Начнем с того, что такое концентрат обратного осмоса? Проще говоря, это вода, которая не прошла через мембрану и была "перехвачена" при фильтрации оборудованием обратного осмоса. Эта вода не чистая, в ней содержатся соли, органические вещества, тяжелые металлы и другие вещества, концентрация которых в несколько раз выше, чем в исходной воде. Если ее сбросить напрямую, будь то в реку или под землю, это вызовет загрязнение, и экологическая защита определенно не согласится. Поэтому обработка этой концентрированной воды обратного осмоса является обязательной задачей. Сегодня давайте хорошо поговорим со всеми о том, какие надежные методы доступны для обработки концентрированной воды.
Прежде всего, при работе с концентратом обратного осмоса дело не только в поиске решения. Сначала нужно посмотреть на состояние самого концентрата. Например, насколько высока концентрация соли внутри? Есть ли какие-либо особенно сложные загрязнители, с которыми нужно справиться? Кроме того, после обработки, как вы хотите использовать воду? Хотите ли вы продолжать использовать ее для повторного использования или просто сбросить ее напрямую, чтобы соответствовать стандартам выбросов? Существуют значительные различия в методах обработки, выбираемых для разных потребностей.
Давайте сначала поговорим об обычно используемой обработке "уменьшения", которая означает уменьшение количества концентрированной воды, чтобы сэкономить усилия при последующей обработке. Наиболее распространенным методом является "повторная концентрация концентрированной воды обратного осмоса", что просто означает отправку концентрированной воды из первого обратного осмоса в новый комплект оборудования обратного осмоса и повторную фильтрацию. Таким образом, будет дополнительное количество чистой воды, а оставшаяся концентрированная вода будет иметь более высокую концентрацию, но ее количество будет намного меньше. Однако здесь есть проблема. Когда концентрация концентрированной воды высока, соль внутри имеет тенденцию кристаллизоваться и прилипать к мембране обратного осмоса. Со временем мембрана станет бесполезной. Поэтому, как правило, необходимо добавить предварительную обработку, например, добавление ингибиторов накипи для предотвращения образования солевых отложений, а мембрану необходимо регулярно очищать, чтобы обеспечить нормальную работу оборудования.
Существует также метод уменьшения, называемый "концентрацией испарения", который, как следует из названия, полагается на нагрев для испарения воды в концентрированной воде, оставляя после себя еще более соленую воду или твердый остаток. Этот метод подходит для обработки концентрированной воды с особенно высоким содержанием соли. Независимо от того, сколько в ней соли, ее можно сконцентрировать до очень небольшого количества. Но у него есть и недостатки, он слишком энергозатратный! Нагрев требует большого количества электроэнергии или пара, и стоимость не низкая. И во время испарения некоторые органические вещества в концентрированной воде могут разлагаться, выделяя вредные газы, которые необходимо обрабатывать, иначе это вызовет загрязнение воздуха. Сейчас также существуют улучшенные технологии испарения, такие как многоступенчатое испарение и механическое сжатие пара (MVR), которые могут сэкономить много энергии по сравнению с традиционными методами испарения. Однако инвестиции в оборудование относительно велики и должны быть взвешены в соответствии с фактической ситуацией.
После уменьшения количество концентрированной воды уменьшается, но загрязнители внутри все еще присутствуют. Следующим шагом является "безвредная" обработка, либо удаление загрязнителей, либо превращение их в безвредные вещества. Наиболее часто используемым методом является "передовая технология окисления", которая в основном используется для обработки органических веществ в концентрированной воде. Его принцип заключается в генерации вещества, называемого "гидроксильными радикалами", которые особенно активны и могут разлагать органические вещества на углекислый газ и воду или на более мелкие молекулы, которые легче обрабатывать. Общие передовые технологии окисления включают озоновое окисление, окисление Фентона, фотокаталитическое окисление и так далее. Например, окисление Фентона включает добавление сульфата железа и перекиси водорода в концентрированную воду для получения гидроксильных радикалов в кислых условиях, которые особенно эффективны при работе со сложными для разложения органическими соединениями. Однако при использовании этого метода необходимо контролировать дозировку химикатов и условия реакции, в противном случае либо обработка не будет тщательной, либо химикаты будут потрачены впустую, а также будет образовываться шлам. Последующая обработка шлама - это уже другой вопрос.
