增刊化学世界
废水处理中反渗透浓水的处理与回用进展
窦
颖,
邱兆富,
胡
林,
吕树光,隋倩,林匡飞
(华东理工大学资源与环境工程学院,国家环境保护化工过程环境风险评价与控制重点实验室,上海200237)
关键词:反渗透;浓水;高级氧化;电化学
近年来,随着国家和地方污水排放标准的提高,
膜分离技术逐渐成为石油化工、电力、冶金等行业中工业废水和循环水深度处理的首选技术。但是膜分离技术会产生大量的浓水,其中含有各种有机和无机污染物,若直接排放既会造成水资源的严重浪费,还会带来严重污染。其中,采用反渗透(ReverseOsmosis,RO)工艺处理废水,产水率一般只有75%,其浓水的处理与排放问题日益突出。浓水作为一种资源,因地制宜地利用它,可以达到变废为
宝、节水减排、保护环境的目的[1]。
1反渗透浓水的特点
反渗透浓水水量、水质的影响因素主要有:进水水质、回收率、预处理中使用的阻垢剂、清洗时使用的清洗剂等。其中进水水质对浓水的性质起主要决定作用,而过程中添加的化学物质(其浓度相对较低,一般小于10mg/L)的影响较小[2]。
反渗透浓水中的污染物主要有溶解性有机物
(DissolvedOrganic
Matter,DOM)和溶解性总固体(Total
Dissolved
Solids,TDS)[3],其中对人类和
环境危害重大的DOM有内分泌干扰物、药物及病原菌[4‘63;TDS主要成分为C1’、HCOj、S02-、N瞒、Ca2+、M92+、Na+等[3|。
2
国内RO浓水处理方式
2.1回流法
反渗透浓水回流可提高回收率,增大膜表面冲
洗流速,减少污堵;但回流率过高,又会使进水盐度升高,增加膜的负担,影响膜寿命。2.2回用作生产用水
由于浓水中无悬浮物,含阻垢剂且有压力,可用作过滤装置的反冲洗水、除尘水、冲渣水、冷却水;或经简单处理后混入原水回收。2.3蒸馏浓缩
膜蒸馏(MembraneDistillation,MD)技术是膜技术与蒸发过程结合的新型分离过程,它利用传递对象在疏水微孑L膜上、下游两侧蒸汽分压的不同而进行物质的分离,可用于制备纯水、浓缩热敏性物
质、分离水溶液中的挥发性有机物以及脱除水中的溶解性气体等[7]。
王军等[81采用疏水膜蒸馏(MD)浓缩技术处理低压反渗透(R0)系统的浓水,系统地研究了MD技术用于RO浓水回用处理的运行参数,以及RO浓水的pH值与MD浓缩倍数对膜通量和产水水质的影响。结果表明,当控制膜热侧RO浓水的pH值为5、浓缩倍数为10时,出水电导率稳定在3ttS/cm左右。采用MD技术处理RO浓水在技术上是可行
的,进而形成RO/MD集成系统,可使总产水率达
95%以上。
近年来,膜蒸馏技术在RO浓水处理中得到了广泛的应用。Qu等[9]采用加速析出软化+直接接触膜蒸馏处理初级R0浓水,实验证明通过处理,使得R0浓水被浓缩了40倍,回用率达到了98.80%。刘东等口们采用减压膜蒸馏(VMD)法对石化企业废水的RO浓水进行脱盐、浓缩处理,结果表明将其浓缩至20倍时通量仍保持较高水平,产水电导保持在4ttS/cm以下。
3
国外RO浓水处理方式
3.1直接或间接排放3.1.1将浓水直接排人海洋
将浓水直接排入海洋,是最常用的方法。但海洋对排放物的消纳能力是有限的,高盐度的浓水和
反渗透过程中加入的其他化学物质可能对排放口周
围的海洋环境造成伤害口1|。将反渗透浓水排放口设在远离海岸的地方,可以减小其对海岸及海洋的环境风险[12’13|。
3.1.2排入地表水或污水处理系统
将浓水排入地表水体,首要关心的是浓水对地表水体水质的影响,该方式仅适用于浓水排放量不是很大的反渗透系统[14|。一种间接排人地表水体的方式是,将反渗透浓水与处理后的污水或雨水进行混合后排放。只有在确保不会对地表水体产生不利影响的前提下,才可将浓水直接排入地表水体。反渗透浓水也可排入市政污水体系,与城市污水混
化学合后通过污水处理厂进行处理。但此方式,仅适用
于浓水排放量小的反渗透系统,因为大流量的浓水
会影响污水处理厂生物处理工艺的运行稳定,甚至
超出现有污水体系的处理能力口5|。
3.1.3排人蒸发塘
蒸发塘在气候炎热、蒸发量高、降水量少而且有
足够廉价土地的地区是一种比较实用的处置方
法[1引。在合适的气候条件下,可以有效利用充足的
太阳能,将浓水储存在蒸发塘中让其蒸发。3.1.4深井注射
深井注射是连续处置大量反渗透浓水的一种简单有效的方式,但实施深井注射的过程非常复杂,且成本较高。井的深度通常为1300~2000m。这一方法已实践多年,例如在美国有超过800个深井用于注射处理各种有毒有害废水[2]。深井注射对地理条件的要求相当特殊,设计和施工方面的要求也很高。因此,深井注射的处理方式应慎重选择。Ning等[171将RO浓水混凝、沉淀、过滤处理后一部分排入沙漠深井,另一部分则回流处理。3.2综合利用3.2.1资源回收
浓水有时比渗透液更有价值,其盐度较高,可以
