反渗透浓水排放与利用研究
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一 、浓 水 特 点 反渗透浓水通常具有较高的压力： 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） 。
（ １．郑 州 大 学 水 利 与 环 境 学 院 ２．中 国 纺 织 工 业 设 计院）
由于反渗透装置对进水水质要求严格， 原水通常需 要 经 过 普 通 快 滤 池 、多 介 质 过 滤 器 、臭 氧 活 性 炭 过 滤 器 、 微滤器等预处理工序才能满足该装置的进水水质要求， 因 此 悬 浮 物 含 量 少 、浊 度 低 、几 乎 不 含 有 机 污 染 物 质 。反 渗透浓水水量、水质受到的影响因素有 ： 进水水质、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。其中进水水质对浓水的性质起主要决定作用， 而过程中添加的化学物质的影响较小， 因为添加的浓度 相对较低（ 一般小于 １０ｍｇ ／Ｌ） 。
参考文献： ［１］ 中 国 科 学 大 连 化 学 物 理 所 ， 北 京 印 染 厂．化 学 物 理 方 法 处
理印染废水［Ｍ］．科学技术文献出版社， １９７９． ［２］ 严瑞主编．水溶液性高分子［Ｍ］．化学工业出版社．１９９８．
河南科技 ２００８．９ 上
６５
ＥＣＯ－ ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴ 生态环境
编号
项目
１
２
ＰＶＡ 用
１
２
量（ ｇ ／ｌ）
ＰＨ
７
７３４ ３４ ７７源自５６５６
７
７
凝结剂比 １０： １ １０： １ １０： １ １０： １ １０： １ １０： １
加热温 ３５ ３５ 度（ ℃）
３５ ３５ ３５ ３５
去除率％ ５．９ １０．２ ２０．１ ２５．７ ５８．４ ５９．６
沉淀现象 少量不 少量块 少量块 少量块 大量块 大量块 成形物 状软物 状软物 状软物 状物 状物
５．蒸发处理。蒸发池在蒸 发 量 高 、降 雨 量 少 而 且 有 足 够 廉 价 土 地 的 地 区 是 一 种 比 较 实 用 的 处 置 方 法 。在 合 适的气候条件下， 有效利用充足的太阳能， 将浓水储存 在蒸发池中让其逐渐蒸发， 定期清理残余固体并送到垃 圾 填 埋 场 处 置 。蒸 发 池 如 果 建 造 不 合 理 浓 水 会 渗 透 入 地 下， 造成水体污染。因此， 蒸发池一般要有严格的防渗漏 衬里处理和防溢流处理， 以保证浓水不会排放到地下水 和地表水水体中。
以废治废， 不但可以降低其处理难度， 也可以降低处理 费用， 取得可观的经济社会效益。
４．深 井 注 射 。浓 水 的 另 一 个 处 理 方 法 是 通 过 深 井 注 射 把 它 排 入 地 下 ， 深 度 通 常 为 １３００～２０００ 米 ， 这 一 方 法 已实践多年， 例如在美国有超过 ８００ 个深井用于注射处 理各种有毒有害废水， 包括海水淡化反渗透浓水。通过 深井注射来处理浓水成本很高， 因此在其它方法都不可 行的情况下才可考虑采用。