Если концентрация тяжелых металлов в концентрированной воде высока, то пригодится "метод химического осаждения". Он заключается в добавлении химических реагентов, таких как известь, гидроксид натрия и сульфид натрия, в концентрированную воду, позволяя реагентам реагировать с ионами тяжелых металлов с образованием нерастворимых осадков. Затем осадки можно отделить путем осаждения и фильтрации, уменьшив количество тяжелых металлов в воде. Например, при работе с концентрированной водой, содержащей хром, добавление сульфида натрия может привести к образованию осадка сульфида хрома, а при работе с концентрированной водой, содержащей свинец, добавление извести может привести к образованию осадка гидроксида свинца. Однако этот метод приведет к образованию большого количества шлама, который содержит тяжелые металлы и классифицируется как опасные отходы. Его необходимо передать квалифицированным подразделениям для обработки и нельзя выбрасывать небрежно, иначе это все равно вызовет вторичное загрязнение.
Существует еще один метод обработки тяжелых металлов, называемый "адсорбционным методом", который использует материалы с адсорбционной способностью, такие как активированный уголь, цеолит, ионообменная смола, наноматериалы и т. д., для "адсорбции" ионов тяжелых металлов из концентрированной воды на поверхность материала, тем самым достигая цели удаления. Например, активированный уголь имеет особенно большую площадь поверхности и сильную адсорбционную способность. Помимо адсорбции тяжелых металлов, он также может адсорбировать некоторые органические вещества. Ионообменная смола более точна, способна избирательно адсорбировать определенные ионы тяжелых металлов и может быть регенерирована и повторно использована после насыщения, что делает ее более экономичной. Однако адсорбционные материалы имеют определенную адсорбционную способность. После полной адсорбции они бесполезны и нуждаются в регулярной замене или регенерации. Если концентрация тяжелых металлов в концентрированной воде слишком высока, адсорбционный материал быстро насытится, и стоимость обработки увеличится.
В дополнение к уменьшению и безвредности, мы сейчас выступаем за "использование ресурсов", что означает извлечение полезных веществ из концентрированной воды и превращение отходов в сокровища. Например, разве в концентрированной воде не много соли? Соль можно извлечь с использованием мембранного разделения или методов кристаллизации испарением для получения технической соли. Например, используя метод кристаллизации испарением, концентрированную воду нагревают и испаряют для кристаллизации соли, а затем очищают для получения хлорида натрия и хлорида калия промышленного стандарта, которые можно использовать в таких отраслях, как химическая промышленность и строительные материалы. Однако при извлечении соли необходимо убедиться в отсутствии токсичных или вредных веществ в концентрированной воде, иначе извлеченную соль нельзя будет использовать. Кроме того, процесс очистки также требует технологии для удаления примесей из соли, что не дешево. Однако в долгосрочной перспективе это может решить проблемы загрязнения и восстановить ресурсы, что делает его очень экономически эффективным.
Кроме того, обработанную воду можно повторно использовать, если она соответствует соответствующим стандартам. Например, обработанную воду можно использовать для полива растений, посадки травы, опрыскивания дорожных покрытий или в качестве дополнительной воды для промышленной циркуляционной воды, такой как охлаждающая вода для сталелитейных заводов и электростанций. Таким образом, это не только уменьшает количество используемой пресной воды, но и уменьшает количество сбрасываемых сточных вод, убивая двух зайцев одним выстрелом. Однако перед повторным использованием качество воды необходимо проверить в соответствии с ее предполагаемым использованием, чтобы обеспечить соответствие требованиям. Например, при использовании в качестве охлаждающей воды необходимо контролировать жесткость и концентрацию ионов хлорида в воде, чтобы предотвратить коррозию оборудования или образование накипи.
Наконец, чтобы обобщить со всеми, не существует универсального решения для обработки концентрированной воды обратного осмоса. Необходимо объединить несколько технологий обработки на основе качества воды, количества, целей обработки и бюджета затрат на концентрированную воду, известного как "комбинированный процесс". Например, сначала предварительно обработать для удаления некоторых примесей, затем использовать обратный осмос для концентрации и уменьшения, затем использовать передовую технологию окисления для удаления органических веществ, использовать химическое осаждение для удаления тяжелых металлов и, наконец, повторно использовать обработанную воду для извлечения соли для использования ресурсов. И в процессе обработки следует также уделять внимание энергосбережению и снижению потребления, уменьшению вторичного загрязнения, чтобы быть одновременно экологически чистым и экономичным.
В настоящее время требования по охране окружающей среды становятся все более строгими, и обработка концентрированной воды обратного осмоса также получает все больше внимания. Мы считаем, что в будущем появятся более эффективные и экономичные технологии обработки, позволяющие концентрированной воде действительно стать "ресурсом" из "сточных вод".
