摘要：伴随着国内建设绿色国家的进一步实施，各行各业都在提倡绿色环保，环保是每个人都应该有的行为。
本文陈述了反渗透高盐浓缩水处理现状及新技术，对现有反渗透高盐浓水处理技术中代表性蒸发池和多效蒸馏以及机械压缩再蒸发等技术从原理上、优点上、局限性各方面及反渗透高盐浓水处理技术今后的发展方向进行了详细阐述，并提出了高效电驱动离子膜的高效节能高盐水浓缩技术。电驱动离子膜高效电渗析处理技术在投资、处理成本方面有显著优势。具有广阔的推广应用前景。
关键词：浓盐水、浓缩、电渗析、蒸发
引言
国内工业不断进步、发展，导致大量的污染物产生，怎样才能够好的进行污染物的处理以及从根源上进行消除。去年的元月一日我国的第19个税种：中华人民共和国环境保护税法，正式的开始征收。这代表着政府在环境保护方面的决心以及信心，有效的为以前环保执法部门刚性不足以及地方政府干预等问题找到了解决的方式方法。中华人民共和国环境保护税法必将成为国内环境保护方面强有力的执法依据。
随着各方面法律的不断健全，相应的政策也越来越多地开始实施，这也对废水处理的技术有了更为严格的要求。
1 蒸发浓缩技术
1.1自然蒸发（蒸发池）
自然蒸发又叫太阳能蒸发，它主要依靠太阳所带来的热量进行蒸发多余的水分，进行太阳能蒸发的的地方叫做蒸发池。蒸发池属于开放系统。浓缩水中含有大量的挥发性成分，可以直接进入空气，非常容易造成空气的污染。在采用太阳能蒸发的同时，应采取防渗和防溢措施，避免造成土地资源浪费。
1.2多效蒸发浓缩
多效蒸发是多个蒸发器进行串联之后得到的蒸发器。可以分为平行流、逆流、平流三种。典型流程如图1所示。
图1（a）并流法
图1（b）逆流法
图1（c）平流法
图1典型多效蒸发工艺流程
Figure 1 typical multi-effect evaporation process flow
多效蒸发需要额外的蒸汽提供热量。因此，蒸发量大、含量低的浓缩工业盐水的蒸汽消耗就会变得很大，加工成本居高不下。
1.3机械压缩再蒸发浓缩
机械压缩再蒸发浓缩主要原理是通过机械再压缩提高原水蒸发。典型的MVR过程如图2所示。
图2典型 MVR 流程
Figure 2 typical MVR process
MVR系统作为一种新型高效节能蒸发技术，具有启动后无蒸汽消耗、公用工程少、无循环冷却水、运行成本大幅降低等优点，浓缩倍数可达6倍。阳光纸业采用MVR技术将低含量机械浆废水浓缩至15道次进行后续处理。然而，MVR技术的缺点是第一次启动时会消耗大量的电力和蒸汽。此外，闪蒸技术和真空蒸发技术有其典型的优势。
2 电渗析法浓缩技术
在上世纪50年代末期的时候，国内开始对电渗析技术进行相关的研究，直到80年到的时候，建立了我国第一个200m3/h电渗析海水淡化装置。
日本的ASTOM公司把电渗析盐水浓缩应用于海水和海水淡化浓海水的浓缩领域，可以达到质量浓度高达180g/L以上的浓缩效果。
能够工业化大规模应用的均质离子交换膜制造商主要集中在欧美和日本。虽然我国离子交换膜生产规模已经达到15万m2以上的年产量，但只有少数厂商具有同质膜生产能力。国内外典型均质薄膜产品的性能见表1。
表1国内外均相膜产品性能比较
Table 1 performance comparison of homogeneous membrane products at home and abroad
注：1）干基；2）ASTOM、旭硝子的在0.5mol/L的NaCl溶液、25℃下测定。
