-反渗透浓水技术问答
01反渗透浓水定义及回用目的
01反渗透浓水的元素特点：
① 盐及二氧化硅含量高、pH高、碱度大;
② 结垢型盐类其离子积要远远大于其溶度积，如：CaCO3、CaSO4、BaSO4、SrSO4;
③ 有细菌及***物存在。
02反渗透浓水水质特点：
反渗透膜分离技术，由于它具有物料无相变、相对能耗低、除盐效果好、处理工艺成熟可靠，设备简单、自动化程度高，易于运行和管理等优点，近几年来在许多行业得到广泛的应用。
但是，目前反渗透技术一般的设计产水率为75%，实际产水率更低，大约会产生30%的浓盐水。
若原水是水质非常差的地下苦咸水，或者海水，浓水产生量会更大，可能达到50%。当前很多反渗透工艺产生的浓水都不经处理直接排放，造成水资源和能源的浪费，同时对周围的环境造成污染。
03反渗透浓水处理原则：
针对反渗透浓水，当前的研究主要围绕三个目的展开:
减量化–优化反渗透工艺设计，减少浓水的产生量:
无害化–针对反渗透浓水直接排放可能对环境造成危害这一状况，探索经济***的处理手段，将危害减轻:
资源化一-探索反渗透浓水再利用的途径，变废为宝。
事实上，反渗透浓水的回用需要考虑多种因素，这三个目的都不是孤立的，而是需要综合考虑，互为补充。
02反渗透浓水以排放为目的
01单独排放：
反渗透浓水的主要问题是钙镁等离子含量高，硬度高。一般来说，经过简单的软化处理即可实现达标排放。软化主要采用投加石灰、纯碱等碱性物质的方法，利用它们同浓水中的钙镁等物质发生反应，生成碳酸盐沉淀，而从水体中去除，降低浓水的硬度，减少其对环境的危害。以下是其化学反应方程式:
02混入其他废水处理
对于绝大部分生产企业来说，除了制水车间产生的反渗透浓水以外，还会产生其他各种废水。例如生产车间排放的生产废水、厂区生活废水等。对每种废水分门别类，进行单独处理往往并不经济。因此大部分企业选择在分流一些特殊废水，如氰化废水后，将各类废水混合后一起处理。 反渗透浓水的水质状况是硬度高、含盐量高，而像浊度、COD等重要污染指标都很低。将反渗透浓水混入其他废水中，可以起到一定的稀释调节的作用，进而降低混合废水处理系统的进水污染负荷。
而有些企业生产废水中含有大量的碳酸钠、氢氧化钠等碱性物质，可以同反渗透浓水中的钙镁反应，生成氢氧化物或碳酸盐沉淀，降低水体硬度。
03反渗透浓水以减量化为目的
减量化是针对反渗透系统的本身来说的，如果反渗透系统设计合理，并且企业的进水水质状况稳定，系统浓水的产生量***能够控制在一个***的比例。
在反渗透系统设计时，有两个方法可以提高系统的回收率，即减少浓水的产量。一个是增加水流经过反渗透膜组件的长度，另一个***是浓水回流。
01增加水流经过的反渗透膜组件的长度
水流在反渗透膜元件中流动的同时，淡水不断地透过膜，实现浓水和淡水的分离。从理论上说，水流经的膜元件越长，则淡水的产量越大，回收率越高。而由于便利性、标准化等问题，市场上各类膜元件的长度规格已确定，但可以按照工艺要求串联成膜组件。而由于流量和压力的递减，膜组件也不能过长，需要进行分段，即多个膜组件的串联。
一般来说，水流经过内装4个40”膜元件的膜组件，回收率可达40%:经过内装6个40”膜元间的膜组件，回收率可达50%。要达到75%的回收率，水流必须经过 12m 长的膜组件，大约为12个40”膜元件。因此，在保证出水质量和系统稳定的前提下，为了减少浓水的产生量，提高系统回收率，可以在反渗透设计时适当的增加段数。
但相对的，膜系统的加长，需要增大膜的推动力，即泵的功率需要增大或者增加泵的数量。因此，系统的设备投入和运行的能耗成本会增加。
02浓水回流
浓水回流—-***是将反渗透系统产生的一部分浓水回流到高压泵前，同进水混合后再次进入膜组件，进行反渗透处理。这也是一种提高反渗透系统回收率的***手段。尤其是对于系统产水量不大，水流无法流经12m长的膜组件时，十分合适。但是由于浓水回流，进水处的污染物浓度会提高，反渗透系统结的风险也进一步增大，因此，必须加强反渗透系统的运行控制和管理。如果生产企业使用的反渗透系统进水水质稳定，并且优于设计值，系统的处理能力尚有余力，也可考虑用该方法对系统进行改造。
为提高回收率，对其进行改造，使部分反渗透浓水回流，与原水按比例混合后再进行反渗透处理。实际运行中通过严格控制进水含盐量，系统回收率，运行温度等参数，在保证稳定运行的同时，大大减少了浓水的排放。
浓水回流工艺是基于 提高回收率或表面浓水流速进行采用。
