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膜濃縮技術(shù)是一種基于半透膜的分離過(guò)程，廣泛應(yīng)用于水處理、食品加工、制藥和化工等行業(yè)。它通過(guò)利用半透膜的特性，將被處理液體中的溶質(zhì)分離出來(lái)，以達(dá)到濃縮的目的。常用的膜濃縮技術(shù)主要包括微濾技術(shù)、超濾技術(shù)、納濾技術(shù)、反滲透技術(shù)、正滲透技術(shù)及電滲析技術(shù)等。下面，江蘇銘盛環(huán)境設(shè)備為您介紹膜濃縮技術(shù)在高鹽廢水零排放處理中的應(yīng)用。
1、膜濃縮技術(shù)介紹
?。?）反滲透技術(shù)
反滲透是以壓力差為推動(dòng)力，從溶液中分離出溶劑的膜分離過(guò)程。對(duì)料液側(cè)施加壓力，當(dāng)壓力超過(guò)膜兩側(cè)的滲透壓差時(shí)，溶劑會(huì)逆著自然滲透的方向反向滲透，溶質(zhì)被反滲透膜攔截。最終在膜的低壓側(cè)得到透過(guò)的溶劑，即產(chǎn)水;高壓側(cè)得到濃縮的溶液，即濃水。反滲透技術(shù)是一項(xiàng)成熟的脫鹽技術(shù)，目前廣泛應(yīng)用于飲用水深度處理、工業(yè)廢水處理回用、苦咸水脫鹽、海水淡化等水處理領(lǐng)域。
（2）正滲透技術(shù)
正滲透是一種自發(fā)過(guò)程。在滲透壓差的驅(qū)動(dòng)下，水從較高水化學(xué)勢(shì)一側(cè)透過(guò)選擇透過(guò)性膜流向較低水化學(xué)勢(shì)一側(cè)。由于無(wú)需外壓驅(qū)動(dòng)，正滲透技術(shù)具有能耗低、膜污染低、濃縮極限高等特點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外學(xué)者已對(duì)正滲透技術(shù)應(yīng)用于海水淡化、垃圾滲濾液處理、食品加工、工業(yè)廢水處理、水肥一體化灌溉、緊急救援水袋等領(lǐng)域開(kāi)展了大量研究，展示了技術(shù)優(yōu)勢(shì)和潛在價(jià)值。
正滲透膜材料正滲透過(guò)程對(duì)于膜材料有很高的要求，以緩解內(nèi)濃差極化，提高水通量和截留率，同時(shí)保證膜的機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性。正滲透過(guò)程對(duì)膜的要求主要包括：①具有致密的皮層，保證高截留率;②盡量薄且孔隙率大的支撐層，以最大程度地減小內(nèi)濃差極化;③具有較高機(jī)械強(qiáng)度，延長(zhǎng)膜的使用壽命;④高親水性，以降低膜污染，提高膜通量。
正滲透汲取液較為常用的汲取液是氯化鈉和碳酸氫銨。高濃度、熱敏性碳酸氫銨汲取液由氨水和二氧化碳以一定比例混合，滲透壓高達(dá)25MPa，可將含鹽廢水的鹽度濃縮至15%~20%，被產(chǎn)水稀釋后的汲取液可利用低品質(zhì)熱源進(jìn)行分離，分離后產(chǎn)生的氣體通過(guò)汲取液再生單元循環(huán)使用。NaCl汲取液溶解度高、不易結(jié)垢、易于循環(huán)使用，低濃度下可以采用反滲透進(jìn)行分離。然而，對(duì)于高含鹽原水，NaCl汲取液的分離困難。
?。?）電滲析技術(shù)
鹽溶液中的陰、陽(yáng)離子在外加直流電的驅(qū)動(dòng)下，分別向陽(yáng)極和陰極定向移動(dòng)。陰離子交換膜和陽(yáng)離子交換膜交替布置在陰陽(yáng)兩級(jí)之間，與特制的隔板使電滲析器中形成了連續(xù)排列的濃室和淡室，其中淡室中的離子不斷遷移到濃室中而使含鹽水實(shí)現(xiàn)濃縮。電滲析與反滲透相比，脫鹽率較低。電滲析過(guò)程中所能除去的僅是水中的電解質(zhì)離子，而對(duì)于不帶荷電的粒子如水中的硅、硼以及有機(jī)物粒子則不能去除。
2、膜集成工藝
?。?） 高效反滲透工藝(HERO)
高效反滲透因運(yùn)行穩(wěn)定、成本低、占地空間小等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)外已經(jīng)有了非常廣泛的應(yīng)用，工藝流程如圖1所示。該工藝主要包括完全軟化(通過(guò)化學(xué)軟化聯(lián)合樹(shù)脂軟化深度降硬)及除固、二氧化碳去除和反滲透3個(gè)核心步驟。與傳統(tǒng)的反滲透濃縮工藝相比，高效反滲透工藝主要具有如下幾個(gè)特點(diǎn)。