特殊的隔膜和电极是电渗析技术的支持。它们的性能直接影响离子交换膜的性能。自20世纪50年代后期我国在电渗析器设计、涂钛钌电极的制备、性能以及工程技术方面达到了较高水平。然而，均质膜较薄且无弹性，电场分布的均匀性、尽可能低的泄漏性能、高效的通电面积和流量分布效果都是需要改进的方向。
3 新型浓盐水浓缩技术
膜蒸馏的过程能够分为以下四种：气隙膜蒸馏和真空膜蒸馏以及直接接触膜蒸馏还有气体吹扫膜蒸馏，如图3所示。
图3膜蒸馏流程
Figure 3 membrane distillation process
脱盐浓缩实验可以采用新型气隙膜蒸馏模块进行，同时采用多级膜蒸馏回收能量，形成串联方式；多效膜蒸馏模块在盐水、果汁和尿素水溶液处理中的应用取得了良好的效果。经过一系列研究，膜截留率可达99.999%。然而，仍然有几个关键问题限制了它的长期应用。膜蒸馏过程的基础是疏水膜。因此，关键在于选择和制备疏水性强的膜材料，并在膜的长期使用过程中改变疏水性。
4 基于高效电驱离子膜的新技术
从以上工业高浓盐水技术可以看出，不同的浓盐水技术各有利弊，相应的技术见表2。
表2主要浓缩技术对比
Table 2 comparison of main enrichment technologies
作者提出了电渗析和反渗透相结合的浓缩技术。典型的过程如图4所示。
图4ED与RO耦合浓缩工艺
Figure 4ED and RO coupled concentration process
以电渗析为中心的浓缩单元可以有效地将目前工业高盐废水处理过程中常用的高效反渗透浓缩工艺与MVR或地中海相连接，充分发挥不同浓缩技术各自的优势，大大减少蒸发浓缩阶段的蒸发水量。基于50g/L高效反渗透产水的质量浓度，如果电渗析浓缩至200g/L，蒸发阶段的蒸发量仅为无电渗析浓缩时蒸发量的1/4，从而降低了蒸发过程的投资成本和运行能耗。同时，电渗析产生的脱盐水可以通过低压反渗透进行再浓缩，浓缩后的水返回电渗析原水混合再浓缩，产生的淡水可以作为产品排出。作者所在的研究小组对上述电渗析盐水浓缩技术进行了多年的研究和开发，形成了以电驱动离子膜为核心的竞争性浓缩处理技术，并已成功应用于江苏某造纸企业中水回用工程。该项目为造纸企业排放废水，经前段系列处理，进入ED原水为多级反渗透处理并经纳滤软化后的产水，其TDS的质量浓度为1.2g/L，其溶质组成以NaCl为主（质量分数98.6%），其次为Na2SO4（质量分数1%），水体积流量约17立方米/小时。配置1台均相离子交换膜电渗析浓缩设备，有效面积200平方米，浓缩产品质量浓度可达160g/L，浓水直接进入多效蒸发系统。ED膜堆原水处理能耗仅1KWh/m3。此电渗析膜堆设备占地仅2m2，具有良好的空间紧凑性及高的浓缩效率。
5 总结
在我国工业高盐废水零排放技术当中反渗透高盐浓度水处理技术是最后一道处理技术，也是最为关键的处理技术之一，在整个废水处理技术中有着非常重要的作用。在反渗透高盐浓缩水处理方面，我国开发具有自主知识产权的高盐水浓度高效离子交换膜，以及配套元件（分离器、电极等）。应该是关键的方向。本次笔者对相关技术进行了简单的叙述，希望本次的研究能够对相关的技术人员提供一些相关的思路，为今后反渗透高盐浓度水处理技术的研究提供一些帮助。
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论文作者:张兵
论文发表刊物:《基层建设》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/11
标签：电渗析论文; 技术论文; 反渗透论文; 盐水论文; 疏水论文; 高效论文; 浓度论文; 《基层建设》2019年第17期论文;