1 淡水的產(chǎn)生及特性
1.RO反滲透處理的基本原理
RO反滲透技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)廢水深度處理中。但白玉微瑕，制取回用水和除鹽水的同時(shí)，進(jìn)水中的雜質(zhì)被高度濃縮，產(chǎn)生難降解的濃水。如果這些反滲透濃水得不到妥善處理而直接排放，必然會對環(huán)境產(chǎn)生不利影響。因此，在排污要求愈加嚴(yán)格的當(dāng)下，提高濃水回收率，開展“零排放“很有必要。
當(dāng)純水和鹽水被理想半透膜隔開，理想半透膜只允許水通過而阻止鹽通過，此時(shí)膜純水側(cè)的水會自發(fā)地通過半透膜流入鹽水一側(cè)，這種現(xiàn)象稱為滲透，若在膜的鹽水側(cè)施加壓力，那么水的自發(fā)流動將受到抑制而減慢，當(dāng)施加的壓力達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，水通過膜的凈流量等于零，這個(gè)壓力稱為滲透壓力，當(dāng)施加在膜鹽水側(cè)的壓力大于滲透壓力時(shí)，水的流向就會逆轉(zhuǎn)，此時(shí)，鹽水中的水將流入純水側(cè)。
2.反滲透濃水的特性
了解反滲透的工作原理后可知，反滲透僅僅發(fā)生物理變化，其水中總的鹽分是不發(fā)生相變的，產(chǎn)水的含鹽量降低，大部分的鹽分會匯集到濃水側(cè)，因此反滲透的濃水具有以下特點(diǎn)：
高有機(jī)物：RO濃水中有機(jī)物、顆粒物、膠體物質(zhì)、微生物密集，容易產(chǎn)生沉積。
高硅鹽：特別是濃水中高硅鹽含量，使用常規(guī)阻垢劑無法穩(wěn)定，一旦析出無法有效化學(xué)清洗。
高硬度高堿度：由于水回收率根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)不同一般可以做到35%~85%左右，也就是濃水部分濃縮2-6倍，濃水側(cè)的鈣鎂及硫酸根離子大量濃縮，再處理會有結(jié)垢風(fēng)險(xiǎn)。3.濃水處理前有三問：
是否考慮濃水處理量和經(jīng)濟(jì)性？
如果用水企業(yè)的濃水量較小，可以考慮加入進(jìn)水進(jìn)行混合滿足達(dá)標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)或者綠化消防用水進(jìn)行自消耗。
如果考慮進(jìn)一步回用，首先要考慮的就是是否需要進(jìn)行預(yù)處理，以降低濃水的硬度、有機(jī)物等，避免后續(xù)工藝的污染，具體是否需要進(jìn)行預(yù)處理，做什么樣的預(yù)處理，需要結(jié)合水質(zhì)具體分析。
是否明確濃水深度處理方向？
經(jīng)過降低硬度和COD的預(yù)處理后就要根據(jù)業(yè)主的需求進(jìn)一步考慮深度處理工藝了，是達(dá)到部分回用還是實(shí)現(xiàn)零排放呢？如果業(yè)主要求實(shí)現(xiàn)零排那么就要考慮膜蒸餾、蒸發(fā)結(jié)晶了。如果要求部分回用，則需根據(jù)業(yè)主的回用率需求采用選用不同的工藝，如反電滲析、特種膜、超頻振動膜等。
所謂零排放，是指無任何廢液排除工廠，將液體濃縮液轉(zhuǎn)化成易于處置的固體。
1 . 膜蒸餾
