RO浓水回用技术的探讨

RO浓水回用技术的探讨

黄群

（中国电建集团福建省电力勘测设计院有限公司福建省福州市350003）

摘要：介绍了反渗透浓水回收存在的问题，并就RO浓水回收技术进行了探讨。

关键词：问题；回用技术

1浓水的产生

目前许多电厂均已引入反渗透脱盐系统，该系统的最大特点是出水水质稳定、系统酸碱耗量低，但新鲜水耗量大。一级反渗透的回收率一般为75%左右，即有25%的新鲜水作为反渗透浓水排放[1]，若不对其加以回收利用，不仅会造成水资源的浪费，还会对环境产生不利影响[2]，因此有必要考虑对反渗透浓水进行回用。

2浓水回收的问题

1）易结垢：由于反渗透的选择透过性，一方面，CO2的透过率几乎为100%，导致浓水侧pH值升高；另一方面，Ca2+的透过率几乎为零，导致浓水侧Ca2+的浓度约为进水的4倍。两者共同作用容易使CaCO3析出。

2）易污堵：由于反渗透对有机物、胶体的截留作用，有机物、胶体积聚在浓水侧，若不对其进行有效控制，也会造成反渗透膜的污堵。

3）易污染：反渗透装置运行时，水中的各种营养盐得到了富集，使得微生物极易在浓水侧滋生，若无有效控制，也会造成反渗透膜的生物污染。

3浓水处理方法

目前，处理反渗透浓水主要采用5种方案：第一、直接或间接排放；第二、减量化；第三、结合实际生产综合利用；第四、资源化利用；第五、集中回收处理后回用。

3.1直接或间接排放

1）排入地表水或海水。由于RO浓水含盐量较高（约为进水含盐量的4倍），直接排入淡水水体会对受纳水体的水生环境产生污染，目前该法主要应用于厂址周围有含盐水体的淡化厂。

2）排入污水处理系统。远离含盐水体的淡化厂可将RO浓水排入污水处理系统，但浓水的排放量应以不影响污水处理厂工艺系统的稳定运行为宜。

3）深井注射。当厂址周围无可受纳的水体或受纳水体受限时，可将浓水通过深井注射排入地下，但深井注射的成本很高，对地理条件的要求也相当苛刻，一般只有在其它方法都不可行的情况下才考虑采用。

4）蒸发处理。该法适合在年降量低、蒸发量高且有足够廉价土地的地区使用。为了防止浓水渗入地下，一般需对蒸发池进行严格的防渗处理。

3.2减量化

1）增大反渗透膜两侧的压差。但压差的提高不仅要考虑膜的耐压性能，还须考虑由于回收率的提高导致浓水中成垢离子结垢等问题，因而实际工艺中一般不采用。

2）降低反渗透进水的含盐量。该法能降低反渗透膜侧液体的渗透压差，同样可以减少浓水的产量，但一般需在反渗透前加软化装置。

3）浓水回流。RO浓水回流可提高反渗透的回收率。孙培毅[3]指出在RO系统中增设浓水回流装置，可使淡水的总回收率从75%提高到87%～90%。但浓水回流又会提高进水含盐量，使膜的负担加重，影响膜寿命，因而需注意将回流率控制在合适的范围内。

3.3结合实际生产综合利用

1）冲灰渣水。由于灰渣中含有大量的硅酸根，它能与浓水中的Ca2+、Mg2+发生混凝作用，大大降低了灰渣的沉淀距离，从而减轻灰渣管的结垢程度。

2）循环水补充水。杜安平[4]通过将RO浓水与新鲜水按一定比例混合后，发现混合后的水质指标符合循环冷却水的水质标准。

3）绿化。浓水还可用于喷灌盐土植物，但在通常情况下，浓水的含盐量远大于盐水植物可承受的水平，故在喷灌前一般须对浓水进行共混或预处理。

4）煤场喷洒水或超滤反洗水。RO浓水几乎不含悬浮物，完全可以满足煤场喷洒水和超滤反洗水对浊度的要求。

RO浓水直接回用，不仅提高了水的利用率，节省了成本，而且不污染环境，所以可在适合的条件下推广。但由于此种做法并没有从根本上改变浓水的水质，且用途有限，因此有一定的局限性。

