水利工程中基于反滲透濃鹽水處理研究

張宏斌

（陽原縣水務(wù)局，河北 陽原 075800）

引言

眾所周知，任何一個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都離不開對水資源的消耗，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，我國的廢水排放總量高達5 000 多億t，嚴重制約了生態(tài)環(huán)境的發(fā)展，這其中排放量大且處理難度高的濃鹽水處理工藝更成為了研究重點?；诖吮尘跋?，在20 世紀60 年代，反滲透治理工藝開始出現(xiàn)。這項技術(shù)作為一門全新的膜分離技術(shù)，不僅擁有著其他膜分離技術(shù)的不同功能，同時由于其技術(shù)中超高的脫鹽率且運行狀態(tài)十分穩(wěn)定，在目前的反滲透濃鹽水處理中得到了較為廣泛的應用，且發(fā)展前景十分廣泛。

1 反滲透技術(shù)的原理

滲透現(xiàn)象作為大眾日常生活中最常見的一種現(xiàn)象，早在十八世紀就有科學家針對滲透現(xiàn)象做了相關(guān)的研究。根據(jù)相關(guān)資料顯示，在當時一個法國科學家發(fā)現(xiàn)豬的膀胱內(nèi)水可以擴散的形式進入到酒精溶液當中。這也就說明，在溶液進行滲透的過程當中需要通過兩種不同形式溶液的相互作用力，且在不受到外力作用的條件下，一種溶液通過滲透進入到另一種溶液中的過程?；诖吮尘跋?，這種由于溶液推動力本身而形成的壓力差值也被稱之為滲透壓。當滲透壓力與對溶液的施加壓力兩者處于平衡的狀態(tài)時，那么兩種溶液便會維持一個穩(wěn)定態(tài)勢，不會發(fā)生移動；但是如果所施加得壓力比自身滲透壓力大時，那么兩種溶液就不再維持穩(wěn)定態(tài)勢，會朝著對方的方向而移動，出現(xiàn)滲透方向的改變。在科學技術(shù)不斷發(fā)展的今天，反滲透技術(shù)的應用作為典型的水處理技術(shù)代表，不僅擁有著非常高效的特性和優(yōu)點。同時，由于反滲透技術(shù)材料來源簡單、制作成本低且具備良好的高溫性能特點，該技術(shù)也非常適用于濃鹽水的處理當中，在未來的發(fā)展前景必將十分廣泛。

2 反滲透技術(shù)的應用

在20 世紀60 年代后期，一部分研究者開始利用反滲透技術(shù)將工作重點轉(zhuǎn)移到針對環(huán)保水處理當中，在現(xiàn)代社會的廢水處理技術(shù)中已經(jīng)成為一種成熟性技術(shù)手段。這也是由于在反滲透技術(shù)的應用過程中，整個工藝在操作上不涉及難度較大的流程、整體耐高溫性能較為穩(wěn)定，且能源消耗水平較低，不容易發(fā)生相變的情況。同時，根據(jù)反滲透技術(shù)的發(fā)展優(yōu)勢，在后續(xù)的環(huán)保水處理技術(shù)當中也有效穩(wěn)定了水質(zhì)，在控制水質(zhì)酸堿直的同時節(jié)約技術(shù)成本，在很多城市廢水的處理上的應用更為廣泛。但值得注意的是，在反滲透技術(shù)中的滲透壓強度以及水質(zhì)特點發(fā)展的差異性，對于一些復雜、多樣化的水質(zhì)標準來說，在反滲透技術(shù)的要求上也會隨之而升高。假設(shè)在處理環(huán)保水的過程當中，某樣水質(zhì)卻含有大量的無機鹽物質(zhì)，這時為了保障反滲透技術(shù)的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)就會首先對水質(zhì)進行預備處理，減輕水質(zhì)中的雜物對滲透膜的損害程度，進而提高反滲透裝置的利用效率。例如，利用活性炭對水質(zhì)中的雜質(zhì)進行吸附作用等等。

3 反滲透濃鹽水的處理工藝

3.1 高級氧化工藝

高級氧化工藝的發(fā)展優(yōu)勢就在于它能夠?qū)σ恍┯袡C污染物或工業(yè)廢水的處理上進行有效應用，在改善水質(zhì)、提高水質(zhì)可生化性的作用上十分顯著，且由于其二次污染程度較低的特點，在近年來我國廢水處理方面做出了重要貢獻。那么，該項工藝的利用原理就是使用紫外光與催化劑在水處理環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的活性自由基分解的方式，將水中的雜質(zhì)逐漸氧化為二氧化碳和水，其氧化還原電位越高，說明其氧性能越為突出。其次，高級氧化工藝能夠得到廣泛應用的原因除了可以產(chǎn)生活性自由基以外，還可以起到直接氧化作用來對污水中的COD 值進行降低且整個過程十分迅速高效，能夠在最短的時間內(nèi)達到處理目標且不會對環(huán)境造成任何影響。例如，在高級氧化工藝中臭氧氧化法的利用，這種方法對改善水質(zhì)的速度極快且適用范圍較為廣泛。在利用反滲透技術(shù)對濃鹽水進行處理的環(huán)節(jié)當中，一些反應速度較大的有機物會直接進行臭氧氧化反應，提高水質(zhì)的可生化性能。但值得注意的是，由于該項技術(shù)的使用成本較高且容易出現(xiàn)有機物分解狀況，如何加強該技術(shù)的應用也成為當前反滲透技術(shù)的研究重點。