利用膜蒸餾（MD）處理反滲透濃水，可實(shí)現(xiàn)反滲透濃水的近“零排放”。膜蒸餾是傳統(tǒng)蒸餾工藝與膜分離技術(shù)相組合的一種新型膜分離過程。相對其它分離過程，膜蒸餾操作溫度和壓力低，可以在較低的溫度下實(shí)現(xiàn)蒸餾過程，如利用太陽能、地?zé)帷厝?、工廠預(yù)熱和溫?zé)岬墓I(yè)廢水等廉價(jià)能源；最重要的是，其對無機(jī)鹽、大分子等不揮發(fā)組分具有100%的理論截留率，可用來處理高濃度廢水。
值得一提的是，采用膜蒸餾法直接處理反滲透濃水，易導(dǎo)致膜污染，最終導(dǎo)致產(chǎn)水通量下降。因此，膜蒸餾技術(shù)常與其他技術(shù)整合應(yīng)用。
比如，某水友將反滲透濃水經(jīng)阻垢預(yù)處理后，再用膜蒸餾發(fā)濃縮處理，可將產(chǎn)水電導(dǎo)率保持在5uS/cm以下，并且有效延緩產(chǎn)水通量下降。再比如，某水友采用膜蒸餾技術(shù)和結(jié)晶器處理反滲透濃水，總回收率可達(dá)95%。
三種膜蒸餾過程比較：
目前已經(jīng)發(fā)展出四種不同的膜蒸餾操作方式，包括直接接觸式膜蒸餾（DCMD），氣隙式膜蒸餾（AGMD），氣流吹掃式膜蒸餾（SGMD）和真空式膜蒸餾（VMD）。
相關(guān)研究表明，在采用PVDF中空纖維疏水微孔膜進(jìn)行的三種MD過程的脫鹽實(shí)驗(yàn)中，VMD過程滲透通量最高，達(dá)21.8L（m2·h），DCMD次之、SGMD最小。
三種MD過程的滲透通量均隨料液溫度的升高而增大，隨料液濃度的增加而降低；隨著料液流速的增加，VMD和SGMD滲透量無顯著變化，而DCMD過程略有增加；VMD和SGMD過程的滲透量分別隨冷側(cè)氣體流速和真空度的增加而增加，DCMD滲透量不隨冷卻水流速的增加而改變。三種MD過程的脫鹽率均不隨各操作條件的改變而改變，脫鹽率近100%。
2.強(qiáng)化蒸發(fā)
實(shí)際操作中，蒸發(fā)的形式多種多樣，比如單效蒸發(fā)、多效蒸發(fā)，還有最近常用的熱泵蒸發(fā)。該技術(shù)類型主要包括多效蒸發(fā)、多級閃蒸（MSF）、蒸汽熱力再壓縮（TVR）以及蒸汽機(jī)械再壓縮（MVR）等。
多效蒸發(fā)（MEE）是多個(gè)蒸發(fā)器串聯(lián)運(yùn)行，每一階段產(chǎn)生的蒸汽用做后一蒸發(fā)器的加熱蒸汽使用。但其相對多級閃蒸，結(jié)垢較為嚴(yán)重。
多級閃蒸
多級閃蒸（MSF）是將熱鹽水引入閃蒸室后過熱而急速的部分氣化，從而使熱鹽水自身的溫度降低，所產(chǎn)生的蒸汽冷凝后即為所需的除鹽水。多級閃蒸法不僅用于海水淡化，而且已廣泛用于火力發(fā)電廠、石油化工廠的鍋爐供水、工業(yè)廢水和礦井苦咸水的處理與回收，以及印染工業(yè)、造紙工業(yè)廢堿液的回收。
熱力蒸汽再壓縮（TVR）是將沸騰室的蒸汽壓縮到加熱室上，能力被加到蒸氣上，使蒸汽能夠用于再加熱。
機(jī)械蒸汽再壓縮
機(jī)械蒸汽再壓縮（MVR）是在TVR的基礎(chǔ)上，二次蒸汽通過壓縮機(jī)的絕熱壓縮作用，提高了壓力和飽和溫度，再把壓縮后的蒸汽引入到蒸發(fā)器管外加熱物料，整個(gè)系統(tǒng)的輸入功只有壓縮機(jī)的電功，節(jié)能效果顯著。
綜上所述，雖然這些強(qiáng)化蒸發(fā)技術(shù)實(shí)現(xiàn)濃水的近零排放，但相對來說投資大、處理成本高。
1 . 高級氧化技術(shù)
芬頓氧化