3.4资源化利用

1）余压产能。反渗透系统的进水压力一般为渗透压的几十倍，可通过压力交换器、水力涡轮增压器和功交换器等利用RO浓水的余压产能。

2）作为太阳池的储热媒质。该法一般用于RO浓水排放量较大的国家或地区。

3）制盐。海水淡化后浓水的含盐量和温度都较高，以其为原料制盐，不仅能解决海水淡化后浓水的排放问题，还能节约盐田，缩短晒盐周期。

4）浓海水经预处理后适当勾兑，还可用于海产品的养殖[5]。

以上方法虽然能在一定程度上能对浓水进行回收利用，但可建造的规模有限，故也有一定的局限性。

3.5集中回收处理后回用

在反渗透浓水中，在各种盐富集的作用下，许多结垢型盐如：CaCO3、CaSO4、BaSO4等，它们的成垢离子的浓度积远大于其溶度积。为使这些成垢离子在较高的过饱和度下不结垢析出，一般在RO进水中加有阻垢剂，但其在浓水的输送过程中会逐渐失效，因此浓水回用主要应考虑去除这些成垢离子。

3.5.1软化

向浓水中投加碱性物质（软化剂），提高浓水pH值，使碳酸盐平衡向有利于生成CaCO3沉淀方向移动：HCO3-+OH-→CO32-+H2O。为了提高澄清效果，同时向浓水中投入絮凝剂和助凝剂，生成的沉淀可用现有的沉淀池去除。对于澄清水，还需要根据用户对用水pH的要求调节沉淀处理后的浓水pH，如加酸（酸化剂）降低pH值。

3.5.2加酸脱碳

RO浓水属于过饱和的碳酸盐体系，通过向浓水中加入HCl，使碳酸盐平衡向生成CO2方向移动：HCO3-+H+→CO2；生成的CO2用除碳器除去。所以，加酸处理后的浓水因缺乏成垢阴离子而难以发生CaCO3结垢。目前，除碳器的设计已很成熟，无需研究浓水加酸后的脱碳效果，只需研究加酸过程中pH的变化与加酸的经济性即可。

3.5.3诱导沉淀

诱导沉淀法主要针对反渗透浓水中无机垢（如CaCO3、CaSO4、BaSO4等）为限制反渗透回收率的情况，此外，RO阻垢剂对诱导沉淀起阻碍作用，若能找到一种使RO阻垢剂失效的技术，则诱导沉淀效果更好。

3.5.4电解法

电解法利用电化学氧化的破坏作用使浓水中的阻垢剂失效，从而达到降低浓水过饱和度的目的。浓水在电解过程中的电极反应如下：

阳极反应Fe－2e-→Fe2+

阴极反应2H2O+O2+2e-→H2O2+2OH-

Fe2++H2O2→Fe3++OH-+•OH

反应产物为强氧化性物质•OH，它基本能将所有的阻垢剂氧化，使浓水中过饱和的成垢离子形成沉淀，浓水的结垢趋势大大降低，生成的沉淀可经混凝、过滤等工艺去除。

随着电化学技术的发展，电解法也得到了延伸，现常用的还有内电解法和微电解法。另外，还可将电解技术与其它技术相结合，如光电协同、声电氧化等，其处理效果明显优于单纯电解法。

4小结

随着RO的发展，其应用领域不断拓宽，与此同时将会产生更多的RO浓水，传统直接排放的方法虽然简便易行，但它只是污染物的一个转移过程，并没有从根本上解决问题；结合实际生产综合利用法虽然不需添加任何化学药剂，但对浓水的大量处理时其处理效果有限；资源化利用能将浓水的余能有效利用，并创造一定的经济效益，但可建造的规模有限，一般适用于大规模海水淡化地区；集中回收处理法能从根本上改变浓水水质，并对其进行回收利用，但需考虑新增设备费用问题。因此，开发高效低廉的新技术是RO浓水回用的重点。

参考文献：

[1]吴连成，郑斐。反渗透浓水排放与利用研究[J]。河南科技，2008，9：66。

[2]李和平。反渗透浓水在循环冷却水系统中的利用[J]。冶金动力，2011，2：258。

[3]孙培毅.利用新型抗污染膜技术提高反渗透系统回收率[A].2002全国水处理技术研讨会论文集[C]，2002，10：226-229.

[4]杜安平，张东乐.反渗透浓水回用为循环水补水的应用[J].工业技术，2010（5）：93.

[5]赵春霞，顾平等.反渗透浓水处理现状与研究进展[J].中国给水排水，2009，25（18）：2-3.