高盐废水处理项目中膜设备的利用以及盐度的浓缩百分比

高盐废水处理项目中膜设备的利用以及盐度的浓缩百分比

一、反渗透（RO）技术

1.常规反渗透

通常将低盐废水（<1%盐度）浓缩至 6%~8%（约60,000–80,000 mg/L）。

2.限制因素：渗透压随盐度升高急剧增加（如11%盐水的渗透压约11.8 MPa），需超高压设备（12 MPa级膜），但成本高昂且易结垢。

3.高盐反渗透（HSRO）

国家能源集团研发的HSRO技术可将盐水浓缩至 14%~16%（140,000–160,000 mg/L），操作压力优化后显著降低能耗。

4.低压高浓缩工艺（OARO类技术）

通过向产水侧注入循环盐水，降低膜两侧浓度差，实现低压下（4~8 MPa）将3%盐水浓缩至 8%~21%。

5.核心创新：分段式设计（3–6段）和盐水回流策略，突破传统渗透压限制。

 二、正渗透（FO）技术

依靠渗透压差驱动水分子透过膜进入汲取液，可将盐水浓缩至 14%~15%（如海水淡化浓盐水）。

2.局限：汲取液稀释后渗透压下降，难以实现更高浓缩；需再生汲取液，增加复杂度。

三、膜蒸馏（MD）技术

利用蒸汽压差驱动水蒸气透过疏水膜，可将盐水浓缩至 20%~24%（过饱和状态析出晶体）。

优势：脱盐率>99.9%，低温热源即可驱动（55–65℃）。

挑战：能耗较高（90%能耗用于加热），需解决膜润湿和结垢问题。

一般结合低温蒸发结晶工艺设备使用。

 四、组合工艺技术

1.FO-MD组合/+MVR组合

先用FO预浓缩至10–15%，再用MD进一步提浓至 20–24%，综合能耗降低40%以上。

应用：反渗透浓盐水的近零排放处理。

高压反渗透分段增压

串联两级RO系统（一次增压+段间增压泵），将3%盐水浓缩至 15%–18%（浓缩倍率3–5倍）。

 五、实际应用中的关键限制因素

1.膜污染与结垢

高盐度下CaSO?、SiO?等易结垢，需阻垢剂或预处理（如超滤）。

微生物滋生和胶体污染可导致通量下降30%以上。

2.经济性与能耗

浓缩至>15%时，传统RO成本骤增（需12 MPa级膜，价格是8 MPa膜的5倍）。

膜蒸馏虽浓缩度高，但热能耗限制了大规模应用。

3.材料创新

微纳超疏水膜（如PVDF纤维膜）可延缓结垢，将工业浓盐水水回收率提升至 80%（对应盐度约24%）1。

不同膜技术浓缩能力对比表

技术类型	典型浓缩极限	操作压力/温度	关键特点	适用场景
常规反渗透 (RO)	6–8%	4–8 MPa	能耗低，易结垢	苦咸水淡化、预浓缩
高盐反渗透 (HSRO)	14–16%	优化低压	国际领先技术，成本低	电厂/化工高盐废水
正渗透 (FO)	14–15%	常压	低污染，需汲取液再生	预浓缩阶段
膜蒸馏 (MD)	20–24%	热侧55–65°C，冷侧15–25°C	可处理过饱和盐水，高能耗	高盐废水结晶前浓缩
OARO/低压RO	8–21%	4–8 MPa	分段循环设计，突破渗透压限制	零排放系统核心工艺
FO-MD组合	20–24%	FO常温 + MD加热	综合能耗降低40%	近零排放全流程

 

结论

膜设备的盐浓缩极限从常规RO的8%到MD的24%不等。技术选择需权衡盐度目标、能耗与经济性：

≤16%盐度：优选高盐反渗透（HSRO）或低压高浓缩RO，兼顾效率与成本；

>16%盐度：需膜蒸馏（MD）或其与FO的组合工艺，但需解决热源问题。

    未来方向包括开发抗污染疏水膜材料（如微纳结构PVDF）和优化集成工艺，以进一步逼近理论浓缩极限（接近30%）。