环保水处理类反渗透浓盐水处理研究

环保水处理类反渗透浓盐水处理研究

金少波1杨晓秋2周琪3

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1浙江绿维环境股份有限公司；2湖州市吴兴区环境和应急事故调查中心；3浙江绿维环境股份有限公司

摘要：反渗透膜技术广泛应用于苦咸水和海水淡化等领域，所产生的大量的浓盐水对环境造成很大的威胁。介绍了反渗透浓盐水的水质特点及处理方式，主要包括反渗透浓盐水的直接或间接排放和再利用两大类。通过实践证明，科学合理地选择回收和再利用反渗透浓盐水具有很好的经济效益和社会效益。

关键词：反渗透；浓盐水；处理

目前，国内反渗透膜工业应用的最大领域仍为大型锅炉补给水、各种工业纯水以及苦咸水和海水淡化，饮用水的市场规模次之，电子、半导体、制药、医疗、食品、饮料、酒类、化工、环保等行业的应用也形成了一定规模。

反渗透技术具有能耗低、运行操作简便、运行费用经济等突出优点，是21世纪脱盐领域的主要技术之一。随着制膜技术的改进、能量回收系统的开发、预处理技术的改进以及对高低盐度进水的广泛适用性，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。据有关方面统计，2009年全球反渗透海水淡化总产能就已达到1.5×107m2/d。但在制取优质脱盐水的同时，进水中的杂质被极度浓缩。如果得不到妥善的外理反渗透水被直接排放，必然会对土壤、地表水、海洋环境等产生不利影响。在水资源匮乏的今天，根据实际情况，科学合理地选择浓盐水处理方法，回收和再利用这部分反渗透浓盐水具有很好的经济效益和社会效益。

一、反渗透浓盐水特点

反渗透浓盐水水量、水质受到进力水质、回收率、预处理中使用的阻垢剂、反渗透膜清洗时使用的清洗剂等因素的影响，其中进水水质对浓盐水的性质起主要决定作用，而过程中因为添加的浓度相对较低（一般小于10mg/L），所以添加的化学物质对其影响较小。反渗透浓盐水中的污染物主要有溶解性有机物（D0M）和总溶解性固体（TDS），其中DOM中对人类和环境危害重大的污染物有内分泌干扰物、药物病原菌；TDS主要成分为CL、HCO3、Ca2+、Mg2+、Na+等。

反渗透浓盐水通常具有较高的压力，根据生成压力看，分为：高压反渗透（5.6-10.5MPa）、低压反渗透（1.4-4.2MPa）、超低压反渗透（0.5-1.4MPa）。

二、反渗透浓盐水的处理方式

（一）直接或间接排放

1.将浓盐水直接排入海洋。处理反渗透浓盐水最高效、廉价，是最常用的方法是将反渗透浓盐水直接排入海洋。但海洋对排放物的消纳能力是有限的，无法消纳的高浓度的浓盐水和淡化过程中引入的化学物质，直接排入海洋可能对排放口周围的海洋环境及生物造成伤害，或对水源产生污染。此外，浓盐水可能快速沉入海底并危害敏感的深海环境，影响大小取决于排放地的水力及地理因素、海测学、波浪、水流、海水深度等的。因此，将反渗透浓盐水排放口设在远离海岸的地方，会减小其对海岸乃海洋的环培风险。洗择排放地，要充分考虑排放口周围海水的水力、环境、气候等特征，还可以采用一些特殊设计，如扩散器来加快稀释、分散，避免浓盐水聚集或沉入海底。若利用潮汐周期规律排放浓盐水，稀释扩散效果更好，但浓盐水的储存需要专门的储存池，只适用于小型海水淡化厂。

2.排入地表水或污水处理系统。将反渗透系统浓盐水排入地表水体，浓盐水对地表水体水质的影响是首要关心的问题，是否要在排放前对浓盐水进行处理，需要排入地表水体的水质。因此，该方式适用于浓盐水排放量不是很大的反渗透系统。间接排入地表水体，在确保不会对地表水体产生不利影响基础上，通过将反渗透系统浓盐水与处理后的污水或雨水进行混合后，才可将浓盐水直接排入地表水体。排放口的设置应科学合理，排放口的水域水深大多在10-300m、水深、流速快、交换能力强的水域排放，也可使用扩散器来加快稀释。

反渗透浓盐水也可排入市政污水体系，与城市污水混合后通过污水处理厂进行处理。此方式，仅适用于浓盐水排放量小的反渗透系统，因为大流量的浓盐水会影响污水处理厂生物处理工艺的运行稳定，甚至超出处理能力。