?、偻耆浕咝Х礉B透工藝采用化學(xué)軟化與樹(shù)脂軟化對(duì)廢水中的硬度進(jìn)行深度去除，控制產(chǎn)水硬度(以CaCO3計(jì))小于1×10-6。因此，后續(xù)由硬度產(chǎn)生的潛在結(jié)垢風(fēng)險(xiǎn)小，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，水回收率可達(dá)90%以上。
②高pH運(yùn)行由于HERO預(yù)處理的產(chǎn)水硬度極低，因此可在相對(duì)較高的pH條件下運(yùn)行(pH=9~10)。高pH運(yùn)行條件可以有效地減少微生物污染、硅垢和有機(jī)物污染，使得系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定，膜使用壽命更長(zhǎng)。但該技術(shù)所存在的問(wèn)題是，為了滿(mǎn)足超濾和反滲透的進(jìn)水要求，HERO工藝在前端廢水處理中需要投加大量的軟化藥劑進(jìn)行除垢，清除廢水中的鈣、鎂等雜質(zhì)。這對(duì)于硬度非常高的廢水(如電廠脫硫廢水)，完全軟化的藥劑費(fèi)用非常高昂。另外，為了維持高pH，還需要消耗大量堿。
?。?） 常溫結(jié)晶-反滲透耦合工藝(ATC-RO)
常溫結(jié)晶-反滲透技術(shù)是在傳統(tǒng)反滲透系統(tǒng)的濃水回路中引入一個(gè)常溫結(jié)晶過(guò)程，以過(guò)飽和驅(qū)動(dòng)的自發(fā)結(jié)晶取代化學(xué)藥劑引發(fā)的化學(xué)反應(yīng)，大幅減少預(yù)處理藥劑使用量，從而打破難溶鹽溶解度對(duì)膜系統(tǒng)回收率的限制，在無(wú)需深度除硬預(yù)處理的條件下，ATC-RO工藝可實(shí)現(xiàn)較高的水回收率，并將部分硬度轉(zhuǎn)化為2價(jià)鹽副產(chǎn)品進(jìn)行回收，流程見(jiàn)圖2。
該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)如下：
(1)預(yù)處理措施簡(jiǎn)捷與HERO技術(shù)相比，ATC-RO技術(shù)無(wú)需徹底脫除原水中的硬度，因此藥劑消耗量少，同時(shí)通過(guò)常溫結(jié)晶對(duì)過(guò)飽和度的有效控制，保證工藝的水回收率達(dá)到90%以上。
(2)設(shè)備投資低ATC-RO工藝省去了離子交換樹(shù)脂、脫氣塔等設(shè)備，降低了設(shè)備整體能耗。
(3)廢水無(wú)機(jī)鹽資源化與傳統(tǒng)石灰-純堿軟化技術(shù)相比，常溫結(jié)晶-反滲透技術(shù)中的鈣離子通過(guò)結(jié)晶以高純度硫酸鈣的形式排出系統(tǒng)，在預(yù)處理軟化過(guò)程中污泥量顯著減少。副產(chǎn)高純度的CaSO4鹽，提高資源化水平。
?。?） 電滲析-反滲透耦合工藝(ED-RO)
ED-RO耦合工藝結(jié)合了ED高濃縮極限和反滲透高脫鹽率的特點(diǎn)，可對(duì)高含鹽廢水實(shí)現(xiàn)連續(xù)處理，在得到高品質(zhì)回用脫鹽水(TDS≤500 mg/L)的同時(shí)，將鹽水的鹽度濃縮至200g/L以上。ED-RO工藝流程是：原水與經(jīng)RO單元處理后的濃水中的一部分作為ED單元淡室進(jìn)水，部分脫鹽后的淡水進(jìn)入反滲透單元進(jìn)行脫鹽處理，得到產(chǎn)品水;另一部分作為ED單元濃水進(jìn)水，最終得到系統(tǒng)濃水。在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，電滲析離子遷移過(guò)程中會(huì)夾帶一定量的水進(jìn)入ED濃室，可通過(guò)控制濃室循環(huán)水的外排量，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)原水鹽分的高倍率濃縮。
ED-RO高濃縮極限的特點(diǎn)可大幅度降低后續(xù)蒸發(fā)器的處理規(guī)模，進(jìn)而降低零排放總體工藝的投資成本和運(yùn)行成本。