提取化工原料,创造一定的经济效益。Allegre
等[18]用过滤一中和一纳滤一反渗透工艺处理染料废水,纳滤排出的浓缩染料、反渗透排出的浓缩盐水可多次回用,既减少了原料投入,又减少了废水排放量。3.2.2灌溉用水
浓水可灌溉耐盐度高的植物、产籽类作物,还可作为生态景区的补充水,这样可以节约水资源,尤其是在水资源贫乏的地区。但是要求灌溉水水质相对接近水源水质,同时必须考虑阴雨天浓水的贮存。4新型处理方式4.1高级氧化法
最近几年,随着除盐技术的日益成熟,针对浓水的研究重点越来越多地放在了去除溶解性有机质
上[19’20]。高级氧化技术因其对污染物的氧化没有
选择性,产生的羟基自由基具有很强的氧化能力,被越来越多地用于反渗透浓水的处理的研究中。
4.1.1
Fenton法
Fenton法具有处理效果好、能适应各种废水的处理,反应条件温和,运行管理简单,能耗小、对后续的处理无毒害作用且对环境友好等优点,特别适用于处理难生物降解有机物。且浓水含盐量高,导电性能好,用Fenton法处理时可降低能耗[21’22|。
张晓娟等口3]根据某石油炼化企业的污水回用
世界
2013正
装置反渗透浓水难以进一步生化处理的特点,用
Fenton试剂进行高级氧化处理。通过实验探讨了
不同的H。O。和Fe2+浓度、反应时间、pH等因素对二级生化出水COD去除率的影响。得到在处理最佳运行参数条件下COD去除率达到49.8%,达到国家一级排放标准。
郭瑗等口43采用Fenton法进行了反渗透浓水的
处理实验,结果表明:单独使用UV不能有效去除
废水中的有机物,也不能去除色度;采用UV+HzOz+铁粉工艺和三维电极+铁粉工艺实验时,在pH一3,废水的COD去除率可达30%以上,同时有很好的脱色效果;而且三维电极+铁粉工艺随着时间的推移,其处理效果有所增加。4.1.2臭氧氧化法
O。为强氧化剂,采用0。氧化处理有机废水反应速度快且无二次污染,可有效地消毒、除色、除臭、去除有机物及降低COD,但单纯使用O。氧化法造价高、处理成本高,而且其氧化反应具有选择性,对某些有机污染物氧化效果较差。近年来,人们不断将O。氧化与其它技术相组合,大大提高了氧化效率,其中O。/UV法、O。/H:0:法、0。/UV/H。O。法等组合方式较为有效。
李亮等心列采用自制的催化剂及臭氧催化氧化
反应器对某炼油厂二级生化出水后经双膜工艺处理
后排出的浓水进行处理,结果表明,在最佳处理工艺
条件下,对COD和石油类均有很好的去除效果,且催化剂的比表面积、孑L结构等均未发生变化,未出现新的晶相,催化剂没有失活。
Paul
Westerhoff等[261采用03/H202、Fenton
法、UV/H。O。、UV/TiO。工艺对反渗透浓水进行了处理,并选用UV/TiO。工艺作为代表性的高级氧化过程处理反渗透浓水,DOM的去除率达到了91%,充分证明了高级氧化技术处理反渗透浓水的可行性。
高级氧化技术对浓水的处理效果很好,但是现在针对高级氧化技术尤其是光催化的研究还停留在实验室阶段,要想工业化运用,还有待进一步的开发。
浓水中的离子含量较高,采用电化学方法处理,
能使水中的离子向两侧电极迁移,达到除盐的目的,点有:高盐度确保了良好的电导率,从而降低了电4.2电化学法
还可以对离子和含有的有机物进行电解,回收电解产物同时去除溶解性有机质。电解法处理浓水的优耗;氯化物含量高有利于电解产生强氧化剂(如次氯
增刊化学酸盐),增强间接氧化的效果;氧化氨氮和难降解有机物可以同时进行[1]。
Mohammad等[273针对膜集成工艺产生的反渗透浓水,在前段软化后采用双极膜电渗析工艺将反
渗透浓水转化为混合酸和混合碱,使用电解氯化工
艺处理,产生0.6%的次氯酸盐,酸碱和次氯酸盐可以直接用于前段工艺的预处理工艺或者回收利用。
Hege等[28’2妇采用分别采用Pb02、Sn02、Ru02和B掺杂金刚石作为阳极,用电化学氧化的方法对RO浓水进行处理,实验证明PbO:电极和SnO:电极的稳定性较差,RuO:电极和B掺杂金刚石电极
能够氧化浓水中的有机物,降低氨氮和COD的量,
并且证明电解产生的次氯酸盐起到主要的氧化作用。
5
结语
反渗透浓水中多含有危害人类健康和生态环境
的难生物降解有机物质,使我们不得不对其重视。
对于能回收的浓水,采取回收再利用,既能降低工业生产中的污水处理费,又可以降低工业的用水成本,提高企业的整体竞争力;而对于难以回收利用的浓水,在处理成本允许的条件下,则需要对其处理,去
除其中的污染物,防止二次污染。目前常用的反渗透浓水的处理工艺在处理效果和运行费用等方面都存在一定的缺陷,而且随着反渗透水处理技术的不断发展和人们环境保护意识的不断提高,仅仅依靠
传统的处理工艺很难达到水质排放标准,因此研究
采用高效经济的新型浓水处理技术势在必行。
参考文献:
[1]刘东.减压膜蒸馏法石化企业反渗透浓水处理过程
研究[D].天津:天津工业大学,2008.