反渗透浓水回流工艺是指装置末端浓水经浓排阀门及回流阀门两路阀门的控制，流经浓排阀门的为系统弃水直接排放，流经浓回阀门的为回流浓水又回到高压泵前。
（1）提高表面浓水流速：为减轻无机结垢及***物在膜表面的沉积，膜厂家对元件浓水侧有***浓水量要求
（2）提高回收率：浓水回流量并不是比越大越好，受膜元件***压降限制（单支元件的***允许压降为1bar，含多元件的压力容器的***允许压降为3.5bar），膜元件有***进水量限制，不能超过膜元件的进水量限制，否则会损坏膜元件。
04反渗透浓水以回用为目的
据反渗透的原理和国内外众多实际运行案例，即使反渗透系统设计合理，使得回收率达到***，系统产生的浓水比例也得***少占到进水量的25%左右。
对于钢铁、化工等行业的用水大户来说，每小时产生的浓水量可以达到上百吨。若作为废水处理后排放，会浪费大量的能源和水资源。所以找到合适的浓水回用途径，实现废水替代部分新水具有重要的现实意义和环境综合效益。从国内外一些研究结果来看，反渗透浓水的回用的方式有很多。大多都需要根据企业自身的生产特点。浓水可以回用于企业内其他合适的车间，如锅炉用水，循环水补水等。也可以代替原先使用的自来水，用作厂区的杂用水，如绿化、冲洗、清扫等。
05膜蒸馏法
尽管企业根据自身特点，消化利用反渗透浓水的方法已经被大量的工程实例验证为***实用的利用反渗透浓水的手段，具有很好的环境效益和经济效益但是各行业、企业间差别巨大，还有很多企业难以在自己的厂区内找到合适的利用反渗透浓水的途径。
对此，国内外一些研究者提出的一种较新颖的反渗透浓水处理方法–膜蒸馏法供我们借鉴。膜蒸馏是传统蒸馏工艺与膜分离技术相结合的一种化工分离技术，可在较低温度下实现蒸馏过程。
它的原理是对溶液加热，使其温度上升，与膜的另一侧产生温差，从而引起水蒸气压力差，并以此为传质驱动力的透过膜的过程。与蒸馏相比，由于它不需要使液体沸腾，一般热侧控制在50-60℃即可，因此能耗较低。与其他膜处理法，如超滤、反渗透等相比，它的主要优点是可以在极高的浓度条件下运行，也***是说可以把非挥发性溶质的水溶液浓缩到极高的浓度，甚***达到过饱和浓度。膜蒸馏法处理高浓度无机盐的水溶液，产水率在理论上可以达到***。但在实际应用中，膜蒸馏技术也无法实现零排放，它主要受到蒸汽压、粘度，以及溶液的渗透压等因素的影响。
随着膜蒸馏过程的进行，水溶液的浓度不断上升。当达到某一界限后，不能再被视为稀溶液，溶液的蒸汽压开始显著下降，从而使得膜蒸馏的通量下降。
溶液浓度的上升，也会引起溶液粘度的升高。于是溶液在系统中流动的阳力增大，从而减少了单位时间流过膜蒸馏组件的溶液量，通量下降。溶液浓度的上升，还会导致溶液渗透压的增大。虽然膜蒸馏过程使用的疏水的微孔膜，液体一般无法通过，只有水蒸气在蒸汽压差的作用下才能够透过膜孔，从高蒸汽压侧进入低气压侧。但溶液过高的浓度可能使膜出现润湿现象导致液体的通过。例如膜在由热变冷的过程中，孔道中的水蒸气冷凝而成真空使两侧的液体进入孔道，使膜湿润。或者高浓度溶液的渗透压变得足够大，从而克服膜表面张力而进入膜上一些较大的孔，使膜湿润。
尽管如此，膜蒸馏水处理技术的回收率仍然大大超过反渗透，可以说是一种十分接近零排放的水处理技术。因此国内外对其展开了一系列的应用研究。
01蒸发提盐工艺
01蒸馏—结晶工艺过程
蒸馏法处理反渗透高盐浓水一般多采用蒸馏一结晶工艺。它是淡化脱盐方法，是依据从海水淡化技术基础上发展而来的。该技术是把反渗透含盐浓水加热之后 ，使之沸腾直***蒸发，再把水蒸汽冷凝成淡水、浓缩液进一步结晶制盐的过程。该方法的技术依据主要有多效蒸发、蒸汽冷凝等技术。
02膜蒸馏一结晶工艺过程
采用膜蒸馏分离技术和蒸发结晶相结合组合。比较其他的膜分离过程，具有以下几个优点：
1.截留率高；
2.能耗低：
3.设备简单；
4.能***处理反渗透设备不能处理的高浓度高盐废水。还具有节能环保的优势，膜蒸馏一结晶还是膜蒸馏和结晶两种分离技术的耦合。
首先膜蒸馏过程是去除溶液中的溶剂，将反渗透浓盐水浓缩***过饱和状态使其结晶，然后在结晶器中得到晶体，这个过程中溶剂蒸发和溶质结晶过程中分别在膜组件和结晶器中完成，此项技术可以利用低热值废热，节约能耗时低温的操作条件对膜和设备的机械性能要求较低，可减少总投资和维修保养成本。
03浓盐水低温利用—蒸发-结晶工艺过程
浓盐水的低温利用—蒸发-结晶工艺，采用海水淡化技术，利用降温余热和蒸馏浓缩的工艺将反渗透浓盐水多效蒸发，补充水为回收蒸发的淡水，***把蒸发结晶后的残留盐渣进一步处理，实现高含盐废水的零排放与回用。
