机械蒸汽再压缩技术处理反渗透浓水的中试研究
第２７卷第１ｉ期２０１１年６月
ＣＨＩＮＡ
中国给水排水
ＷＡＴＥＲ＆ＷＡＳＴＥＷＡ‘ｒＥＲ
Ｖ０１．２７Ｎｏ．１ｌ
Ｊｕｎ．２０１１
机械蒸汽再压缩技术处理反渗透浓水的中试研究
张金鸿，侯寞
，
李海芳，
唐运平
（天津市环境保护科学研究院，天津３００１９１）
摘要：近年来，反渗透（ＲＯ）在污水厂二级出水深度处理中的应用越来越多。然而，ＲＯ浓水的含盐量较高、有机物难于降解，采用常规方法处理时出水水质难于达到排放标准。采用机械蒸汽再压缩技术（ＭＶＲ）对某污水厂的反渗透浓水进行了６倍浓缩的中试，其出水ＣＯＤ≤５０
ＮＨ，一Ｎ≤１０
ｍｇ／Ｌ、
ｍｇ／Ｌ，可以达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》（ＧＢ／Ｔ１８９２０—２００２）的要求；
ＣＯＤ、ＴＤＳ、Ｍｇ“和色度等指标的浓缩倍数与体系的浓缩倍数基本一致，而浓缩水中的ＴＰ、ＳｉＯ扑ＴＮ、ＮＨ，一Ｎ浓度却低于原水的，这主要是由于磷酸盐、硅酸盐的沉淀和氨气逸出所致。另外，钙盐等的沉淀作用还造成浓缩水中ＳＳ浓度的增加。由此可见，利用ＭＶＲ处理反渗透浓水在技术上是可行的，但是需要增加沉淀物的预处理和排出气体的收集处理装置。
关键词：
反渗透；
浓水；
机械蒸汽再压缩技术；
浓缩倍数
中图分类号：Ｘ７０３文献标识码：Ａ文章编号：１０００—４６０２（２０１１）１１—０００ｌ—０４
ＰｉｌｏｔＳｔｕｄｙ
ｏｎ
Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ
ＶａｐｏｒＲｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＴｒｅａｔｍｅｎｔ
ｏｆＣｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄ
Ｗａｔｅｒｆｒｏｍ
Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ
ＲｅｖｅｒｓｅＯｓｍｏｓｉｓＰｒｏｃｅｓｓ
ＺＨＡＮＧＪｉｎ—ｈｏｎｇ，ＨＯＵＹｉｎｇ，ＬＩＨａｉ—ｆａｎｇ，ＴＡＮＧＹｕｎ—ｐｉｎｇ
（Ｔｉａｎｊｉｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：
Ａｃａｄｅｍｙ
ｏｆ
Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｔｉａｎｊｉｎ
３００１
９１，Ｃｈｉｎａ）
Ｒｅｃｅｎｔｌｙ，ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆ
ｒｅｖｅｒｓｅ
ｏｓｍｏｓｉｓ（ＲＯ）ｉｎ
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ｆｏｒｍＷＷＴＰｂｅｃｏｍｅｓｖｅｒｙｐｏｐｕｌａｒ．Ｈｏｗｅｖｅｒ．ｄｕｅｔｏｈｉｇｈｓａｌｉｎｉｔｙａｎｄｒｅｆｒａｃｔｏｒｙｏｒｇａｎｉｃｃｏｍｐｏｕｎｄｓｉｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄｗａｔｅｒｏｆＲＯ，ｔｈｅｅｆｆｌｕｅｎｔｔｒｅａｔｅｄｂｙｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｐｒｏｃｅｓｓｅｓａｒｄ．Ａｐｉｌｏｔｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｔ
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１８９２０—２００２）．ＴｈｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｆａｃｔｏｒｓｏｆＣＯＤ，ＴＤＳ，Ｍｇ“ａｎｄｃｏｌｏｒｉｎ
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基金项目：国家水体污染控制与治理科技重大专项（２００８ＺＸ０７３１４－００１）
第２７卷第１１期
中国给水排水
ｗｗｗ．ｗａｔｅｒｇａｓｈｅａｔ．ＣＯＩｌｌ
