反渗透浓水的处理工艺在纯水制备中的应用

2019-03-05李海玲北京九章环境工程股份有限公司

节能与环保 2019年9期

文_李海玲北京九章环境工程股份有限公司

现在，纯水的使用量不断提高，反渗透工艺在纯水制备工艺中发挥着更加重要作用，不仅操作便捷，同时经济成本也相对较低，成为纯水制备中的主要技术。但是反渗透工艺在实际应用的过程中会生产浓水，直接排放会对周围生存环境产生负面影响，因此要加强对反渗透浓水处理工艺的研究，以实现纯水制备的生态化发展。

1 纯水制备的发展现状

纯水制备是电子化工行业中的关键环节，但是从目前发展情况来看，实现纯水制备面临较大的困境，主要体现在三个方面：用水成本、污染物减排、排放提标。随着生态环境保护政策不断落实，在实际发展发过程中，国家制定的污染排放标准不断提高，如果纯水制备中产生的反渗透浓水水质无法满足排放要求，那么纯水制备也会受到影响。要满足反渗透浓水的排放指标，首先就要降低COD指标，近几年来，环境管理水平不断提高，达标排放形势日益严峻，因此必须要对反渗透浓水处理工艺进行研究，以此实现技术上的突破。反渗透处理工艺可以实现高效脱盐，这种技术在纯水制备的过程中得到了广泛应用，但是在生产过程中，每生产3份纯水，就会产生1份浓水，浓水中的有机污染物被浓缩了4倍，想要实现降解存在较大的困难。反渗透浓水具有以下几个特点：第一，有机物污染浓度较高，一般在120～200mg/L之间；第二，可生化性差，残留的有机污染物中存在生物抑制成分；第三，无机盐类含量较高，电导率较大。受到上述3方面的影响，反渗透浓水的处理难度较大，想要在保证技术经济性的同时，实现高效高质处理较为困难。

2 反渗透浓水处理工艺发展现状

2.1 传统的反渗透浓水处理工艺

国内传统的反渗透浓水处理工艺有很多，常见的反渗透浓水处理工艺有4种，分别为：回流法、回用作生产用水、资源化利用、蒸馏浓缩。这4种处理工艺在实际发展过程中，各具优劣，其中回流法可以有效提高回收率，但会对膜的寿命产生影响，且成本较高；回用作生产用水操作便捷高效，但如果浓水中含有需要优先控制的污染物，就要慎重使用；资源化利用就是将反渗透浓水用于制盐，以节约盐田，缩短晒盐周期，此外，在完成预处理后进行适当勾兑，可以更好的用于海产品养殖。除此之外，蒸馏浓缩方法的回收率高达95%，但是目前并没有形成相对较优的疏水微孔膜，因此应用范围较少。比如：海晶化工集团就使用了回流法，按照1：3的比例混入原水，回收率在75%～80%，而中铝山东分公司采用的是生产用水，成功实现了浓水回收。此外舟山某海水淡化厂，利用能量回收机对浓水进行处理后，将其应用到养殖、制盐等活动中。

2.2 新时期反渗透浓水处理工艺

为了进一步提高处理效果，新时期反渗透浓水处理工艺利用高级氧化技术中臭氧氧化法以及电化学氧化法，来有效降解RO浓水中的COD，通过这种方式不仅可以有效降低能耗和成本，也可以将反渗透浓水中的污染物去除。

第一，臭氧预氧化+臭氧多相催化氧化工艺。先利用臭氧预氧化将反渗透浓水中的消费污染区降解，再利用臭氧多相催化氧化工艺降解复杂结构的有机物污染物。根据实际应用效果，去除率最大可以达到90%以上，去除后的水质指标远高于国家标准，且流程较短，但是会出现结构板结现象。

第二，臭氧多相催化氧化+生化工艺。臭氧多相催化氧化工艺本身还具有选择性氧化功能，因此在降解有机污染物的过程中，还会让一些有机污染物出现开环和断链的情况，以此提高反渗透浓水的可生化性。此时，利用生化工艺进一步处理反渗透浓水，在实际应用的过程中，不仅可以实现深度降解，同时可以降低臭氧投加量，降低成本，但占地问题也相对较大。

第三，臭氧多相催化氧化+活性炭吸附+超滤工艺。在完成臭氧多相催化氧化后，利用活性炭吸附反渗透浓水中残留的有机污染物，并且利用超滤工艺对水质进行最终检验。该工艺整体流程简单便捷，更适合反渗透浓水处理，但是还需要进行后续处理，回收利用的可行性较低。

3 反渗透浓水处理工艺在纯水制备中的具体应用

3.1 工程案例概况

以浙江某电子化工企业为例，针对反渗透浓水的特点，确定应用过滤器预处理+双膜+反渗透浓水催化氧化的工艺对污水进行深度处理。该企业原有的工艺流程中含有两级反渗透装置，其中一级反渗透脱盐水进入二级反渗透处理，经过处理后才能进入初级混床中。根据该企业提供的资料数据显示，一级反渗透脱盐水每小时会排放20m3到废水处理系统中。

3.2 工程单元设备

预处理单元中主要涉及三个过滤器，分别为核桃壳、高纤维、活性炭。超滤单元主要采用的是Norit-SXL-225FSFCPVC反渗透膜元件，模分离孔径为20～26nm。为了保证超滤效果，设置了超滤膜组件26支。反渗透单元中采用的是陶氏BW30-400增强型低污染的反渗透膜元件，分离皮层采用的是芳香聚酰胺，项目设计的反渗透装置回收率为70%～75%。除了上述内容之外，催化氧化单元中涉及了臭氧系统、催化氧化系统两个方面，其中臭氧系统中含有富氧机以及臭氧发生器，而臭氧系统中还包括臭氧发生器以及变压吸附制氧机用于保证处理工艺稳定开展。

3.3 工程项目实施

过滤器预处理+双膜+反渗透浓水催化氧化工艺，首先要将一级反渗透排放出来的浓水进行收集，让其流入到过滤器中，经过加药预处理，然后让浓水回收用反渗透系统进行再浓缩。合格的产水回流到原水池内或者除碳水箱回用。因为采用了双模处理工艺，所以在实际应用的过程中，需要根据项目中的浓水指标，确定具体的浓水回用反渗透膜。最终选择了一种pH范围更广、抗污堵性更强的反渗透膜。具体改造情况如下：

第一步，增加反渗透浓水收集槽一台，利用其收集排放到工业污废水池的中的一级反渗透浓水。第二步，增加反渗透浓水回收装置一套，利用该装置实现反渗透浓水的回收再利用，一级反渗透浓水通过预处理和反渗透处理单元，回收率可以到达50%～60%。第三步，对原水储存罐以及工业污废水池的入口管理进行修改，将新增设备接入到工业废水池和原水储存罐中。第四步，增加阻垢加药系统，利用这一系统避免双反渗透膜便面出现结垢情况，保证回收系反渗透膜正常运行。第五步，恢复原位在线清洗装置，实现对双反渗透膜的在线自动化学清洗，以此降低工艺成本。在完成上述几个步骤后，就可以将其接入到原有的纯水控制系统中，将其作为纯水系统的一部分。

3.4 工程项目情况

该企业项目总设备的费用为41万元，在应用这一反渗透浓水处理工艺后，每小时可以减少浓水排放量达到10m3，一年就可以节约86400m3，节省水费43.2万元。不仅如此，在使用这种处理工艺前，纯水制备和废水处理工艺都还需要使用到化学品药剂等，在应用后，分别为纯水站和废水站节约了3.5万元、3.44万元。