２．对 浓 水 进 行 二 次 开 发 利 用 。 （ １） 余压回收利用。浓水通常具有较高的压力， 尤 其是如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。目前应用较多的有 水 力 涡 轮 增 压 器 、功 交 换 器 和 压 力 交 换 器 。 国 内 某 公 司 开发的 ＨＳ２０ 型能量回收机能量回 收 率 可 达 ９３％以 上 ， 并已应用于小型锅炉的脱盐水处理。 （ ２） 作为太阳池的储热媒质。在浓水排放量大的情 况下， 尤其是海水淡化厂， 考虑将反渗透浓水作为太阳 池 下 对 流 层 的 储 热 媒 质 ， 可 充 分 实 现 废 物 利 用 、变 害 为 宝。最上层称为上对流层； 最下层称为下对流层， 其最高 温 度 可 达 １００℃左 右 ； 中 间 层 称 为 非 对 流 层 ， 是 太 阳 池 的关键部分， 其盐溶液的浓度是随着池深呈梯度增大 的， 因而它的密度也是呈梯度增加的， 这样它就能有效 地防止下层池水由于温度升高而产生的竖直方向的自 然对流， 因而可以使得下对流区的温度比上对流区的温 度高， 从而达到收集和储存太阳能的目的。目前大量采 用海水淡化的国家和地区如以色列， 阿拉伯等， 已广泛 将太阳池与大规模海水淡化厂合建， 经济效益明显。 ３．直 接 结 合 生 产 工 艺 状 况 综 合 利 用 。影 响 反 渗 透 浓 水 综 合 利 用 的 主 要 问 题 是 硬 度 、重 碳 酸 盐 和 硫 酸 盐 等 离 子的含量很高， 其可生化性差、处理难度高， 如何降低及 合 理 控 制 这 些 有 害 物 质 是 能 否 回 收 利 用 的 关 键 。如 果 能 够结合生产工艺， 将反渗透浓水与其它废水综合治理、
提 高 反 渗 透 的 操 作 压 力 。操 作 压 力 提 高 会 带 来 新 的 问题， 除装置的耐压问题外， 必须研制开发能耐更高压 力的膜和组件及解决因回收率提高带来的成垢离子结 垢沉淀问题， 实际中很少采用。
适当降低原水的渗透压， 采用高脱盐率的反渗透膜 与纳滤膜技术结合， 降低反渗透过程中膜面的渗透压。 研究表明， 此工艺可以在不提高操作压力的条件下， 可 使 反 渗 透 海 水 淡 化 的 回 收 率 从 目 前 的 ３５～４０％提 高 到 ６０％以 上 。
３．聚乙醇淀粉混合浆料废水浓度低于 ０．５％时， 在较 低的剪切速率下可以视为牛顿流体， 应利用牛顿流体的 特性来处理低浓度废水。
４．当高分子聚合 物 聚 乙 烯 醇 与 淀 粉 混 溶 时 ， 其 混 溶 组分在显示出原聚乙烯醇水溶液所不具备的特性同时， 也丧失了原有的一些特性， 如对硼砂的敏感性， 盐类的 容忍度等。因此在处理这类废水时， 应根据混合浆料的 特性来制定处理工艺， 要有针对性， 以达到简单易行的 目的。
二 、浓 水 处 理 方 法 过去大量海水淡化厂的反渗透浓水被直接排入海 洋。人们通常认为相对于浩瀚的海洋来说， 反渗透浓水 是极微小的一部分， 它们不会对海洋环境造成很大影 响。但海洋对排放物的消纳能力并不是无限的， 高浓度 的浓水和过程中引入的化学物质可能对排放口周围的
表 ２ 混溶后浆料废水的凝结沉淀实验结果
ＥＣＯ－ ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴ 生态环境
反渗透浓水排放与利用研究
吴连成 １ 郑 斐 ２
近年来随着反渗透膜质量的提高和价格的不断降 低， 反渗透应用的发展速度很快， 已广泛应用于国民经 济的各个领域。但必须注意的是， 在制取优质脱盐水的 同时， 进水中的杂质被高度浓缩。如果反渗透浓水得不 到妥善的处理而直接排放， 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水处理方法， 回收和再利用这部 分反渗透浓水具有很好的经济效益和社会效益。