ｍｅｎｔｏｆｅｓｃａｐｅｄｇａｓ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：
ｒｅｖｅｒｓｅ
ｏｓｍｏｓｉｓ；
ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄｗａｔｅｒ；
ＭＶＲｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；
ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｆａｃｔｏｒ
随着经济的快速发展，水资源短缺问题ｔ３趋严重，非常规水源的开发利用受到广泛重视…。反渗透（ＲＯ）作为目前污（废）水资源化利用的典型技术之一，被广泛应用于污水厂二级出水的深度处理。然而，ＲＯ浓水具有含盐量高、有机物难于降解的特性，采用普通方法处理时出水水质难于达到排放标准，针对ＲＯ浓水的新型处理技术的开发显得尤为重要。
机械蒸汽再压缩（ＭＶＲ）技术多用于制盐、医药、食品等工业的浓缩处理。相对其他蒸馏技术（如ＭＳＦ），该技术设备简单，并节约了蒸汽和冷凝水旧Ｊ。ＭｃＣａｂｅ和Ｖｉｖｏｎａ旧１将ＭＶＲ技术用于石化废水处理，并得到了蒸馏水和固体盐等副产品。在国内，将ＭＶＲ技术应用于废水处理领域的研究报道还较少。将ＭＶＲ技术用于处理ＲＯ浓水，可使ＲＯ浓水再浓缩，同时蒸出水可以再次利用，做到污水处理与资源化相结合。若浓缩到结晶阶段，结晶经过后续处理后可以作为低品质盐使用，使ＲＯ浓水基本达到零排放。
笔者通过ＭＶＲ处理某工业园区污水厂ＲＯ浓水的中试研究，对ＲＯ浓水（原水）、浓缩水和蒸出水的水质特性、试验过程中的物质变化规律、ＲＯ浓水预处理工艺及蒸出水达标回用的关键技术等进行了系统分析，探讨了将ＭＶＲ技术用于ＲＯ浓水处理的可行性。
’。
表１
Ｔａｂ．１
Ｒ０浓水水质
ｗａｔｅｒ
ＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＲＯｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄ
项目数值
３０３７．４７３．４９６０５０１３．２１２．０８６７０３９１９１７７１３．２１８４１１３１６８．３３５９６
ＣＯＤ／（ｍｇ・Ｌ。１）
ｐＨ值ＴＰ／（“ｇ・Ｌ。１）ＴＮ／（ｍｇ・Ｌ“）ＮＨ，一Ｎ／（ｍｇ・Ｌ“）电导率／（ｍＳ・ｃｍ一）ＳＳ／（ｍｇ・Ｌ。）
ＴＤＳ／（ｍｇ・Ｌ。１）
ＣＩ’／（ｍｇ・Ｌ。）
ｓｏ：一／（ｍｇ・Ｌ。１）ＰＯｉ～／（ｍｇ・Ｌ“）
Ｃａ２＋／（ｍｇ・Ｌ’１）Ｍ９２＋／（ｍｇ・Ｌ。）
色度／倍Ｓｉ０２／（ｍｇ・Ｌ一）总碱度／（ｍｇ・Ｌ。）
１．３中试工艺
中试工艺流程见图ｌ。
１０
１试验材料与方法
１．１分析仪器与方法
主要检测仪器包括：ＲＨＳ一１０型折光盐度仪、
ＨＡＣＨ
１．水环式真窄泵２．离心式压缩机３．物料循环泵４．冷凝罐５．热交换器６．蒸发器７．流培计８．冷凝蒸出水排放１５９．进料口
ｌＯ．浓缩液及晶浆排放ｕ１１．不凝气体排放口
图１
Ｆｉｇ．１
ＭＶＲ中试工艺流程
ＲｏｗｃｈａｒｔｏｆＭＶＲ
Ｃ０１５０型电导仪、台式ｐＨ计等。水质检测
项目包括：ＣＯＤ、ＴＰ、ＴＮ、ＮＨ，一Ｎ、电导率、ＴＤＳ、Ｃａ２＋、Ｍ９２＋、ｓｓ、总碱度、色度、ＳｉＯ：，测定方法参照《水和废水监测分析方法》ＨＪ。１．２原水水质
某工业园区污水处理厂的进水以生活污水为主，工业废水所占比例约为１／３，采取二级生化工艺，本研究采用其后续再生水工艺的ＲＯ浓水进行试验。ＲＯ浓水的水质见表１，可以看出，该浓水含盐量和有机物含量均较高，同时，由于该污水厂没有脱氮工艺，总氮与氨氮含量也较高。
・２・
中试采用减压低温蒸馏方式，系统真空度由水环式真空泵控制。系统无需通人生蒸汽，利用蒸发器中的二次蒸汽，通过压缩机压缩为加热蒸汽后进入热交换器，被压缩的蒸汽变为冷凝水，而潜热被释放出来，进料液经潜热预加热后进入蒸发器，完成一个循环过程。在蒸馏过程中物料进出口共包括四个：进料口、浓缩液及晶浆排放口、冷凝液（蒸馏出水）排放口、不凝气体排放口。主要采用连续运行与间歇运行相结合的方式进行分步蒸馏试验，并对浓缩水、蒸出水由中间水罐收集后进行水质分析。
