針對我國水污染防治所面臨的嚴峻形勢,國務院于2015年4月出臺了《水污染防治行動計劃》(水十條),標志著水污染治理邁入了一個新的階段。之后,國家又陸續出臺了《現代煤化工建設項目環境準入條件》、《煤炭深加工產業示范十三五規劃》和《火電廠污染防治技術政策》等政策規劃,表明實現零排放成了未來工業污水處理的大勢所趨。

含鹽污水的零排放處理工藝通常可歸納為預處理、膜濃縮、蒸發結晶等幾個典型工藝單元。其中膜濃縮單元主要用于對含鹽污水進行減量處理,降低蒸發結晶單元的處理負荷,對控制零排放處理成本起到十分關鍵的作用。本文中將介紹現有的膜濃縮技術和膜集成技術,分析各自的特點和存在的問題,以及未來的發展趨勢。

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1膜濃縮技術簡介

1.1反滲透技術

反滲透是以壓力差為推動力,從溶液中分離出溶劑的膜分離過程。對料液側施加壓力,當壓力超過膜兩側的滲透壓差時,溶劑會逆著自然滲透的方向反向滲透,溶質被反滲透膜攔截。最終在膜的低壓側得到透過的溶劑,即產水;高壓側得到濃縮的溶液,即濃水。反滲透技術是一項成熟的脫鹽技術,目前廣泛應用于飲用水深度處理、工業污水回用、苦咸水脫鹽、海水淡化等水處理領域。

海水淡化膜元件在傳統的反滲透膜產品中具有最高的允許操作壓力(不超過8.2MPa),可將污水鹽度濃縮至約70000mg/L。然而,對于零排放處理,特別是針對水量較大的污水,經傳統海水淡化反滲透膜濃縮后,濃水鹽度較低,污水水量依然很大。因此,還需進行二次濃縮以降低后續蒸發結晶單元處理負荷,控制整體工藝的投資和運行成本。

工業污水零排放處理是未來的大勢所趨。總結了反滲透、正滲透和電滲析3種膜濃縮技術的特點及研究現狀。同時,介紹了高效反滲透、常溫結晶-反滲透和電滲析耦合反滲透3種膜濃縮工藝在零排放處理中的應用。通過膜濃縮技術對工業污水的大幅度減量,可以有效地減小蒸發結晶的處理負荷,降低零排放處理工程綜合成本,為未來的研究和應用提供新的視野。

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