海水淡化浓盐水反渗透浓缩技术探析

海水淡化浓盐水反渗透浓缩技术探析

张建中，钟艾阳，张晓阳，赵浩华

中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，311100

摘要:随着浓盐水淡化技术的不断发展，浓盐水可以采用相同的工艺处理。对不同的浓盐水工艺进行了对比，提出了采用喷雾蒸发、冷冻等工艺对浓盐水进行进一步浓缩、结晶的方法。由于它具有在空气中无垢、不腐蚀污染设备、利用自然能节省能源等优势，将是处理高浓度海水的最好途径。

关键词：海水淡化；浓盐水；反渗透浓缩技术

引言

近年来，随着我国海水淡化行业的迅速发展，沿海地区的淡水资源越来越匮乏，污染问题也越来越突出。目前，国内外海水淡化工程大多采用直接或混合稀释方式进行处理，因此，有关研究人员已开始关注海水淡化浓盐水技术。而随着海水淡化规模的扩大，大量高浓度海水的排放将会对海洋环境造成严重的污染，因此，实施高浓度浓盐水的资源化与减量排放是一种行之有效的方法。将海水淡化浓盐水反渗透浓缩技术结合起来，既能解决浓盐水的排放，又能提高海盐的产量。

1高效膜浓缩技术概述

针对和顺化工的中水，为了减少后续零排放的投资规模，一般都需要采用膜浓缩进行减量化，就目前的常规工艺而言，此类废水技术回收率较低。采用反渗透浓缩工艺，可有效应对废水中各种化学组分的变化，在高回收率条件下稳定运行，反渗透浓缩工艺可显著减少送入液体零排放系统的进水量，从而大大减少设备的投资和运行费用。高效膜浓缩技术工艺，在多年运行常规双膜回用工艺和HERO(高效反渗透)的基础之上，进行了多项技术的改进和发展。反渗透浓缩工艺包括：软化澄清+过滤+离子交换+脱气+超滤+反渗透系统。

该工艺特点如下：(1)反渗透装置在弱碱性条件下运行，大幅降低碱的消耗量，而氨氮也能得到一定的去除；(2)反渗透装置通过定期采用高pH值的冲洗水来进行清洗，可轻松去除有机物或硅形成的污堵，可有效控制有机物及微生物的污染，不会产生无机盐和有机物混合垢层；(3)可允许一定量的硬度进入反渗透系统，运行条件非常宽松，运行人员可轻松进行操作。长期运行COD经浓缩后可造成膜污堵，实际上有机物、生物对膜的污染是需要一定时间积累的，在膜浓缩装置连续运行一段时间后(约4~8h)，膜的表面会有少量的有机物污染，此时在进水中投加强碱，将进水的pH值升至10.5~11.8，采用大流量、高pH值的进水对膜表面冲洗十几分钟，可将膜表面累积的有机物、胶体等去除。冲洗完成后，停止加碱，将进水压力提升，膜浓缩装置重新投入运行。这种运行方式既可克服常规反渗透的生物污染、有机物污染、无机物结垢和胶体污堵，又可克服在碱性条件下运行反渗透产生的消耗大量碱、而氨氮无法去除的缺点。在系统实际运行过程中，如果进水COD较低，可适当的降低加碱的频率。反渗透浓缩系统即使在90%的回收率条件下，其化学清洗的周期也将达到3~6个月。因为这种系统在设定条件下，反渗透系统运行相当稳定、可靠，从工艺上根本解决了反渗透装置污染与结垢问题。

2海水淡化浓盐水反渗透浓缩技术

2.1以排放为目的

2.1.1单独处理排放

高钙镁离子、高硬度是海水淡化浓盐水反渗工艺中存在的问题。一般情况下，只要进行简单的软化处理，就可以达到排放标准。在软化过程中，加入石灰、纯碱等，使之与浓盐水中的钙、镁等物质发生化学反应，形成碳酸盐沉淀，同时将其排出，从而降低了水的硬度，减轻了对环境的影响。

