模分離孔徑為20～26nm。為了保證超濾效果，設置了超濾膜組件26支。反滲透單元中采用的是陶氏BW30-400增強型低污染的反滲透膜元件，分離皮層采用的是芳香聚酰胺，項目設計的反滲透裝置回收率為70%～75%。除了上述內容之外，催化氧化單元中涉及了臭氧系統、催化氧化系統兩個方面，其中臭氧系統中含有富氧機以及臭氧發生器，而臭氧系統中還包括臭氧發生器以及變壓吸附制氧機用于保證處理工藝穩定開展。

3.3 工程項目實施

過濾器預處理+雙膜+反滲透濃水催化氧化工藝，首先要將一級反滲透排放出來的濃水進行收集，讓其流入到過濾器中，經過加藥預處理，然后讓濃水回收用反滲透系統進行再濃縮。合格的產水回流到原水池內或者除碳水箱回用。因為采用了雙模處理工藝，所以在實際應用的過程中，需要根據項目中的濃水指標，確定具體的濃水回用反滲透膜。最終選擇了一種pH范圍更廣、抗污堵性更強的反滲透膜。具體改造情況如下：

第一步，增加反滲透濃水收集槽一臺，利用其收集排放到工業污廢水池的中的一級反滲透濃水。第二步，增加反滲透濃水回收裝置一套，利用該裝置實現反滲透濃水的回收再利用，一級反滲透濃水通過預處理和反滲透處理單元，回收率可以到達50%～60%。第三步，對原水儲存罐以及工業污廢水池的入口管理進行修改，將新增設備接入到工業廢水池和原水儲存罐中。第四步，增加阻垢加藥系統，利用這一系統避免雙反滲透膜便面出現結垢情況，保證回收系反滲透膜正常運行。第五步，恢復原位在線清洗裝置，實現對雙反滲透膜的在線自動化學清洗，以此降低工藝成本。在完成上述幾個步驟后，就可以將其接入到原有的純水控制系統中，將其作為純水系統的一部分。

3.4 工程項目情況

該企業項目總設備的費用為41萬元，在應用這一反滲透濃水處理工藝后，每小時可以減少濃水排放量達到10m3，一年就可以節約86400m3，節省水費43.2萬元。不僅如此，在使用這種處理工藝前，純水制備和廢水處理工藝都還需要使用到化學品藥劑等，在應用后，分別為純水站和廢水站節約了3.5萬元、3.44萬元。

4 結語

綜上所述，反滲透濃水處理工藝和再利用方式是當前電子化工企業發展過程中的研究重點，是科學合理的處理工藝。這種處理工藝在一定程度上也優化了純水處理工藝，不僅可以使整個純水系統穩定性增強，也可以使電子化工企業抗波動能力增強，在實際應用中，具有非常重要的作用。