[2]吴连成,郑斐.反渗透浓水排放与利用研究[J].河
南科技,2008,(9):65—66.
[3]
赵春霞,顾平.反渗透浓水处理现状与研究进展[J].中国给水排水,2009,25(18):1-5.
[4]NGHIEM
L
D,SOHAFERAI.CriticalRiskPoints
ofNanofiltrationand
ReverseOsmosis
Processes
in
WaterRecycling
Applications[J].Desalination,
2006,187(1—3):303—312.
[5]RADJENOVICJ,PETROVICM,VENTURA
F,et
a1.RejectionofPharmaceuticals
in
Nanofihrationand
ReverseOsmosis
MembraneDrinkingWaterTreat—
ment[J].Water
Res,2008,42(14):3601—3610.
[6]
LVNlTSKYH,KATZ1,MINZD,eta1.BacterialCommunityComposition
and
Structure
of
Biofilms
世界
・
105・
Developing
on
NanofihrationMembranesApplied
to
WastewaterTreatment[J].
WaterRas,2007,41
(17):3924-3935.
[7]
张秀莉,张泽廷.膜接触器传质性能研究现状和进展[J].化工进展,2005,24(3):251—255.
[8]
王军,栾兆坤,曲丹,等.疏水膜蒸馏浓缩技术用于RO浓水回用处理的研究[J].中国给水排水,2007,
23(19):1-5.
[9]QUD,WANGJ,WANG
LL,et
a1.IntegrationofAccelerated
Precipitation
Softening
with
Membrane
DistillationforHigh-recoveryDesalinationofPrimaryReverseOsmosis
Concentrate[J].Sep
PurifTcchnol,
2009,67(1):21—25.
[10]刘东,武春瑞,吕晓龙.减压膜蒸馏法浓缩反渗透浓水试验研究[J].水处理技术,2009,35(5):60—63.
[11]
TORQUEMADAYF,LIZASOJLS,CORREAJMG.PreliminaryResultsoftheMonitoringofthe
BrineDischargeProducedbytheSWR0DesalinationPlantofAlicante(SESpain)[J].Desalination,2005,
182(1-3):395—402.
[12]
PURNAMAA。Al—BARWANIHH,Al-LAWA—
TIAM.ModelingDispersionofBrine
Waste
Dischar—
ges
fromAcoastalDesalination
Plant[J].Desalina・
tion,2003,155(1):41-47.
[13]
ALAMEDDINEIE.FADELM.BrineDischarge
fromDesalinationPlants:aModelingApproachto
an
Optimized
Outfall
Design[J].Desalination,2007,
214(1-3):241—260.
[14]
王庚平,索超,张明霞,等.反渗透浓水处理与利用技术研究概况口].甘肃科技,2011,27(22):93—95.
[15]SQUIRED,MURRERJ,HOLDEN
P,eta1.Dis—
posalofReverseOsmosisMembrane
Concentrate[J].
Desalination,1997,108(1):143—147.
[16]
AHMEDM,SHAYYAWH,HOEYD.UseofE—
vaporation
PondsforBrineDisposal
in
Desalination
Plants[J].Desalination,2000,130(2):155—168.
[17]
NINGRY,TARQUINA,TRZCINSKIMC,eta1.RecoveryoptimizationofROConcentratefromDesert
wells[J].Desalination,2006,201(1-3):315—322.
[18]
ALLEGREC,MOULINP,MAISSEU
M,el
a1.
SavingsandReuseofSaltsandWaterPresentinDye
HouseEffluents[J].Desalination,2004,162(1-3):
13—22.
[19]SHONHK,VIGNESWARANS,KIMlS,eta1.TheEffectofPretreatment
tO
UltrafiltrationofBio—
logicallyTreatedEffluent:aDetailedEffluentOrgan—
ic
Matter(Ef0M)Characterization[J].Water
Res,
・106・
化学世界
2013正
2004,38(7):1933一1939.