3.2 物理化學工藝

在反滲透技術(shù)的物理化學處理方法中，包含了兩種類型的處理手段，即吸附法和混凝沉淀法[1]。首先，從吸附法的利用角度來說，這種方法主要是利用反滲透技術(shù)多空結(jié)構(gòu)中的固體吸附劑來對水質(zhì)中的有機物質(zhì)進行吸附，進而達到去除有機物的作用。注意：在水質(zhì)中的不溶解物質(zhì)可以直接利用不同的混凝劑進行雜質(zhì)去除，根據(jù)不同處理要求來決定。同時，由于在水質(zhì)中的膠體表面存在一定電荷作用，當其外層被水分子進行包圍以后也可以實現(xiàn)膠體之間的不可觸作用，在水溶解中保持較為穩(wěn)定的狀態(tài)。如果是在濃鹽水中利用混凝沉淀法，那么這類細小的膠體就會利用相互作用力的方式來轉(zhuǎn)變?yōu)檩^大的膠體，最終發(fā)生沉淀，起到一定的水質(zhì)凈化作用。

3.3 生物處理工藝

反滲透技術(shù)中的生物處理工藝是利用有機物在發(fā)生氧化分解反應時，將蛋白質(zhì)和碳水化合物質(zhì)進行一定的轉(zhuǎn)化，一些細小分子的有機物質(zhì)也會在進入細胞壁以后通過分解氧化后，以二氧化碳的形式進行排除。有很多的微生物它們最大的特點就在于其在無氧還是有氧的情況下都能進行正常的運動，所以在反滲透技術(shù)的應用上，可以將生物處理工藝應用在一些濃度較低的鹽水當中。其次，以生物膜的角度來看，目前曝氣生物濾池[2]發(fā)展的先進性十分突出，其生物反應器在填充了一定的載體以后，污水和氧氣就會從反應器的底部進行過濾，通過對生物膜的接觸以后可以直接吸附在膜上，令污水得到凈化。

4 反滲透濃鹽水的處理案例

4.1 案例分析

某公司在反滲透濃鹽水處理裝置的利用當中，將其進水量設(shè)定為200 m3/h，外排濃鹽水量為75 m3/h。但在實際的污水處理階段中，進水量只能達到150 m3/h，且外排濃鹽水量也只有65 m3/h。從反滲透技術(shù)的應用角度來說，可以將濃酸水裝置的排水設(shè)置為100 m3/h，以此來滿足進水量以及排水量的發(fā)展趨勢。

4.2 處理過程

首先，可以在廢水進入酸堿綜合步驟之前，對其進行預備處理，首先對水質(zhì)進行酸堿度的檢測，讓后根據(jù)水質(zhì)的酸堿度不同來對其加入適當?shù)乃釅A水，讓其pH 值維持在7 左右，這樣是為了保證送入到調(diào)節(jié)罐當中的酸堿水是同一個標準的。在反滲透濃鹽水裝置系統(tǒng)的利用當中，其余壓會對酸堿水進行充分調(diào)節(jié)并加熱，在將出水自動里流出到澄清池當中。待經(jīng)過澄清池進行過濾后才能進入吸水井內(nèi)。

其次，在臭氧氧化技術(shù)的作用下污水會通過與臭氧的接觸之后直接進行氧化作用。其中大量有機物分子會逐漸變?yōu)樾》肿佑袡C物再進行水質(zhì)生化反應。其中的氧化塔在出自流后，污水會自動進入吹脫池內(nèi)，在吹脫池內(nèi)部的臭氧釋放器裝置會在最短的時間內(nèi)將剩余的臭氧進行處理。

最后，經(jīng)過吹脫池進行處理之后就可以進入反應池當中，并利用上文中所說的生物處理工藝中的生物膜技術(shù)讓填料[3]懸浮在污水當中，充分發(fā)揮生物處理工藝的優(yōu)勢，實現(xiàn)對污水中有機物的降解。在污水經(jīng)過最終處理后也會通過檢驗進行排除，如果檢驗合格則外排，反之則重新進入氧化塔進行滲透處理。

4.3 成本計算

在進行反滲透濃酸水的處理過程中，針對不同的狀態(tài)的濃酸水應該采取相應的滲透技術(shù)，與此同時我們應當注意在處理過程中其成本的消耗狀態(tài)，通過對成本的把控來節(jié)省成本支出。例如在對臭氧進行氧化這一模塊當中，如果該水質(zhì)不需要對pH值進行調(diào)節(jié)的話，那么也將不存在對酸堿溶液的成本消耗。所以在此基礎(chǔ)上將其納入到反滲透濃酸水處理裝置成本核算當中。

5 結(jié)論

綜上所述，針對在水利工程中的反滲透濃鹽水技術(shù)研究十分重要，保障其處理工藝的流暢性以及完善性，不僅能夠改善當前工業(yè)廢水污染的現(xiàn)狀，提高廢水水質(zhì)的可生化性能，同時也能滿足當今時代背景下節(jié)能減排的發(fā)展要求。對此，為了進一步保障反滲透裝置的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，滿足污水的二次利用要求，還需要在今后的實生產(chǎn)時間環(huán)節(jié)當中，時刻觀察濃鹽水裝置運轉(zhuǎn)的狀態(tài)，關(guān)注外排指標與反滲透技術(shù)應用中的關(guān)聯(lián)。要求相關(guān)人員對各個環(huán)節(jié)進行檢測，加大監(jiān)管力度，以此來不斷加強對污水生化性能的改善。