性， 其起泡机理与低分子表面活性剂相同。但该特性因 其分子结构的影响而比一般低分子表面活性剂弱的多。
另一方面， 变性淀粉类高分子表面活性剂是通过化 学改性引入各种离子基或长链烃基， 使之在具有增稠分 散和稳定等功能的同时， 亦具有降低溶液表面张力的作 用。由表面活性剂的基本性质可以推断， 当聚乙烯醇与 变性淀粉混溶， 两种物质的表面活性呈现出叠加效应， 表面张力进一步降低， 其表现为浆料废水分散体的稳定 性的加强， 由此降低了 ＰＶＡ 去除效率。
当然， 高分子表面活性剂的溶液性质非常复杂， 特
别是与水溶性树脂混合后， 会有多种机理同时作用。 三 、结 论 １．本方法对纯聚乙醇浆料废水的处理效果非常明显，
效率也非常高。不仅能最大限度的减少废水中的 ＣＯＤ 排 放量， 还能极大的提高资源利用效率， 属于企业节能减 排的一个很好的清洁生产方案。
２． 本方法对 聚 乙 醇 淀 粉 混 合 浆 料 废 水 的 处 理 效 果 在低浓度时明显降低。
海洋生物造成伤害。因此， 直接将浓水直接排入海洋正 逐步受到限制。
对于中小型反渗透装置， 将浓水直接排入市政污水 处理系统也很常 见 。 但 浓 水 中 过 高 的 ＴＤＳ 对 污 泥 生 长 有不利影响， 因此排放之前应得到市政部门及污水处理 厂的许可。
１．减量化。回收率对浓水产量影响较大， 可通过提高 回收率来降低浓水产量。浓水产量 Ｑｒ＝Ｑｆ（ １－ Ｙ） 。浓缩倍 率 ＣＦ＝Ｉ（／ １－ Ｙ） ， 其中 Ｑｆ 为进水流量； Ｙ 为回收率。由上面 公式可以得出： 回收率越高， 浓水产量 Ｑｒ 越低， 浓缩倍率 ＣＦ 越高。
６６ 河南科技 ２００８．９ 上
６．其 他 处 理 。 （ １） 中水回用或工业重复利用。目前， 将反渗透浓 水 用 作 中 水 回 用 冲 厕 、道 路 清 扫 、城 市 绿 化 、车 辆 冲 洗 、 建筑施工等较为常见， 但该方法需要慎用。 （ ２） 用于灌溉和养殖。浓水可用来灌溉盐土植物， 这些植 物 可 承 受 高 于 ３５０００ｍｇ ／Ｌ 的 盐 度 ， 但 其 对 土 壤 的盐化作用要保持在一个可接受的水平， 对地下水和地 表水的潜在危害也应保持最小。 三 、结 论 分析认为解决反渗透浓水排放与利用主要采用的 有 ３ 种方案： 一类是直接排放和深井注射， 如排入海洋、 地表水、污水处理系统等； 第二类将浓水进行再利用， 如 余压利用、太阳池储热媒质、灌溉、养殖、中水回用等； 第 三类将浓水中盐分去除， 如结合生产工艺与含碱废水的 混合沉淀等。第一类方案没有彻底解决问题， 只是将存 在的污染转化到环境当中， 当环境的自净能力有限和对 排放水质有要求时， 不宜直接排放； 深井注射对地下环 境的潜在危害尚存在争论且成本较高， 在其它方法都不 可 行 的 情 况 下 才 考 虑 采 用 。第 二 类 方 案 可 有 效 利 用 资 源 并创造一定的经济效益， 是浓水回收利用的方向。第三 类方案将浓水中盐分去除， 解决了反渗透浓水外排污染 环境问题。 通过以上分析提出反渗透浓水的排放与利用方案 为： 首先考虑利用浓水作为储热媒质与太阳池合建， 其 次考虑蒸发池； 中小型反渗透装置浓水直接作为中水回 用或与其他处理过的废水混合稀释回用； 政策允许的情 况 下 可 将 浓 水 直 接 排 放 海 洋 、地 表 水 体 或 市 政 污 水 处 理 系统； 在处理成本允许的情况下， 少量浓水考虑蒸发池、 电凝聚－ 气浮等处理， 大量浓水考虑深井注射。