[26]
wESTERHOFFP,MOONH,MINAKATA
D,et
[20]
BENNERJ,SALHIE,TERNEST,以a1.Ozona—a1.OxidationofOrganicsinRetentatesfromReversetionOfreverseOsmosisConcentrates:IneticsandEffi—Osmosis
WastewaterReuse
Facilities[J].Water
cieneyOfbeta
Blocker
Oxidation[J].Water
Res,Ras,2009,43(16):3992—3998.
2008,42:3003—3012.
[27]BADRUZZAMANM,0PPENHEIMERJ,ADHAM
[21]邓小辉,张海涛,曹国民,等.芬顿试剂处理废水的S,eta1.InnovativeBeneficialReuseofReverseOs—研究与应用进展[J].上海化工,2007,32(8):1-5.
mosisConcentrateUsingBipolarMemebraneElectro—[22]CHAMARROE。MARCOAES.UseofFentonRe—
dialysisandElectrochlorination
Processes[J].Mere—
agent
to
ImproveOrganic
Chemical
Biodegradability
braneSci,2009,326(2):392—399.
[J].Water
Res,2001,35(4):1047—1051.
[28]VERHAEGE
VanHK,VERSTRAETEMW.E-
[23]
张晓娟,刘发强,王树勖.Fenton试剂处理污水回用lectro-oxidativeAbatement
ofLow-salinityReverse
装置反渗透单元浓水的研究[J].广东化工,2011,
Osmosis
MembraneConcentrates[J].WaterRes,
38(4):156—157.
2004,38(6):1550-1558.
[24]郭臻,孙宏伟.Fenton法处理反渗透浓缩液的研究[29]HEGEVanK,VERHAEGEM,VERSTRAETE
[J].工业水处理,2010,30(10):64—66.
W.Indirect
Electrochemical0xidationofReverseOs—
[25]李亮,阮晓磊,滕厚开,等.臭氧催化氧化处理炼油mosisMembraneConcentrates
at
Boron-doped
Dia—
废水反渗透浓水的研究[J].工业水处理,2011,31
mond
Electrodes[J].Electrochem
Commun,2002,4
(4):43—45.
(4):296—300.
参考文献:
(上接第65页)
[1]
蔺华林,张德祥,高晋生等.煤加氢液化制取芳烃研究没有出现40℃时的萃取油中的芳烃含量低于45℃进展[J].煤炭转化,2006,29(2):92—98.[2]
戴厚良.芳烃生产技术展望[J].石油炼制与化工,
时,是因为水的加入导致复配溶剂的粘度要低于纯2013,44(1):I-10.
环丁砜,减少了粘度对萃取效果的影响。
[3]顾忠勤.中国石化产业的发展分析[J].中国石油和化
加人水后对芳烃选择性的提高是因为环丁砜中
工经济分析,2009(11):11—16.
的一S'基团与一0H基团形成氢键之后,环丁砜作为氢
E4]乔建超,王建平,盛清涛等.由煤制取芳烃化合物的研
键的受体,S原子上正电荷过量,可促使环丁砜的极究进展[J].化工进展,2012,31(8):1717—
性变大,从而使含水环丁砜的芳烃选择性能力提高,1720,1740.
但其溶解能力有所下降。[5]邹琥,吴巍,葸雷等.甲醇制芳烃研究进展[J].石油学
3结论
报(石油加工),2013,29(3):539—547.
(1)褐煤液化油成分中芳烃化合物最多,达到总
[6]温倩.甲醇芳构化技术和经济性分析[J].煤化工,
2012,40(2):1-4.
含量的59%,多环芳烃占总量的18%;饱和烃次之,[7]ROBINSONCF.Graphicalinterpretation
ofdatain
为37%;极性物含量最少,为4%。
thestructuralanalysisofaromatichydrocarbons[J].
(2)以纯环丁砜为萃取剂时,剂油比和温度增Fuel,1980,59(8):606—607.
加,萃取率增加,萃取油中芳烃含量下降。
[8]黄珏,张德祥,李洋洋,高晋生.神华煤液化轻质油
(3)在环丁砜中加入水作为助剂时,萃取油中的的分离、分析及优化利用[J].石油化工,2010,39(8):
芳烃含量增加,但其萃取率降低,较佳工艺条件为:936—940.
萃取剂为含水5%的环丁砜,剂油比为1,萃取温度
[9]CHAKRABORTYM,DOBARIAD,PARIKHPA.为40℃,萃取油中芳烃的含量则由59%上升至
TheSeparationofAromaticHydrocarbonsThrougha
82%,饱和烃的含量由原油39%下降至14%。
SupportedIonicLiquid
Membrane[J].Petroleum
Sci-
ence
andTechnology,2012,30(23):2504—2516.