2.1.2混入其他废水共同处理

对大多数生产单位而言，除生产车间产生的海水反渗透浓盐水外，还会产生其他各类污水。比如生产过程中产生的生产废水、工厂生活污水等。将每种污水分类，分别进行处理通常是不经济的。所以大多数公司都会将这些特殊的污水进行分流，然后再进行混合。海水淡化浓盐反渗工艺的水质是高硬度、高含盐量，而浊度和COD等主要污染物的含量较低。采用海水反渗透法将浓盐水与其他污水混在一起，对污水进行稀释和调整，从而减少污水处理系统的污染负荷。有的企业的废水中含有大量的碱性物质，如碳酸钠、氢氧化钠等，这些碱能与海水中的钙、镁发生化学反应，从而使水的硬度下降。

2.2以减量化为目的

减量是指RO系统本身，只要设计得好，生产出的水质量比较稳定，就可以保证系统中的浓盐水达到最优。在反渗透工艺的设计中，采用了两种方式降低浓缩液的产出率。一种方法是提高流动通过反渗透膜装置的长度，另外一种方法是使浓盐水回流。

提高通过反渗透膜装置的水流长度。当海水通过反渗透膜单元时，海水会通过隔膜，将浓盐水与淡水进行分离。从理论上讲，通过薄膜单元的水越多，就可以获得更多的淡水和更高的回收率。由于便利性和标准化等问题，目前市面上各种薄膜元件的长度和尺寸都已经确定，但是可以根据工艺要求将其串联起来。而且，因为流速和压力的降低，膜片也不能太长，必须采用分段式，也就是多片膜片的串联。在保证出水水质和系统稳定性的情况下，通过在反渗透设计中适当地增加段数，降低浓盐水的产生量，提高系统的回收率。

但是，膜系统的伸长，就要求提高膜的推力，也就是要提高泵的功率，或增加泵的数目。这就导致了系统的设备投资和运营费用的增长。

浓盐水回流：所谓的“浓盐水回流”，就是将RO系统中的浓水排出，与进水混合，然后再进入膜组件中进行反渗透，为提高RO的回收率提供了一种行之有效的方法。特别是在系统出水量少、水流不能通过12m的膜片装置时，更是如此。然而，随着浓盐水的回流，进入水中的污染物浓度增加，增加了反渗透系统的结垢危险，需要对其进行有效的操作控制与管理。若生产单位采用的RO系统，其进水质量稳定，超过设计指标，处理能力仍有一定的剩余，可以考虑采用此技术进行系统的改造。

2.3以回用为目的

从反渗透原理及国内外大量实例来看，即使采用了合理的反渗透系统，使其回收率达到最优，也要有25%以上的浓度。对于钢铁、化工等大型企业，其生产的高含盐量，一小时可达数百吨。如果将其作为污水进行处理，将会造成巨大的能源、水资源的浪费。因此，寻找一条合理的循环利用方法，实现污水置换部分淡水，既有实际意义，又有较大的环境效益。水处理技术的选择决定了污水处理项目的成功与否，其处理技术的合理性与处理效果、运行稳定性、投资、运行成本、管理水平有关。所以，在水处理系统的选择上，必须根据企业的具体条件，充分考虑各个影响因素，选择合适的废水处理技术，以使其达到最佳的处理效果，并取得最大的经济、社会和环境效益。结合生产实际，在保证工艺条件的前提下，既能满足生产的要求，又能满足生产的实际需求。

结束语

浓海水在蒸馏浓盐水时，由于原低值海水的存在，导致各个阶段的海水浓度呈稳定的升高趋势。所以，在利用浓海水蒸馏浓盐水时，应事先加盐或提前通风，以增加盐分的利用率。而浓海水脱盐工艺中，因海水淡化而造成的藻类、细菌、浮游动物、原生动物等浮游生物群落的变化，以及各种设施、管理设计等因素的作用，尚待进一步探讨。

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