收稿日期： 2023-02-01

作者簡(jiǎn)介： 莊琦（1997-），男，陜西省榆林市人，助理工程師，碩士，2022年畢業(yè)于西安石油大學(xué)石油與天然氣工程專業(yè)，研究方向：油氣田地面集輸技術(shù)。

摘""" ""要： 反滲透水處理伴隨產(chǎn)生了大量的濃水，為了避免污染問題，分別從反滲透水處理裝置的原理、反滲透濃水回收利用方案和相關(guān)注意事項(xiàng)出發(fā)，提出了反滲透濃水回收利用的工藝改造思路，進(jìn)而使得水資源的利用率提高，最終為實(shí)現(xiàn)零排放奠定基礎(chǔ)。

關(guān)" 鍵" 詞：反滲透；濃水；回收利用；綜合利用

中圖分類號(hào)：X703"""""" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A""""" 文章編號(hào)： 1004-0935（2024）02-0320-03

1" 反滲透水處理概述

我國(guó)作為一個(gè)缺水嚴(yán)重的國(guó)家，提高水資源利用率、減少水污染刻不容緩。而反滲透水處理技術(shù)因能耗低、操作方便等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)廢水、生活污水等污水處理中[1-3]。但由于反滲透膜自身的性能特點(diǎn)，目前反滲透技術(shù)水回收率在70%～75%，每次水處理伴隨產(chǎn)生了大量的濃水[4]。相關(guān)研究表明，反滲透濃水中包含了45種對(duì)人體和環(huán)境有害的污染物[5]。早期由于反滲透水處理裝置使用規(guī)模較小，產(chǎn)生的濃水量較少，所以產(chǎn)生的濃水大多數(shù)是經(jīng)污水處理裝置直接排放進(jìn)入生活污水池，然后外運(yùn)至污水處理廠進(jìn)行處理[6]。直接排放不僅浪費(fèi)了大量的水資源，同時(shí)增大了污水處理裝置的運(yùn)行負(fù)荷和拉運(yùn)成本。現(xiàn)在，隨著反滲透水處理裝置的大規(guī)模使用，產(chǎn)生的濃水量驟增，濃水處理的相關(guān)問題亟須解決。為了提高水資源的利用率，降低運(yùn)行成本，需要對(duì)反滲透濃水的回收利用進(jìn)行深入探索研究。因此，本文通過探索濃水的回收利用，以期為相關(guān)人員提供一定的借鑒。

2" 反滲透水處理裝置原理簡(jiǎn)介

2.1" 反滲透原理

在反滲透裝置中，主要依靠半透膜的選擇透過性進(jìn)行水處理，即半透膜只能溶劑通過，而溶質(zhì)不能通過。當(dāng)相同體積的稀溶液和濃溶液分別處于半透膜兩側(cè)時(shí)，稀溶液中的溶劑水會(huì)滲透到濃溶液中，導(dǎo)致濃溶液中水位升高，形成的壓差稱為滲透壓。而滲透壓的大小取決于溶液的種類、濃度等固有性質(zhì)，與半透膜的性質(zhì)無關(guān)。反滲透原理是通過在濃溶液一側(cè)施加一個(gè)高于滲透壓的壓力，從而使溶劑水由濃溶液流動(dòng)到稀溶液一側(cè)，實(shí)現(xiàn)水處理，如圖1所示[7]。

2.2" 反滲透濃水組成

在實(shí)際應(yīng)用反滲透水處理裝置時(shí)，進(jìn)水口中的離子、有機(jī)物、細(xì)菌、病毒等雜質(zhì)不能通過半透膜，被截留在膜的進(jìn)水側(cè)，這部分離子濃度相對(duì)較高的水稱為濃水。以某熱電廠的反滲透裝置為例，該裝置的進(jìn)水和濃水水質(zhì)指標(biāo)如表1所示[8]。