（ １．郑 州 大 学 水 利 与 环 境 学 院 ２．中 国 纺 织 工 业 设 计院）
由于反渗透装置对进水水质要求严格， 原水通常需 要 经 过 普 通 快 滤 池 、多 介 质 过 滤 器 、臭 氧 活 性 炭 过 滤 器 、 微滤器等预处理工序才能满足该装置的进水水质要求， 因 此 悬 浮 物 含 量 少 、浊 度 低 、几 乎 不 含 有 机 污 染 物 质 。反 渗透浓水水量、水质受到的影响因素有 ： 进水水质、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。其中进水水质对浓水的性质起主要决定作用， 而过程中添加的化学物质的影响较小， 因为添加的浓度 相对较低（ 一般小于 １０ｍｇ ／Ｌ） 。
参考文献： ［１］ 中 国 科 学 大 连 化 学 物 理 所 ， 北 京 印 染 厂．化 学 物 理 方 法 处
理印染废水［Ｍ］．科学技术文献出版社， １９７９． ［２］ 严瑞主编．水溶液性高分子［Ｍ］．化学工业出版社．１９９８．
河南科技 ２００８．９ 上
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ＥＣＯ－ ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴ 生态环境
编号
项目
１
２
ＰＶＡ 用
１
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量（ ｇ ／ｌ）
ＰＨ
７
７３４ ３４ ７７源自５６５６
７
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凝结剂比 １０： １ １０： １ １０： １ １０： １ １０： １ １０： １
加热温 ３５ ３５ 度（ ℃）
３５ ３５ ３５ ３５
去除率％ ５．９ １０．２ ２０．１ ２５．７ ５８．４ ５９．６
沉淀现象 少量不 少量块 少量块 少量块 大量块 大量块 成形物 状软物 状软物 状软物 状物 状物
５．蒸发处理。蒸发池在蒸 发 量 高 、降 雨 量 少 而 且 有 足 够 廉 价 土 地 的 地 区 是 一 种 比 较 实 用 的 处 置 方 法 。在 合 适的气候条件下， 有效利用充足的太阳能， 将浓水储存 在蒸发池中让其逐渐蒸发， 定期清理残余固体并送到垃 圾 填 埋 场 处 置 。蒸 发 池 如 果 建 造 不 合 理 浓 水 会 渗 透 入 地 下， 造成水体污染。因此， 蒸发池一般要有严格的防渗漏 衬里处理和防溢流处理， 以保证浓水不会排放到地下水 和地表水水体中。
以废治废， 不但可以降低其处理难度， 也可以降低处理 费用， 取得可观的经济社会效益。
４．深 井 注 射 。浓 水 的 另 一 个 处 理 方 法 是 通 过 深 井 注 射 把 它 排 入 地 下 ， 深 度 通 常 为 １３００～２０００ 米 ， 这 一 方 法 已实践多年， 例如在美国有超过 ８００ 个深井用于注射处 理各种有毒有害废水， 包括海水淡化反渗透浓水。通过 深井注射来处理浓水成本很高， 因此在其它方法都不可 行的情况下才可考虑采用。
