反渗透浓水:特性、回用路径与臭氧高级催化氧化深度处理方案

2025-11-28 09:01:12 科力迩
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一、反渗透浓水特性与处理必要性

反渗透膜分离技术凭借物料无相变、能耗相对较低、除盐率可达 99% 以上、处理流程成熟可靠,且设备集成化程度高、自动化控制便捷、运维难度低等优势,已在电力、化工、市政供水、海水淡化等多个行业实现规模化应用。然而,该技术存在显著的水资源利用率瓶颈 —— 常规设计产水率仅为 75%,受进水水质波动、膜污染等实际工况影响,产水率往往更低,最终会产生约 30% 的反渗透浓水。

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这类浓水并非普通废水,其水质特性极为复杂:

一方面,水中总溶解性固体(TDS)浓度是原水的 3-4 倍,富含钙、镁、钠等无机离子;

另一方面,反渗透膜对有机物、胶体的截留率超 90%,导致浓水中难降解有机物、悬浮胶体大量富集,部分浓水还含有微量重金属离子。

若直接排放至自然水体,高盐分会破坏土壤渗透压,导致植被枯萎,同时污染地表水与地下水,甚至影响海洋生态系统的盐度平衡;

若排入市政污水处理厂,高 TDS 会抑制活性污泥中微生物的代谢活动,导致生化处理系统效率骤降,严重时可能引发系统瘫痪。

因此,反渗透浓水需通过减量化(优化膜系统设计、提升产水率)、无害化(降低污染物危害)、资源化(实现循环利用)三维度协同处理,其中资源化回用是兼顾环保与经济效益的核心方向。

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二、反渗透浓水回用途径(以电厂为例)

在电厂等用水大户场景中,反渗透浓水回用可有效降低新鲜水消耗量与废水排放量,但需先解决三大技术难题:

一是易结垢,因反渗透膜对二氧化碳透过率近 100%,导致浓水侧 pH 值升高至 8-9,同时钙离子透过率几乎为零,浓度升至原水的 4 倍,

二者结合易生成碳酸钙沉淀附着在设备内壁;二是易污堵,截留的有机物、胶体在浓水侧不断累积,形成粘稠的污染物层,堵塞管道与设备;

三是易生物污染,浓水中富集的氮、磷等营养盐,为微生物繁殖提供了温床,易形成生物膜引发设备腐蚀。

针对这些问题,电厂已形成成熟的回用方案:

  1. 冲灰渣水:电厂燃煤产生的灰渣中含有大量硅酸根离子,与浓水中的钙、镁离子发生混凝反应,生成稳定的硅酸钙、硅酸镁沉淀,不仅能缩短灰渣在沉淀池的沉降距离,还能减少灰渣输送管道的结垢堵塞,降低清管频率;

  1. 循环水补充水:将反渗透浓水与新鲜水按 1:2-1:3 的比例混合,调节混合水的 TDS 至 1500mg/L 以下,可满足电厂循环冷却水的水质要求,替代部分新鲜水,降低用水成本;

  1. 绿化用水:电厂厂区绿化面积较大,浓水经与雨水、再生水共混稀释,或通过简易过滤预处理降低含盐量后,可用于灌溉盐土植物(如柽柳、碱蓬等),但需定期监测土壤含盐量,避免盐分累积;

  1. 煤场喷洒 / 超滤反洗水:反渗透浓水经过膜系统截留后,悬浮物浓度通常低于 5mg/L,完全符合煤场降尘喷洒水(浊度要求≤30NTU)与超滤系统反洗水(浊度要求≤10NTU)的水质标准,无需额外处理即可直接回用。

需注意的是,上述直接回用方式仅实现了 “量” 的循环,未从根本上改善浓水的 “质”(如高盐、难降解有机物问题),且回用场景受限于企业内部,当浓水量超出回用需求时,仍需进一步深度处理。
三、深度处理工艺:臭氧高级催化氧化技术

针对反渗透浓水处理量大(部分企业日产生量达数千吨)、含盐量高(TDS 常超 10000mg/L)、难降解有机物占比高的特点,结合国家 “浓盐水零排放” 与资源回收政策要求,科力迩科技研发了以臭氧高级催化氧化为核心的 CDOF(Cyclonic Dissolved Ozone Flotation unit,旋流溶臭氧气浮)技术,为浓水深度处理提供解决方案。

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该工艺的核心创新在于将三种技术有机融合:

一是臭氧高级氧化技术,通过投加臭氧并激活产生羟基自由基(・OH),高效氧化分解浓水中的难降解有机物(如芳香族化合物、杂环化合物);

二是旋流技术,利用高速旋转产生的离心力,强化臭氧与浓水的混合接触,提升氧化反应效率;

三是溶气气浮技术,将氧化过程中产生的微小气泡与污染物絮体结合,通过浮力作用实现固液分离,去除悬浮污染物与部分氧化产物。

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从实际应用来看,该工艺具备多重优势:流程上无需复杂预处理,仅需 “氧化 - 分离” 两步核心单元,设备集成度高,单套装置占地面积仅为传统工艺的 1/3;能耗方面,主要用电设备为臭氧发生器与循环泵,单位水处理耗电量约 0.8-1.2kWh/m³,低于紫外高级氧化工艺(1.5-2.5kWh/m³);运行成本可控,臭氧投加量根据 COD 浓度灵活调节,且可通过自动化系统实现水量、水质波动的实时响应,耐冲击负荷能力强;此外,该工艺还可与生化处理、膜蒸馏等技术联用 —— 例如,经臭氧氧化后,浓水中难降解有机物转化为易生化的小分子有机物,后续接入生化系统可进一步降低 COD,最终实现浓水的达标排放或零排放处理。

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实验室针对某电厂 RO 浓水的处理实验数据显示:当臭氧投加量为 200mg/L 时,原水 COD(233.75mg/L)经处理后降至 53.75mg/L,COD 去除量达 180mg/L,臭氧投加比(臭氧投加量与 COD 去除量比值)为 1.11,远低于传统臭氧氧化工艺的投加比(通常 1.5-2.0),证明该工艺在高效降解有机物的同时,还能降低药剂消耗,具备良好的技术经济性。

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