其中，芬頓氧化法利用H2O2和Fe2+在酸性pH條件下生成·OH。操作簡單、反應(yīng)速度快、處理效果好。一些設(shè)計(jì)院，在要求零排放的時(shí)候會采用芬頓強(qiáng)氧化，然后再進(jìn)入污水處理系統(tǒng)。
臭氧氧化＋光催化
電化學(xué)氧化技術(shù)對處理反滲透濃水很有效，一方面高電導(dǎo)率的濃水可以降低能耗，高含量的氯可作為強(qiáng)氧化劑去除有機(jī)物，另一方面，電化學(xué)氧化除了能去除COD和氨氮外，還對一些新興污染物具有較好的去除效果。
2.混凝/吸附法
主要目標(biāo)是去除DOC。
由于水性質(zhì)不同，混凝對DOC的去除率很低。而吸附法利用活性炭吸附效果明顯好于混凝，成本也不是很大。當(dāng)活性炭劑量為5g/L，DOC去除率可達(dá)到91%。
但那么多濃水總不能都蒸發(fā)掉吧？必然會給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。所以RO濃水還需要再濃縮，從那剩下的30%里面再把70%榨出來，達(dá)到總體90%的水都回用。濃水再濃縮在膜處理之前可能需要軟化預(yù)處理，根據(jù)具體水質(zhì)參數(shù)和目的，濃水再濃縮技術(shù)在進(jìn)水限制、處理效果、運(yùn)行成本、投資成本上均有所不同。
電滲析可以說是一種除鹽技術(shù)，因?yàn)闈馑幸欢康柠}分，而組成這些鹽的陰、陽離子在直流電場的作用下會分別向相反方向的電極移動。電滲析適合電鍍之類的行業(yè)，對進(jìn)水要求比較高，需要直流電。
電解析除鹽原理：電滲析（ED）是在直流電場作用下，利用荷電離子膜的反離子遷移原理從水溶液和其他不帶電組分中分離帶電離子的膜過程，是一個(gè)以電位差為推動力的膜分離過程。在電滲析器內(nèi)設(shè)置多組交替排列的陰、陽離子交換膜，在直流電場作用下，陽離子穿過陽膜向負(fù)極方向運(yùn)動；陰離子穿過陰膜向正極方向運(yùn)動。這樣就形成了去除水中離子的淡水室和濃縮離子的濃水室，將濃水排放，得到的淡水即為去鹽水。
特種膜
特種膜能對RO濃水中的有機(jī)物、鹽度和水進(jìn)行較為徹底的分離，透過液水質(zhì)較好，其COD和鹽度的去除率均可達(dá)到90%以上。因此，其滲透液可以直接排放或者進(jìn)入生化處理工藝進(jìn)一步處理，濃縮液則可通過MVR做蒸發(fā)結(jié)晶進(jìn)行零排放處理。
特種膜處理技術(shù)原理：濃水經(jīng)過適當(dāng)?shù)念A(yù)處理后泵入特種膜單元，由于特種膜最高可以高壓條件下操作，因而降低了特種膜對其他膜工藝濃水的透過液回收率的限制，濃縮倍數(shù)增加。其產(chǎn)水回收率的增加導(dǎo)致了濃水的減少，因此也降低了后續(xù)RO濃水處理工藝的規(guī)模和運(yùn)行費(fèi)用。
超頻振動膜的原理就和搖篩子一樣。利用振動機(jī)振動膜桶，使得整個(gè)處理過程中膜都是振動狀態(tài)，再利用剪切力讓水中雜質(zhì)難以附著在膜表面。因此其膜的壽命更長，進(jìn)水水質(zhì)更寬裕，能處理很多傳統(tǒng)固定RO膜處理不了的水。
總的來說，超頻振動膜對進(jìn)水水質(zhì)要求比較低，膜壽命長，最關(guān)鍵的是運(yùn)行成本基本就是電費(fèi)，一個(gè)超頻振動膜組件系統(tǒng)只需要大約7.35kw的振動動力電動機(jī)和3.65kw的料液泵。