废水处理中反渗透浓水的处理与回用进展
作者:
作者单位:
窦颖, 邱兆富, 胡林, 吕树光, 隋倩, 林匡飞
华东理工大学资源与环境工程学院,国家环境保护化工过程环境风险评价与控制重点实验室,上海200237
本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Conference_8227124.aspx
增刊化学世界
废水处理中反渗透浓水的处理与回用进展
窦
颖,
邱兆富,
胡
林,
吕树光,隋倩,林匡飞
(华东理工大学资源与环境工程学院,国家环境保护化工过程环境风险评价与控制重点实验室,上海200237)
关键词:反渗透;浓水;高级氧化;电化学
近年来,随着国家和地方污水排放标准的提高,
膜分离技术逐渐成为石油化工、电力、冶金等行业中工业废水和循环水深度处理的首选技术。但是膜分离技术会产生大量的浓水,其中含有各种有机和无机污染物,若直接排放既会造成水资源的严重浪费,还会带来严重污染。其中,采用反渗透(ReverseOsmosis,RO)工艺处理废水,产水率一般只有75%,其浓水的处理与排放问题日益突出。浓水作为一种资源,因地制宜地利用它,可以达到变废为
宝、节水减排、保护环境的目的[1]。
1反渗透浓水的特点
反渗透浓水水量、水质的影响因素主要有:进水水质、回收率、预处理中使用的阻垢剂、清洗时使用的清洗剂等。其中进水水质对浓水的性质起主要决定作用,而过程中添加的化学物质(其浓度相对较低,一般小于10mg/L)的影响较小[2]。
反渗透浓水中的污染物主要有溶解性有机物
(DissolvedOrganic
Matter,DOM)和溶解性总固体(Total
Dissolved
Solids,TDS)[3],其中对人类和
环境危害重大的DOM有内分泌干扰物、药物及病原菌[4‘63;TDS主要成分为C1’、HCOj、S02-、N瞒、Ca2+、M92+、Na+等[3|。
2
国内RO浓水处理方式
2.1回流法
反渗透浓水回流可提高回收率,增大膜表面冲
洗流速,减少污堵;但回流率过高,又会使进水盐度升高,增加膜的负担,影响膜寿命。2.2回用作生产用水
由于浓水中无悬浮物,含阻垢剂且有压力,可用作过滤装置的反冲洗水、除尘水、冲渣水、冷却水;或经简单处理后混入原水回收。2.3蒸馏浓缩
膜蒸馏(MembraneDistillation,MD)技术是膜技术与蒸发过程结合的新型分离过程,它利用传递对象在疏水微孑L膜上、下游两侧蒸汽分压的不同而进行物质的分离,可用于制备纯水、浓缩热敏性物
质、分离水溶液中的挥发性有机物以及脱除水中的溶解性气体等[7]。
王军等[81采用疏水膜蒸馏(MD)浓缩技术处理低压反渗透(R0)系统的浓水,系统地研究了MD技术用于RO浓水回用处理的运行参数,以及RO浓水的pH值与MD浓缩倍数对膜通量和产水水质的影响。结果表明,当控制膜热侧RO浓水的pH值为5、浓缩倍数为10时,出水电导率稳定在3ttS/cm左右。采用MD技术处理RO浓水在技术上是可行
的,进而形成RO/MD集成系统,可使总产水率达
95%以上。
近年来,膜蒸馏技术在RO浓水处理中得到了广泛的应用。Qu等[9]采用加速析出软化+直接接触膜蒸馏处理初级R0浓水,实验证明通过处理,使得R0浓水被浓缩了40倍,回用率达到了98.80%。刘东等口们采用减压膜蒸馏(VMD)法对石化企业废水的RO浓水进行脱盐、浓缩处理,结果表明将其浓缩至20倍时通量仍保持较高水平,产水电导保持在4ttS/cm以下。
3
国外RO浓水处理方式
3.1直接或间接排放3.1.1将浓水直接排人海洋
将浓水直接排入海洋,是最常用的方法。但海洋对排放物的消纳能力是有限的,高盐度的浓水和
反渗透过程中加入的其他化学物质可能对排放口周
围的海洋环境造成伤害口1|。将反渗透浓水排放口设在远离海岸的地方,可以减小其对海岸及海洋的环境风险[12’13|。
3.1.2排入地表水或污水处理系统
将浓水排入地表水体,首要关心的是浓水对地表水体水质的影响,该方式仅适用于浓水排放量不是很大的反渗透系统[14|。一种间接排人地表水体的方式是,将反渗透浓水与处理后的污水或雨水进行混合后排放。只有在确保不会对地表水体产生不利影响的前提下,才可将浓水直接排入地表水体。反渗透浓水也可排入市政污水体系,与城市污水混
化学合后通过污水处理厂进行处理。但此方式,仅适用
于浓水排放量小的反渗透系统,因为大流量的浓水
会影响污水处理厂生物处理工艺的运行稳定,甚至
超出现有污水体系的处理能力口5|。
3.1.3排人蒸发塘
蒸发塘在气候炎热、蒸发量高、降水量少而且有
足够廉价土地的地区是一种比较实用的处置方
法[1引。在合适的气候条件下,可以有效利用充足的
太阳能,将浓水储存在蒸发塘中让其蒸发。3.1.4深井注射
深井注射是连续处置大量反渗透浓水的一种简单有效的方式,但实施深井注射的过程非常复杂,且成本较高。井的深度通常为1300~2000m。这一方法已实践多年,例如在美国有超过800个深井用于注射处理各种有毒有害废水[2]。深井注射对地理条件的要求相当特殊,设计和施工方面的要求也很高。因此,深井注射的处理方式应慎重选择。Ning等[171将RO浓水混凝、沉淀、过滤处理后一部分排入沙漠深井,另一部分则回流处理。3.2综合利用3.2.1资源回收