由表1可知，進(jìn)水和濃水的pH值近似一致，但濃水的各離子質(zhì)量濃度和電導(dǎo)率明顯較大，并且濃水中存在溶解性有機(jī)物（DOM）和總?cè)芙庑怨腆w（TDS）等污染物。其中，溶解性有機(jī)物中的內(nèi)分泌干擾物、藥物和病原菌，對(duì)人類和環(huán)境具有重大污染；總?cè)芙庑怨腆w是指溶解在水里的無機(jī)鹽和有機(jī)物，主要由鈣、鎂、鈉、鉀離子和碳酸根離子、碳酸氫根離子、氯離子、硫酸根離子和硝酸根離子構(gòu)成，并且該值越大，則水的電導(dǎo)率值越大、水中雜質(zhì)越多[9]。所以，在濃水回收利用過程中，需注意控制污染物含量，避免可能引發(fā)的環(huán)境污染問題。

3" 反滲透水處理裝置濃水回收利用方案

3.1" 濃水回流

通常，反滲透裝置進(jìn)水的電導(dǎo)率要求低于"""" 1 100 μS·cm-1，當(dāng)進(jìn)水電導(dǎo)率低于該值時(shí)，可將部分濃水接入原水箱中作為補(bǔ)充水循環(huán)使用，使得原水與濃水按一定比例混合進(jìn)入反滲透水處理裝置，最終將進(jìn)水電導(dǎo)率控制在900～1 100 μS·cm-1范圍內(nèi)。若濃水回流過多時(shí)，進(jìn)水電導(dǎo)率會(huì)超出范圍，極大地增大了半透膜的負(fù)擔(dān)，縮短半透膜的使用壽命。戴昆侖[10]等對(duì)反滲透裝置的進(jìn)水和濃水水質(zhì)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)反滲透裝置的實(shí)際進(jìn)水、濃水的TDS值均低于設(shè)計(jì)值，通過將原水與濃水按3∶1比例混合，不僅使進(jìn)水水質(zhì)的TDS值達(dá)到了設(shè)計(jì)值，并且對(duì)濃水進(jìn)行了回收利用。

3.2" 濃水用于多介質(zhì)過濾器沖洗

反滲透裝置中的預(yù)處理系統(tǒng)通常包含5～6臺(tái)的多介質(zhì)過濾器，在實(shí)際使用過程中，需要定期對(duì)其進(jìn)行反沖洗去除濾層中夾雜的泥沙、懸浮物等。反滲透濃水的濁度為0 mg·L-1，符合反沖水水質(zhì)要求（水質(zhì)濁度lt;3 mg·L-1），故可將濃水箱連接過濾器反洗水泵，用濃水替代自來水進(jìn)行過濾器反洗，工藝簡(jiǎn)圖如圖2所示。

岳中德[11]等通過實(shí)踐得出，將濃水用于多介質(zhì)過濾器沖洗，每清洗一個(gè)過濾器可節(jié)約65 t自來水。

3.3" 濃水用于循環(huán)冷卻和鍋爐用水

根據(jù)《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T 50050—2017）中規(guī)定的間冷開式系統(tǒng)循環(huán)冷卻水水質(zhì)指標(biāo)，各單位需對(duì)比各項(xiàng)指標(biāo)，判斷濃水是否符合工業(yè)循環(huán)冷卻用水[12]。若反滲透濃水水質(zhì)符合循環(huán)冷卻水水質(zhì)指標(biāo)，可將濃水經(jīng)粗過濾器過濾后用于循環(huán)水冷卻；若不符合循環(huán)冷卻水水質(zhì)指標(biāo)，可將濃水經(jīng)石灰處理達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后用于循環(huán)水冷"""" 卻[13-14]。并且，當(dāng)濃水用于循環(huán)冷卻用水噴淋在冷卻塔的管壁上時(shí)，其包含的阻垢劑可以起到緩蝕阻垢的作用。鹵陽湖LNG調(diào)峰站依靠濃水自身壓力0.5 MPa將濃水輸送至冷卻水池補(bǔ)水，每月大致可節(jié)約3 150 m3水[6]。