２．对 浓 水 进 行 二 次 开 发 利 用 。 （ １） 余压回收利用。浓水通常具有较高的压力， 尤 其是如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。目前应用较多的有 水 力 涡 轮 增 压 器 、功 交 换 器 和 压 力 交 换 器 。 国 内 某 公 司 开发的 ＨＳ２０ 型能量回收机能量回 收 率 可 达 ９３％以 上 ， 并已应用于小型锅炉的脱盐水处理。 （ ２） 作为太阳池的储热媒质。在浓水排放量大的情 况下， 尤其是海水淡化厂， 考虑将反渗透浓水作为太阳 池 下 对 流 层 的 储 热 媒 质 ， 可 充 分 实 现 废 物 利 用 、变 害 为 宝。最上层称为上对流层； 最下层称为下对流层， 其最高 温 度 可 达 １００℃左 右 ； 中 间 层 称 为 非 对 流 层 ， 是 太 阳 池 的关键部分， 其盐溶液的浓度是随着池深呈梯度增大 的， 因而它的密度也是呈梯度增加的， 这样它就能有效 地防止下层池水由于温度升高而产生的竖直方向的自 然对流， 因而可以使得下对流区的温度比上对流区的温 度高， 从而达到收集和储存太阳能的目的。目前大量采 用海水淡化的国家和地区如以色列， 阿拉伯等， 已广泛 将太阳池与大规模海水淡化厂合建， 经济效益明显。 ３．直 接 结 合 生 产 工 艺 状 况 综 合 利 用 。影 响 反 渗 透 浓 水 综 合 利 用 的 主 要 问 题 是 硬 度 、重 碳 酸 盐 和 硫 酸 盐 等 离 子的含量很高， 其可生化性差、处理难度高， 如何降低及 合 理 控 制 这 些 有 害 物 质 是 能 否 回 收 利 用 的 关 键 。如 果 能 够结合生产工艺， 将反渗透浓水与其它废水综合治理、
提 高 反 渗 透 的 操 作 压 力 。操 作 压 力 提 高 会 带 来 新 的 问题， 除装置的耐压问题外， 必须研制开发能耐更高压 力的膜和组件及解决因回收率提高带来的成垢离子结 垢沉淀问题， 实际中很少采用。
适当降低原水的渗透压， 采用高脱盐率的反渗透膜 与纳滤膜技术结合， 降低反渗透过程中膜面的渗透压。 研究表明， 此工艺可以在不提高操作压力的条件下， 可 使 反 渗 透 海 水 淡 化 的 回 收 率 从 目 前 的 ３５～４０％提 高 到 ６０％以 上 。
３．聚乙醇淀粉混合浆料废水浓度低于 ０．５％时， 在较 低的剪切速率下可以视为牛顿流体， 应利用牛顿流体的 特性来处理低浓度废水。
４．当高分子聚合 物 聚 乙 烯 醇 与 淀 粉 混 溶 时 ， 其 混 溶 组分在显示出原聚乙烯醇水溶液所不具备的特性同时， 也丧失了原有的一些特性， 如对硼砂的敏感性， 盐类的 容忍度等。因此在处理这类废水时， 应根据混合浆料的 特性来制定处理工艺， 要有针对性， 以达到简单易行的 目的。
二 、浓 水 处 理 方 法 过去大量海水淡化厂的反渗透浓水被直接排入海 洋。人们通常认为相对于浩瀚的海洋来说， 反渗透浓水 是极微小的一部分， 它们不会对海洋环境造成很大影 响。但海洋对排放物的消纳能力并不是无限的， 高浓度 的浓水和过程中引入的化学物质可能对排放口周围的
表 ２ 混溶后浆料废水的凝结沉淀实验结果
ＥＣＯ－ ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴ 生态环境
反渗透浓水排放与利用研究
吴连成 １ 郑 斐 ２
近年来随着反渗透膜质量的提高和价格的不断降 低， 反渗透应用的发展速度很快， 已广泛应用于国民经 济的各个领域。但必须注意的是， 在制取优质脱盐水的 同时， 进水中的杂质被高度浓缩。如果反渗透浓水得不 到妥善的处理而直接排放， 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水处理方法， 回收和再利用这部 分反渗透浓水具有很好的经济效益和社会效益。
