1、膜處理技術(shù)在高鹽廢水零排放中的應(yīng)用及展望膜分離和膜濃縮過程主要包括微濾、超濾、納濾、反滲透、高壓反滲透、正向滲透、電滲析電滲析、膜蒸餾等。通過對各種膜處理工藝的介紹，探討了膜處理工藝在高鹽廢水零排放中的應(yīng)用，尋求最經(jīng)濟(jì)環(huán)保的零排放膜工藝組合。關(guān)鍵詞：膜處理工藝；高鹽廢水；零排放介紹隨著水處理技術(shù)的發(fā)展和國家政策對大多數(shù)工業(yè)用水利用率要求的提高，大多數(shù)企業(yè)都采取了許多節(jié)水措施來滿足生產(chǎn)需要和降低水的成本，從而提高重復(fù)利用率和增加外部排水中其他有機(jī)污染物的鹽度和濃度。與此同時，近年來，我國的環(huán)保要求逐步提高，對外排水含鹽量也不斷提出，相關(guān)地方政策也相繼出臺，高鹽廢水零排放的要求也逐漸加強(qiáng)。1不同行

2、業(yè)高鹽廢水特征分析工業(yè)高鹽廢水一般是再生廢水、離子交換酸堿再生廢水、中水回用反滲透濃水或脫硫廢水等。這類廢水含有大量的氯離子、硫酸根離子、鈉離子、鈣離子、鎂離子等。從廢水中回收的濃縮水也含有難以降解的有機(jī)污染物，處理過程相對復(fù)雜。目前，主要零排放行業(yè)的廢水質(zhì)量具有以下特點。1.1煤化工高鹽廢水煤化工高含鹽廢水的水質(zhì)具有以下特點：含鹽量高，成分復(fù)雜，雜質(zhì)離子成分多；(2)化學(xué)需氧量含量較高；(3)含有一些容易結(jié)垢的離子，如硬度和可溶性硅；(4)不同項目采用不同的主要工藝，廢水成分多變，水質(zhì)不確定。1.2發(fā)電廠脫硫廢水火電廠脫硫廢水主要來自濕法脫硫工藝產(chǎn)生的廢水。其主要特點是高懸浮物、高鹽度(高氯

3、化物和硫酸鹽)、高腐蝕性、高硬度，并含有一些重金屬，水質(zhì)波動較大。1.3煉油和石化工業(yè)廢水煉油和石化工業(yè)的廢水很難處理。其水質(zhì)特征為高化學(xué)需氧量、高氨氮、高無機(jī)鹽、部分油類、酚類、硫化物和部分含汞廢水。1.4制藥工業(yè)廢水廢水特點：成分復(fù)雜，有機(jī)物含量高，毒性大，顏色深，含鹽量高，特別是生化性差，排放時斷時續(xù)，處理困難。2工業(yè)廢水零排放主要膜處理技術(shù)介紹工業(yè)高鹽廢水零排放的實現(xiàn)需要一個系統(tǒng)的解決方案。首先，通過物理或化學(xué)預(yù)處理方法實現(xiàn)對懸浮物、膠體和常見易結(jié)垢離子的去除。其次，通過膜處理工藝實現(xiàn)淡水的回用，同時達(dá)到減少廢水的目的。最后，濃縮液通過蒸發(fā)結(jié)晶等工藝最終實現(xiàn)廢水零排放。本文主要介紹常用

4、的膜處理技術(shù)。根據(jù)膜過濾孔徑的不同，常見的膜技術(shù)可分為微濾、超濾、納濾、反滲透等。根據(jù)過濾壓力和最終濃縮倍數(shù)，廢水零排放常用的反滲透可進(jìn)一步分為低壓反滲透(如BWRO)、中壓反滲透(海水膜SWRO)、高壓反滲透(HPRO或DTRO)等。同時，電滲析、反滲透等技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于高鹽零排放工業(yè)。由于其適用范圍不同，其組合設(shè)計已廣泛應(yīng)用于不同工況的零排放工程中。2微濾和超濾技術(shù)一般用于反滲透膜的預(yù)處理或其他膜濃縮技術(shù)，主要用于去除進(jìn)水中的懸浮物和膠體。目前，煤化工廢水零排放工程中有一種化學(xué)軟化與微濾或超濾相結(jié)合的技術(shù)，可以實現(xiàn)廢水硬度在100毫克/升以下的去除，出水硅控制在10毫克/升以下，從而有效降低