除了循環(huán)冷卻用水外，反滲透濃水還可用于鍋爐用水。謝華[15]等通過檢測(cè)濃水水質(zhì)，根據(jù)《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》（GB/T1576—2008）標(biāo)準(zhǔn)，得出濃水可用于工業(yè)鍋爐補(bǔ)給水，并通過工藝改造實(shí)現(xiàn)了反滲透濃水的回收再利用。

3.4" 濃水用于城市雜用

根據(jù)《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》（GB/T 18920—2020）中規(guī)定的城市雜用水水質(zhì)基本控制項(xiàng)目及限值（如表2所示）[16]，各單位需對(duì)比各項(xiàng)指標(biāo)，判斷濃水是否符合城市雜用用水。若反滲透濃水水質(zhì)符合城市雜用用水標(biāo)準(zhǔn)，可將濃水經(jīng)粗過濾器過濾后用于消防、清潔和綠化等用水；若不符合城市雜用用水標(biāo)準(zhǔn)，可將濃水與純水按比例稀釋到符合城市雜用用水標(biāo)準(zhǔn)后回收利用。

神木天然氣處理廠通過濃水轉(zhuǎn)水泵將濃水回收至消防水罐后用于消防、綠化和沖廁等，每日約回收30 t濃水，全年可節(jié)約10 950 t水資源[17]。鹵陽湖LNG調(diào)峰站將濃水與純水按1∶2的比例稀釋后用于清潔和綠化，每日可節(jié)約40 m3水[6]。

4" 濃水綜合利用過程中需注意的問題

反滲透濃水在回收利用過程中，需根據(jù)濃水使用用途，嚴(yán)格按照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行對(duì)照，控制濃水回用工序的工藝指標(biāo)，保證濃水滿足工藝指標(biāo)的要求[11，18]。根據(jù)濃水水質(zhì)指標(biāo)計(jì)算朗格繆爾指數(shù)（LSI）和雷茲納穩(wěn)定指數(shù)（RSI），判斷濃水是否存在結(jié)垢或腐蝕傾向，在回用過程中提前做好濃水管道腐蝕、結(jié)垢的預(yù)防工作[19-20]。當(dāng)濃水用于綠化時(shí)，可能造成局部土壤鈣質(zhì)化，長(zhǎng)期灌溉會(huì)導(dǎo)致土壤鹽堿化，可通過稀釋濃水降低對(duì)土壤的危害。

5" 結(jié)束語

隨著反滲透水處理裝置的大規(guī)模使用，產(chǎn)生的濃水量驟增，濃水處理的相關(guān)問題亟須解決。各單位需結(jié)合自身現(xiàn)有用水工藝選擇一種或多種反滲透濃水回收方案進(jìn)行工藝改造。通過對(duì)反滲透濃水進(jìn)行回收利用，不僅在很大程度上可以提高水資源的利用率，而且可以降低污水處理裝置的運(yùn)行負(fù)荷和拉運(yùn)成本，為早日實(shí)現(xiàn)零排放奠定基礎(chǔ)。

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Research on Recycling and Utilization of Reverse Osmosis Concentrate

ZHUANG Qi1， LUAN Chao1， MA Qiang1， LIU Dong2

（1. The Second Gas Production Plant， PetroChina Changqing Oilfield Company， Xi’an Shaanxi 710000， China;

2. Safety and Environmental Supervision Department， PetroChina Changqing Oilfield Company， Xi’an Shaanxi 710000， China）

Abstract： Reverse osmosis water treatment produces a large amount of concentrated water. In order to avoid the problem of pollution， a method for the recycling and utilization of reverse osmosis concentrated water was proposed based on the principle of reverse osmosis water treatment device， the scheme of reverse osmosis concentrated water recycling and related matters needing attention. Thus， the utilization rate of water resources was improved， and finally the foundation for realizing zero emission was laid.

Key words： Reverse osmosis; Concentrated water; Recycling; Comprehensive utilization