ｗｗＷ．ｗａｔｅｒｇａｓｈｅａｔ．ＣＯｒｎ
张金鸿，等：机械蒸汽再压缩技术处理反渗透浓水的中试研究第２７卷第１１期
在蒸馏过程中，盐度对蒸馏耗能的影响很大，一般蒸馏后浓水的盐度控制在６％左右比较经济ｉ为６倍。中试运行参数见表２。
表２中试ＭＶＲ运行参数
Ｔａｂ．２
２１。
的装置，这样不仅可以提高蒸馏效率，也可保障后续单元的正常运行。与１１Ｐ和ＳｉＯ：类似，ＴＮ、ＮＨ，一Ｎ浓度也随着浓缩过程的进行而下降，这主要是由于挥发性氨气的逸出造成的。
Ｃａ“、Ｓｓ浓度的变化与以上水质指标值的变化略有不同，ｃａ２＋的浓缩倍数比体系的浓缩倍数略低，而Ｓｓ的浓缩倍数比体系的浓缩倍数略高，这可能是由于钙盐析出造成的。
２．２
基于此，并考虑到本试验的原水水质，采用浓缩倍数
０ｌ聊ａｔｉ硼Ｉａｌ目
ｐａｒａｍｅｔｅｒａｆｏｒＭＶＲ
项数值
１００—１５０６０—７００．０４５０５１．２３１．５
蒸发量／（ｋｇ・ｈ。）蒸发温度／℃运行压力／ＭＰａ流量／（ｍ３・ｈ’１）离心式压缩机功率－／ｋＷ水环式真窄泵功率／ｋｗ
循环泵功率－／ｋＷ
脏缩比
ＭＶＲ蒸出水水质
当浓缩及连续结晶稳定运行后，将不同时间段
的蒸馏出水进行混合，每２ｈ监测一次水质（共６次），结果见图３。其中钙、镁未检出，ｐＨ值在７～８之间。
ＴＮ、ＮＲＨ呈竺麓ＮＴＤ过Ｓ蔓Ｃ鼍ａ丢Ｍ芰ｇ鬻ＳＳ：嚣、，ＳＣＯｉＯ螺耋｜｜｜萋弗
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缩倍数见图２。
二
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图３ＭＶＲ蒸出水的电导率、ＣＯＤ、ＮＨ３一Ｎ、ＴＮ
值随时间的变化
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Ｆｉｇ．３
Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ，ＣＯＤ，ＮＨ３一ＮａｎｄＴＮｉｎ
ｏｆＭＶＲ
ｄｉｓｔｉｌｌｅｄｗａｔｅｒ
由图３可知，蒸出水的电导率比蒸馏前大大下降，去除率可达９９．３％，蒸出水的盐度大大改善；蒸
图２各水质指标的浓缩倍数
Ｆｉｇ．２
出水的ＣＯＤ平均为５０ｍｇ／Ｌ左右，ＮＨ３一Ｎ平均为
１０
ＣｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄｒａｔｉｏｆｏｒｅａｃｈｐａｒａｍｅｔｅｒｏｆＭＶＲ
ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄ
ｗａｔｅｒ
ｍｇ／Ｌ，基本达到ＧＢ／Ｔ１８９２０－－２００２的要求。若
原水ＣＯＤ和ＮＨ，一Ｎ浓度变化幅度较大，在一定程度上会影响蒸出水水质，为了确保蒸出水水质，可增加去除ＣＯＤ和ＮＨ，一Ｎ的预处理工艺。
将原水、浓缩水和蒸出水的ＴＰ、ＴＮ、ＮＨ，一Ｎ、ＳｉＯ：浓度进行比较，结果见图４。
由图４可知，ＴＰ、ＴＮ、ＮＨ，一Ｎ、ＳｉＯ：在浓缩水中的浓度明显降低，在蒸出水中未检出ＴＰ、ＳｉＯ：，说明ＴＰ、ＳｉＯ，没有随水蒸出。在蒸出水中检出了ＴＮ、ＮＨ，一Ｎ，说明有有机氮和氨氮随水蒸出。ＭＶＲ试验是在蒸馏温度为６０—７０℃且减压下进行的，原水中的氨氮会随水蒸气一起蒸出∞Ｊ，但这只占小部分，大部分氨氮随不凝气体排出。在进行ＭＶＲ处理时，为了确保不凝气体的无害化，不凝气体要进行
・３・
由图２可知，ＣＯＤ、ＴＤＳ、Ｍ９２＋、色度等指标的浓缩倍数与体系的浓缩倍数基本一致，均约为原水的６倍；而浓缩水的ＴＰ、ＳｉＯ：浓度却比原水的低。由表１可知，ＴＰ中９０％以上是以磷酸盐形态存在的，同时体系中的钙离子含量也较高，Ｃａ，（ＰＯ。）：的溶度积常数为２．０７
ｘ
１０。３，远小于其他磷酸盐的溶度
积常数。同时，除钠、钾的硅酸盐外，其他硅酸盐均不溶于水，在加热条件下更容易形成沉淀。在预热阶段就观察到有悬浮物出现，其主要成分为磷酸钙和硅酸盐，正是由于此，使得浓缩水的ＴＰ和ＳｉＯ：浓度低于原水的。由于磷酸钙与硅酸盐容易形成悬浮物析出，故应在ＭＶＲ的预热阶段增加去除悬浮物
第２７卷第１１期中国给水排水
参考文献：
ｗ、州．ｗａｔｅｒｇａｓｈｅａｔ．ｃｏｎ
有组织排放，以减少氨气对环境的污染。
７０