性， 其起泡机理与低分子表面活性剂相同。但该特性因 其分子结构的影响而比一般低分子表面活性剂弱的多。
另一方面， 变性淀粉类高分子表面活性剂是通过化 学改性引入各种离子基或长链烃基， 使之在具有增稠分 散和稳定等功能的同时， 亦具有降低溶液表面张力的作 用。由表面活性剂的基本性质可以推断， 当聚乙烯醇与 变性淀粉混溶， 两种物质的表面活性呈现出叠加效应， 表面张力进一步降低， 其表现为浆料废水分散体的稳定 性的加强， 由此降低了 ＰＶＡ 去除效率。
当然， 高分子表面活性剂的溶液性质非常复杂， 特
别是与水溶性树脂混合后， 会有多种机理同时作用。 三 、结 论 １．本方法对纯聚乙醇浆料废水的处理效果非常明显，
效率也非常高。不仅能最大限度的减少废水中的 ＣＯＤ 排 放量， 还能极大的提高资源利用效率， 属于企业节能减 排的一个很好的清洁生产方案。
２． 本方法对 聚 乙 醇 淀 粉 混 合 浆 料 废 水 的 处 理 效 果 在低浓度时明显降低。
海洋生物造成伤害。因此， 直接将浓水直接排入海洋正 逐步受到限制。
对于中小型反渗透装置， 将浓水直接排入市政污水 处理系统也很常 见 。 但 浓 水 中 过 高 的 ＴＤＳ 对 污 泥 生 长 有不利影响， 因此排放之前应得到市政部门及污水处理 厂的许可。
１．减量化。回收率对浓水产量影响较大， 可通过提高 回收率来降低浓水产量。浓水产量 Ｑｒ＝Ｑｆ（ １－ Ｙ） 。浓缩倍 率 ＣＦ＝Ｉ（／ １－ Ｙ） ， 其中 Ｑｆ 为进水流量； Ｙ 为回收率。由上面 公式可以得出： 回收率越高， 浓水产量 Ｑｒ 越低， 浓缩倍率 ＣＦ 越高。
６６ 河南科技 ２００８．９ 上
６．其 他 处 理 。 （ １） 中水回用或工业重复利用。目前， 将反渗透浓 水 用 作 中 水 回 用 冲 厕 、道 路 清 扫 、城 市 绿 化 、车 辆 冲 洗 、 建筑施工等较为常见， 但该方法需要慎用。 （ ２） 用于灌溉和养殖。浓水可用来灌溉盐土植物， 这些植 物 可 承 受 高 于 ３５０００ｍｇ ／Ｌ 的 盐 度 ， 但 其 对 土 壤 的盐化作用要保持在一个可接受的水平， 对地下水和地 表水的潜在危害也应保持最小。 三 、结 论 分析认为解决反渗透浓水排放与利用主要采用的 有 ３ 种方案： 一类是直接排放和深井注射， 如排入海洋、 地表水、污水处理系统等； 第二类将浓水进行再利用， 如 余压利用、太阳池储热媒质、灌溉、养殖、中水回用等； 第 三类将浓水中盐分去除， 如结合生产工艺与含碱废水的 混合沉淀等。第一类方案没有彻底解决问题， 只是将存 在的污染转化到环境当中， 当环境的自净能力有限和对 排放水质有要求时， 不宜直接排放； 深井注射对地下环 境的潜在危害尚存在争论且成本较高， 在其它方法都不 可 行 的 情 况 下 才 考 虑 采 用 。第 二 类 方 案 可 有 效 利 用 资 源 并创造一定的经济效益， 是浓水回收利用的方向。第三 类方案将浓水中盐分去除， 解决了反渗透浓水外排污染 环境问题。 通过以上分析提出反渗透浓水的排放与利用方案 为： 首先考虑利用浓水作为储热媒质与太阳池合建， 其 次考虑蒸发池； 中小型反渗透装置浓水直接作为中水回 用或与其他处理过的废水混合稀释回用； 政策允许的情 况 下 可 将 浓 水 直 接 排 放 海 洋 、地 表 水 体 或 市 政 污 水 处 理 系统； 在处理成本允许的情况下， 少量浓水考虑蒸发池、 电凝聚－ 气浮等处理， 大量浓水考虑深井注射。