5、后續(xù)膜濃縮工藝的結(jié)垢風(fēng)險。2.2納濾技術(shù)納濾最初被稱為松散反滲透，其運(yùn)行間隔在反滲透和超濾之間。單價鹽的去除率為20% 50%，但CODcr和二價鹽的去除率高達(dá)90%以上。納濾膜的一大特點是膜體帶電荷，這是它具有高脫鹽性能的重要原因，它能在很低的壓力下截留相對分子質(zhì)量幾百的物質(zhì)，還能去除無機(jī)鹽。在高鹽廢水的零排放處理過程中，納濾技術(shù)可用于去除絕大多數(shù)Ca2、Mg2、SO42-等易結(jié)垢離子。同時，其特殊的膜表面電荷和孔徑使其比反滲透更耐化學(xué)需氧量污染，因此可用于反滲透預(yù)處理，以減少結(jié)垢離子對反滲透膜的污染。同時，由于納濾膜對二價離子的截留率較高(對硫酸鹽的截留率可達(dá)98%以上)，目前用于分離部分

6、高鹽廢水零排放中的硫酸鹽和氯離子，實現(xiàn)水中氯化鈉的回收。利用軟化預(yù)處理(混凝微濾)膜濃縮(納濾膜DTRO)蒸發(fā)結(jié)晶干燥技術(shù)，將現(xiàn)有電廠的脫硫廢水處理成97.5%純袋裝氯化鈉，作為工業(yè)鹽出售，實現(xiàn)了脫硫廢水的循環(huán)利用。納濾選擇性過濾鹽分離技術(shù)將越來越多地應(yīng)用于高鹽廢水的回收。2.3高效反滲透英雄技術(shù)高效反滲透是在常規(guī)反滲透基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新工藝。其原理是通過化學(xué)軟化預(yù)處理的離子交換技術(shù)去除進(jìn)水中的硬度，然后通過脫氣塔去除水中的二氧化碳，最后加入堿調(diào)節(jié)反滲透進(jìn)水的酸堿度至10以上。與常規(guī)反滲透相比，該工藝的特點是：(1)防垢、防垢、堵漏：通過藥劑軟化預(yù)處理的離子交換技術(shù)去除給水中的硬度等結(jié)垢物

7、質(zhì)，達(dá)到防垢效果；在高酸堿度下操作時，結(jié)垢可以通過多種方式減少：硅的溶解度隨著酸堿度的增加而增加，硅的結(jié)垢極限明顯增加；(2)高酸堿度是一種生物抑制劑，細(xì)菌、病毒、孢子和內(nèi)毒素被溶解或皂化，有機(jī)物質(zhì)被乳化或皂化以避免粘附在膜上；(3)顆粒污染物的表面強(qiáng)度明顯降低，高污泥指數(shù)水無需頻繁化學(xué)清洗即可運(yùn)行。(2)減少清洗次數(shù)：高酸堿度操作類似于化學(xué)清洗的堿性清洗條件。(3)回收率高：與傳統(tǒng)反滲透相比，降低結(jié)垢風(fēng)險后，回收率可大大提高。近年來，高效反滲透HERO技術(shù)在中國得到了廣泛應(yīng)用。最高濃縮水側(cè)含鹽量可濃縮至50000毫克/升。在江蘇某輕工展示企業(yè)廢水零排放裝置工程中，采用膜生物反應(yīng)器中反滲透高效

8、反滲透DTRO蒸發(fā)結(jié)晶組合工藝實現(xiàn)廢水零排放。HERO工藝比傳統(tǒng)的反滲透工藝具有更高的回收率和4 6千瓦時/噸的電耗。該工藝的主要缺點是預(yù)處理系統(tǒng)比較復(fù)雜，進(jìn)水硬度需要嚴(yán)格控制，堿耗量大。2.4高壓反滲透DTRO技術(shù)高壓反滲透DTRO是一個盤式反滲透膜。盤式反滲透是反滲透的一種形式，是專門用于處理高濃度污水的膜組件。其核心技術(shù)是盤式膜柱。反滲透膜DTRO對預(yù)處理的要求相對簡單。每噸水和電的功耗與膜組件的壓力水平有關(guān)。對于一個90巴的DTRO系統(tǒng)，每噸水和電的耗電量為6 10千瓦時，每噸水的投資成本約為20萬元，投資和運(yùn)行成本相對較高。2.5電滲析電滲析技術(shù)電滲析是利用陰陽離子交換膜的選擇性滲透