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６０
ｆ５０
学４０
殛３０
烂２０
１０
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Ｉ’Ｎ
ＭｃＣａｂｅＤＬ，ＶｉｖｏｎａＭＡ．Ｔｒｅａｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ
ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ
０
ＮＨｒＮ
Ｓｉ０２
ｅｍｐｌｏｙｉｎｇｖａｃｕｕｍｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎｕｓｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｃａｌｖａｐｏｒ
ｒｅ—
ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ［Ｊ］．ＥｎｖｉｒｏｎＰｒｏｇ，１９９９。１８（１）：３０—３３．
图４原水、ＭＶＲ浓缩水和蒸出水的水质比较
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１９９５，１４（４）：３４３—３４６．
隐．４３结论
ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆＲＯｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄｗａｔｅｒ，ＭＶＲ
ｗａｔｅｒ
ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄ
ａｎｄＭＶＲｄｉｓｔｉｌｌｅｄｗａｔｅｒ
采用ＭＶＲ技术对某污水处理厂的ＲＯ浓水进行了６倍浓缩的中试，出水水质可以达到回用水水质标准，并实现了浓水的减量化。通过比较原水、ＭＶＲ浓缩水和蒸出水的水质变化可知，在ＭＶＲ技术的应用中，应增加预热去除磷酸盐及硅酸盐悬浮物的工序，同时还应该对蒸馏过程中排出的氨气等挥发性气体进行收集处理，以防止造成二次污染。
作者简介：张金鸿（１９６３一
科，研究。
电话：１３７０２０７８２１８
Ｅ—ｍａｎ：ｒｅｎｓｈｅｎ９０５１３＠１２６．ｃｏｒｎ
），女，天津人，本
高级工程师，主要从事水处理技术
收稿日期：２０１ｌ一０ｌ一０４
・技术交流・
煤油渗透法在寻找混凝土水池裂缝中的应用
刘义钢
（天津市自来水集团有限公司，天津ｓｏ００４０）
钢筋混凝土水池出现质量缺陷、温度裂缝是经常且不易避免的，出现上述情况后要及时进行修复，以避免腐蚀钢筋、降低水池的工作性能和缩短其使用寿命。
目前寻找混凝土水池缺陷及裂缝多采用传统的注水检验法，即向池内注水做闭水试验，观察池外是否有渗水现象。一旦发现渗水点，按照其发生的部位、长度、宽度标注在其池壁位置或示意图上，然后排空池中水，根据标注在池内相应部位迎水面处进行查找，圈定修复范围进行内、外池壁的处理与修复，修复完成并经过一段时间的养护后，再向池内注水做闭水试验，检验修复效果。但在实际操作过程中发现，有些渗水点经过反复修复后，仍存在不同程度的渗水现象。在保证修复操作工艺质量的前提下，修复人员对修复失败的原因进行了查找、分析，发现由于混凝土材料不均匀及力学性能的各向异性，标注出的池壁裂缝处返到迎水面时，裂缝位置发生了偏移与模糊不明的情况，因此按照池壁标注的位置，并没有修到真正的渗水点。在此条件下，解决措施只能是在模糊不明位置处扩大修复面积，但这同时会降低修复质量的保证率、增加修复费用。
鉴于上述问题，修复人员通过现场观察、分析后，提出采用煤油渗透法来寻找混凝土水池的裂缝。即在煤油内添加少许红油漆，搅匀后涂刷在裂缝可能出现的位置，利用煤油渗透压大、挥发快的特点，着色的煤油很快渗透到肉眼观察不到的混凝土缝隙内，整个裂缝线位置清晰、完整地显现出来。用正确的方法对查找到的裂缝处进行修复，然后进行闭水检验，结果完全达到了修复要求。
在大致确定了混凝土水池裂缝处而寻找其具体位置时，煤油渗透法比注水检验法有更大的优越性，该方法简便、快捷、有效、经济，可达到提高修复质量、缩短修复周期、降低修复费用的目的。
・４・