浓水有时比渗透液更有价值,其盐度较高,可以
提取化工原料,创造一定的经济效益。Allegre
等[18]用过滤一中和一纳滤一反渗透工艺处理染料废水,纳滤排出的浓缩染料、反渗透排出的浓缩盐水可多次回用,既减少了原料投入,又减少了废水排放量。3.2.2灌溉用水
浓水可灌溉耐盐度高的植物、产籽类作物,还可作为生态景区的补充水,这样可以节约水资源,尤其是在水资源贫乏的地区。但是要求灌溉水水质相对接近水源水质,同时必须考虑阴雨天浓水的贮存。4新型处理方式4.1高级氧化法
最近几年,随着除盐技术的日益成熟,针对浓水的研究重点越来越多地放在了去除溶解性有机质
上[19’20]。高级氧化技术因其对污染物的氧化没有
选择性,产生的羟基自由基具有很强的氧化能力,被越来越多地用于反渗透浓水的处理的研究中。
4.1.1
Fenton法
Fenton法具有处理效果好、能适应各种废水的处理,反应条件温和,运行管理简单,能耗小、对后续的处理无毒害作用且对环境友好等优点,特别适用于处理难生物降解有机物。且浓水含盐量高,导电性能好,用Fenton法处理时可降低能耗[21’22|。
张晓娟等口3]根据某石油炼化企业的污水回用
世界
2013正
装置反渗透浓水难以进一步生化处理的特点,用
Fenton试剂进行高级氧化处理。通过实验探讨了
不同的H。O。和Fe2+浓度、反应时间、pH等因素对二级生化出水COD去除率的影响。得到在处理最佳运行参数条件下COD去除率达到49.8%,达到国家一级排放标准。
郭瑗等口43采用Fenton法进行了反渗透浓水的
处理实验,结果表明:单独使用UV不能有效去除
废水中的有机物,也不能去除色度;采用UV+HzOz+铁粉工艺和三维电极+铁粉工艺实验时,在pH一3,废水的COD去除率可达30%以上,同时有很好的脱色效果;而且三维电极+铁粉工艺随着时间的推移,其处理效果有所增加。4.1.2臭氧氧化法
O。为强氧化剂,采用0。氧化处理有机废水反应速度快且无二次污染,可有效地消毒、除色、除臭、去除有机物及降低COD,但单纯使用O。氧化法造价高、处理成本高,而且其氧化反应具有选择性,对某些有机污染物氧化效果较差。近年来,人们不断将O。氧化与其它技术相组合,大大提高了氧化效率,其中O。/UV法、O。/H:0:法、0。/UV/H。O。法等组合方式较为有效。
李亮等心列采用自制的催化剂及臭氧催化氧化
反应器对某炼油厂二级生化出水后经双膜工艺处理
后排出的浓水进行处理,结果表明,在最佳处理工艺
条件下,对COD和石油类均有很好的去除效果,且催化剂的比表面积、孑L结构等均未发生变化,未出现新的晶相,催化剂没有失活。
Paul
Westerhoff等[261采用03/H202、Fenton
法、UV/H。O。、UV/TiO。工艺对反渗透浓水进行了处理,并选用UV/TiO。工艺作为代表性的高级氧化过程处理反渗透浓水,DOM的去除率达到了91%,充分证明了高级氧化技术处理反渗透浓水的可行性。
高级氧化技术对浓水的处理效果很好,但是现在针对高级氧化技术尤其是光催化的研究还停留在实验室阶段,要想工业化运用,还有待进一步的开发。
浓水中的离子含量较高,采用电化学方法处理,
能使水中的离子向两侧电极迁移,达到除盐的目的,点有:高盐度确保了良好的电导率,从而降低了电4.2电化学法
还可以对离子和含有的有机物进行电解,回收电解产物同时去除溶解性有机质。电解法处理浓水的优耗;氯化物含量高有利于电解产生强氧化剂(如次氯
增刊化学酸盐),增强间接氧化的效果;氧化氨氮和难降解有机物可以同时进行[1]。
Mohammad等[273针对膜集成工艺产生的反渗透浓水,在前段软化后采用双极膜电渗析工艺将反
渗透浓水转化为混合酸和混合碱,使用电解氯化工
艺处理,产生0.6%的次氯酸盐,酸碱和次氯酸盐可以直接用于前段工艺的预处理工艺或者回收利用。
Hege等[28’2妇采用分别采用Pb02、Sn02、Ru02和B掺杂金刚石作为阳极,用电化学氧化的方法对RO浓水进行处理,实验证明PbO:电极和SnO:电极的稳定性较差,RuO:电极和B掺杂金刚石电极
能够氧化浓水中的有机物,降低氨氮和COD的量,
并且证明电解产生的次氯酸盐起到主要的氧化作用。
5
结语
反渗透浓水中多含有危害人类健康和生态环境
的难生物降解有机物质,使我们不得不对其重视。
对于能回收的浓水,采取回收再利用,既能降低工业生产中的污水处理费,又可以降低工业的用水成本,提高企业的整体竞争力;而对于难以回收利用的浓水,在处理成本允许的条件下,则需要对其处理,去
除其中的污染物,防止二次污染。目前常用的反渗透浓水的处理工艺在处理效果和运行费用等方面都存在一定的缺陷,而且随着反渗透水处理技术的不断发展和人们环境保护意识的不断提高,仅仅依靠
传统的处理工艺很难达到水质排放标准,因此研究
采用高效经济的新型浓水处理技术势在必行。
参考文献:
[1]刘东.减压膜蒸馏法石化企业反渗透浓水处理过程
研究[D].天津:天津工业大学,2008.