9、作用，在外加直流電場的作用下，分離溶液中離子態(tài)的溶質(zhì)和溶劑的物理化學(xué)過程。根據(jù)其結(jié)構(gòu)，可分為均質(zhì)膜和非均質(zhì)膜。均質(zhì)膜濃水的總干度可達(dá)18 20萬毫克/升；/L；濃縮水側(cè)不帶電荷的化學(xué)需氧量和膠體硅不會富集，從而避免了電滲析膜表面結(jié)垢和硅結(jié)垢的風(fēng)險。ED噸水和電消耗約6千瓦時，每噸水的投資成本為15萬至20萬元。目前，進(jìn)口品牌仍是主要品牌。主要缺點是對鈣垢敏感，所以進(jìn)水硬度要嚴(yán)格控制，產(chǎn)水側(cè)的化學(xué)需氧量不能截留，所以產(chǎn)出水不能直接回用，需要進(jìn)一步處理。2.6 FOrward滲透(fo)技術(shù)FO技術(shù)是一種滲透壓驅(qū)動的膜分離過程，它是指水通過選擇性滲透膜從較高的水化學(xué)勢(或較低的滲透壓)側(cè)區(qū)域流到較

10、低的水化學(xué)勢(或較高的滲透壓)側(cè)區(qū)域的過程。正滲透技術(shù)具有能耗低、運(yùn)行成本低的優(yōu)點，每噸水、電消耗3-6千瓦時，蒸汽消耗200公斤。它適用于蒸汽價格低廉的油田。同時，該技術(shù)的工藝系統(tǒng)流程長，吸收液和產(chǎn)水的分離膜需要進(jìn)一步研究，離工業(yè)化應(yīng)用和替代反滲透成為主流水處理技術(shù)還有很長的路要走。目前，在中國的主要應(yīng)用案例包括華能長興電廠脫硫廢水零排放項目。2.7膜蒸餾技術(shù)膜蒸餾技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了20年。這是一個由膜兩側(cè)的蒸汽壓差驅(qū)動的分離過程，可視為膜分離和蒸餾技術(shù)的結(jié)合。分子蒸餾技術(shù)中使用的膜是疏水性微孔膜。在蒸汽壓差的驅(qū)動下，高溫側(cè)的蒸汽分子穿過膜，在低溫側(cè)冷凝回收，高溫側(cè)的溶液濃縮。與傳統(tǒng)蒸餾和膜分離

11、技術(shù)相比，分子蒸餾技術(shù)操作條件溫和，截留率高達(dá)100%，抗污染能力強(qiáng)，能源來源廣泛，對廢水鹽濃度適應(yīng)性強(qiáng)。MD技術(shù)在常壓條件下運(yùn)行，并產(chǎn)生良好的水質(zhì)。但是，大多數(shù)仍處于實驗室或小規(guī)模工廠試驗階段，產(chǎn)業(yè)化還不成熟，膜通量低，成本高。表1比較了目前工業(yè)上使用的各種膜方法的優(yōu)缺點。3常見零排放膜處理工藝組合的探討工業(yè)高鹽廢水零排放是一項復(fù)雜的處理工程。在工業(yè)應(yīng)用中，它是一系列技術(shù)的結(jié)合。膜處理技術(shù)的結(jié)合也經(jīng)常出現(xiàn)在實際案例中。在實際設(shè)計中，根據(jù)工藝流程的水鹽平衡，可以采用膜組合設(shè)計。零排放工藝通常分為三個部分：預(yù)處理部分、膜濃縮部分和蒸發(fā)結(jié)晶部分。除蒸發(fā)結(jié)晶外，其他兩部分可用于膜處理過程：(1)預(yù)處理部分：預(yù)處理主要是去除高鹽廢水中的懸浮物、硬度、硅或有機(jī)物，涉及的膜處理工藝主要是微濾或超濾。目前，市場上主要有兩種微濾，主要是管式微濾和袋式微濾。與傳統(tǒng)的多介質(zhì)過濾或砂濾相比，微濾和混凝沉降劑軟化組合工藝對硅和鐵的去除率較高(3)利用各種膜的特性實現(xiàn)多級濃縮，多級濃縮可以匹配利用，從而減少最終蒸發(fā)結(jié)晶量，有效降低整體建設(shè)成