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膜蒸馏技术处理RO浓水的分析现状与进展.pdf

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【Word版本下载可任意编辑】 膜蒸馏技术处理RO浓水的分析现状与进展 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开 展了总结分析，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，并对其应用前景开展了展望。 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，主 要用于水的软化和脱盐。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。 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。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 1/8 【Word版本下载可任意编辑】 盐、直接排放等途径。 1.1回流法 对RO浓盐水开展回流可提高回收率，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。 Figueruelo的试验说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。 1.2综合利用 RO浓盐水可以开展资源回收，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。。 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 2/8 【Word版本下载可任意编辑】 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 盐水被浓缩到达近零排放。 Elimelech等以混合铵盐溶液为驱动液，利用正渗透膜 浓缩浓盐水开展研究，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 的截流率可到达95%以上。 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 进一步筛选改良。 1.3.2冷冻法 利用冷冻法浓缩浓盐水的原理是在浓盐水结冰的过程 中，能够产生盐水分离的现象，大量的盐分被排出在冰晶以 外，这样就到达了浓盐水浓缩的目的，但还须和离心法、融 冻法等结合才可使高浓度盐水易从冰晶中排出。张宁等以原 浓盐水的盐度为5.2%为原料对冷冻法开展了研究，研究结 果说明在-20℃下冷冻，离心冷冻后盐度可达0.5%，占原体 积的40%，而二价离子含量如Ca、Mg等同时下降，工艺 3/8 【Word版本下载可任意编辑】 流程图如图2所示。 图2***海水淡化厂的冷冻法处理浓盐水流程 近两年，李凭力等利用冬季的自然冷能对雾化冷冻脱盐 技术开展了研究，结果说明利用该技术海水的脱盐率能到达 88.63%，并且在冬天利用自然界的冷能开展喷雾分离盐水 使冷冻法处理浓盐水技术成为节能环保的技术。 1.3.3喷雾脱水法 喷雾脱水的技术原理是使浓盐水通过雾化喷头，形成微 米大小的雾滴喷入干燥塔内，与干燥塔内的热空气相