[2]吴连成,郑斐.反渗透浓水排放与利用研究[J].河
南科技,2008,(9):65—66.
[3]
赵春霞,顾平.反渗透浓水处理现状与研究进展[J].中国给水排水,2009,25(18):1-5.
[4]NGHIEM
L
D,SOHAFERAI.CriticalRiskPoints
ofNanofiltrationand
ReverseOsmosis
Processes
in
WaterRecycling
Applications[J].Desalination,
2006,187(1—3):303—312.
[5]RADJENOVICJ,PETROVICM,VENTURA
F,et
a1.RejectionofPharmaceuticals
in
Nanofihrationand
ReverseOsmosis
MembraneDrinkingWaterTreat—
ment[J].Water
Res,2008,42(14):3601—3610.
[6]
LVNlTSKYH,KATZ1,MINZD,eta1.BacterialCommunityComposition
and
Structure
of
Biofilms
世界
・
105・
Developing
on
NanofihrationMembranesApplied
to
WastewaterTreatment[J].
WaterRas,2007,41
(17):3924-3935.
[7]
张秀莉,张泽廷.膜接触器传质性能研究现状和进展[J].化工进展,2005,24(3):251—255.
[8]
王军,栾兆坤,曲丹,等.疏水膜蒸馏浓缩技术用于RO浓水回用处理的研究[J].中国给水排水,2007,
23(19):1-5.
[9]QUD,WANGJ,WANG
LL,et
a1.IntegrationofAccelerated
Precipitation
Softening
with
Membrane
DistillationforHigh-recoveryDesalinationofPrimaryReverseOsmosis
Concentrate[J].Sep
PurifTcchnol,
2009,67(1):21—25.
[10]刘东,武春瑞,吕晓龙.减压膜蒸馏法浓缩反渗透浓水试验研究[J].水处理技术,2009,35(5):60—63.
[11]
TORQUEMADAYF,LIZASOJLS,CORREAJMG.PreliminaryResultsoftheMonitoringofthe
BrineDischargeProducedbytheSWR0DesalinationPlantofAlicante(SESpain)[J].Desalination,2005,
182(1-3):395—402.
[12]
PURNAMAA。Al—BARWANIHH,Al-LAWA—
TIAM.ModelingDispersionofBrine
Waste
Dischar—
ges
fromAcoastalDesalination
Plant[J].Desalina・
tion,2003,155(1):41-47.
[13]
ALAMEDDINEIE.FADELM.BrineDischarge
fromDesalinationPlants:aModelingApproachto
an
Optimized
Outfall
Design[J].Desalination,2007,
214(1-3):241—260.
[14]
王庚平,索超,张明霞,等.反渗透浓水处理与利用技术研究概况口].甘肃科技,2011,27(22):93—95.
[15]SQUIRED,MURRERJ,HOLDEN
P,eta1.Dis—
posalofReverseOsmosisMembrane
Concentrate[J].
Desalination,1997,108(1):143—147.
[16]
AHMEDM,SHAYYAWH,HOEYD.UseofE—
vaporation
PondsforBrineDisposal
in
Desalination
Plants[J].Desalination,2000,130(2):155—168.
[17]
NINGRY,TARQUINA,TRZCINSKIMC,eta1.RecoveryoptimizationofROConcentratefromDesert
wells[J].Desalination,2006,201(1-3):315—322.
[18]
ALLEGREC,MOULINP,MAISSEU
M,el
a1.
SavingsandReuseofSaltsandWaterPresentinDye
HouseEffluents[J].Desalination,2004,162(1-3):
13—22.
[19]SHONHK,VIGNESWARANS,KIMlS,eta1.TheEffectofPretreatment
tO
UltrafiltrationofBio—
logicallyTreatedEffluent:aDetailedEffluentOrgan—
ic
Matter(Ef0M)Characterization[J].Water
Res,
・106・
化学世界
2013正
2004,38(7):1933一1939.