3.排入蒸发塘。蒸发塘一般设在气候炎热、蒸发量高、降水量少而且有足够廉价土地的地区。在合适的气候条件下，可以有效利用充足的太阳能，将反渗透浓盐水储存在蒸发池中让其蒸发。蒸发塘一般要经过防渗透衬里处理和放溢流处理口，这样就不会讲入地下水和地表。蒸发残余固体要定期清理，送到垃圾填埋场处置。中东地区一些国家，采用蒸发塘来处理浓盐水。

4.深井注射。深井注射是连续处置大量反渗透浓盐水的一种简单有效的方式，但实施深井注射的过程非常复杂，成本较高。深度通常为13000~200（0m，这一方法实践多年，例如在美国有超过800个深井用于注处理各种有毒有害废水，包括海水淡化反渗透浓盐水田。深井注射对地理条件的要求相当特殊，设计和施工方面的要求也很高。选择注射井的地点一方面必须地震学上稳定、有高度渗透的、面积广泛的注射区、不危及矿物资源等；另一个方面，必须与适于饮用的地下含水层相隔离，所以注射位置要低于所有邻近的含水层，岩土的透射性要相对较高以便于注射；需要探明选址地含水层的深度，分析岩土结构并进行打压试验等大量的试验、探查和模拟工作。因此，深井注射的处理方式应慎重选择。

（二）综合利用

1.余压回收利用浓盐水。无论是海水淡化和苦咸水淡化，操作压力高，回收率低，大部分能量因浓盐水放空而没有利用，从节能和经济性角度考虑这部分能量回收十分重要。通常具有较高的压力，尤其是目前国内的反渗透海水淡化公司的水力透平QIIC）和ElRI公司的旋转式压力交换器（PX）两种形式。如西班牙Canar|Islands海水淡化厂，通过使用水力透平，整套海水化系统的能耗成本下降了40%。

2.作为太阳池的储热介质。大型反渗透海水淡化厂浓盐水排放量大，可考虑将浓盐水作为太阳池下对流层的储热介质，建造人工太阳池，使底层水温达到70-100℃，应用这项技术，用来发电、供暖及盐田化工生产，已达到工业化实用阶段。以色列和阿拉伯海湾地区已广泛将大规模海水淡化厂和太阳池合建，经济效益明显。

3.回收用作生产用水。根据生产工艺不同，反渗透浓盐水可结合实际综合利用。国内大多经浓盐水用作过滤器反冲洗水、循环冷却水、厂区除尘、除渣水等，或经简单处理后混入原水回收，提高浓盐水回流回收率。

4.资源化利用。采用太阳池、电渗析或自然蒸发等方法制盐和提取化工原料，海水淡化浓盐水其温度和盐度都较高，有效利用资源，还可以创造一定的经济效益。反渗透海水淡化后的浓盐水，进行预处理后，再进行适当的勾兑，可用于珍贵海产品的人工养殖，如用于养殖螺旋藻和罗非鱼等。反渗透浓盐水还可用于灌溉，但是一般受浓盐水水质的限制，以及植物的耐受程度，有些盐土植物可承受高于3500mg/L。的盐度，此外，还要考虑浓盐水对土壤、周围地表水及地下水系统的影响

三、其他处理方法

芬顿法。利用反渗透浓盐水含盐量高，导电性能好的特点，用芬顿法去除浓盐水中的有机物，电解完成后加入混凝剂，处理后的浓盐水可作为反渗透系统的进水重新利用。

膜蒸馏。研究表明，采用膜蒸馏技术回用反渗透浓盐水在技术上是可行的，在常压下利用温差将浓盐水尽可能的回收甚至结晶化。通过构建反渗透-膜蒸馏集成系统，可使总产水率达95%以上。

结语：21世纪，水资源已成为一种稀缺资源，水资源问题已成为关系到各个国家经济、社会可持续发展和长治久安的重大战略问题。可以预见，随着越来越多的苦咸水和海水淡化、纯水制备、废水处理等反渗透技术的应用，大量的浓盐水势必会对环境造成很大的威胁。因此，充分展开对反渗透浓盐水的处理和再利用技术研究，浓盐水的有效利用，会创造一定的经济效益，最终实现淡水的无害化、资源化。

参考文献：

[1]陈丽娜,吴朝阳,江英姿.反渗透浓盐水零排放处理工艺技术[J].建材与装饰,2018(13):136-137.

[2]秦海生,石晓琳,陶伟,董军.环保水处理类反渗透浓盐水处理研究[J].化工管理,2016(26):310.

[3]陈海斌.煤化工反渗透浓盐水处理和回用的探讨[J].神华科技,2012,10(04):86-89.

[4]赵欣梅,王万福,张晓飞,刘鹏.炼化浓盐水处理与资源化工艺探讨[J].油气田环境保护,2011,21(01):11-14+60.