[26]
wESTERHOFFP,MOONH,MINAKATA
D,et
[20]
BENNERJ,SALHIE,TERNEST,以a1.Ozona—a1.OxidationofOrganicsinRetentatesfromReversetionOfreverseOsmosisConcentrates:IneticsandEffi—Osmosis
WastewaterReuse
Facilities[J].Water
cieneyOfbeta
Blocker
Oxidation[J].Water
Res,Ras,2009,43(16):3992—3998.
2008,42:3003—3012.
[27]BADRUZZAMANM,0PPENHEIMERJ,ADHAM
[21]邓小辉,张海涛,曹国民,等.芬顿试剂处理废水的S,eta1.InnovativeBeneficialReuseofReverseOs—研究与应用进展[J].上海化工,2007,32(8):1-5.
mosisConcentrateUsingBipolarMemebraneElectro—[22]CHAMARROE。MARCOAES.UseofFentonRe—
dialysisandElectrochlorination
Processes[J].Mere—
agent
to
ImproveOrganic
Chemical
Biodegradability
braneSci,2009,326(2):392—399.
[J].Water
Res,2001,35(4):1047—1051.
[28]VERHAEGE
VanHK,VERSTRAETEMW.E-
[23]
张晓娟,刘发强,王树勖.Fenton试剂处理污水回用lectro-oxidativeAbatement
ofLow-salinityReverse
装置反渗透单元浓水的研究[J].广东化工,2011,
Osmosis
MembraneConcentrates[J].WaterRes,
38(4):156—157.
2004,38(6):1550-1558.
[24]郭臻,孙宏伟.Fenton法处理反渗透浓缩液的研究[29]HEGEVanK,VERHAEGEM,VERSTRAETE
[J].工业水处理,2010,30(10):64—66.
W.Indirect
Electrochemical0xidationofReverseOs—
[25]李亮,阮晓磊,滕厚开,等.臭氧催化氧化处理炼油mosisMembraneConcentrates
at
Boron-doped
Dia—
废水反渗透浓水的研究[J].工业水处理,2011,31
mond
Electrodes[J].Electrochem
Commun,2002,4
(4):43—45.
(4):296—300.
参考文献:
(上接第65页)
[1]
蔺华林,张德祥,高晋生等.煤加氢液化制取芳烃研究没有出现40℃时的萃取油中的芳烃含量低于45℃进展[J].煤炭转化,2006,29(2):92—98.[2]
戴厚良.芳烃生产技术展望[J].石油炼制与化工,
时,是因为水的加入导致复配溶剂的粘度要低于纯2013,44(1):I-10.
环丁砜,减少了粘度对萃取效果的影响。
[3]顾忠勤.中国石化产业的发展分析[J].中国石油和化
加人水后对芳烃选择性的提高是因为环丁砜中
工经济分析,2009(11):11—16.
的一S'基团与一0H基团形成氢键之后,环丁砜作为氢
E4]乔建超,王建平,盛清涛等.由煤制取芳烃化合物的研
键的受体,S原子上正电荷过量,可促使环丁砜的极究进展[J].化工进展,2012,31(8):1717—
性变大,从而使含水环丁砜的芳烃选择性能力提高,1720,1740.
但其溶解能力有所下降。[5]邹琥,吴巍,葸雷等.甲醇制芳烃研究进展[J].石油学
3结论
报(石油加工),2013,29(3):539—547.
(1)褐煤液化油成分中芳烃化合物最多,达到总
[6]温倩.甲醇芳构化技术和经济性分析[J].煤化工,
2012,40(2):1-4.
含量的59%,多环芳烃占总量的18%;饱和烃次之,[7]ROBINSONCF.Graphicalinterpretation
ofdatain
为37%;极性物含量最少,为4%。
thestructuralanalysisofaromatichydrocarbons[J].
(2)以纯环丁砜为萃取剂时,剂油比和温度增Fuel,1980,59(8):606—607.
加,萃取率增加,萃取油中芳烃含量下降。
[8]黄珏,张德祥,李洋洋,高晋生.神华煤液化轻质油
(3)在环丁砜中加入水作为助剂时,萃取油中的的分离、分析及优化利用[J].石油化工,2010,39(8):
芳烃含量增加,但其萃取率降低,较佳工艺条件为:936—940.
萃取剂为含水5%的环丁砜,剂油比为1,萃取温度
[9]CHAKRABORTYM,DOBARIAD,PARIKHPA.为40℃,萃取油中芳烃的含量则由59%上升至
TheSeparationofAromaticHydrocarbonsThrougha
82%,饱和烃的含量由原油39%下降至14%。
SupportedIonicLiquid
Membrane[J].Petroleum
Sci-
ence
andTechnology,2012,30(23):2504—2516.
废水处理中反渗透浓水的处理与回用进展
作者:
作者单位:
窦颖, 邱兆富, 胡林, 吕树光, 隋倩, 林匡飞
华东理工大学资源与环境工程学院,国家环境保护化工过程环境风险评价与控制重点实验室,上海200237
本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Conference_8227124.aspx