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【上海純水設(shè)備行業(yè)新聞】

作為目前全球海水淡化的首選技術(shù)，反滲透同樣活躍于鹽水濃縮領(lǐng)域。而在諸多蒸發(fā)器替代技術(shù)各顯神通的背景下，反滲透又能否在競(jìng)爭(zhēng)激烈的鹽水濃縮市場(chǎng)上走出自己的一條新路呢？

隨著各國(guó)環(huán)境規(guī)范的加嚴(yán)和排放成本的繼續(xù)增長(zhǎng)，脫鹽和零排放已經(jīng)成為未來(lái)必定的發(fā)展趨勢(shì)。過(guò)去由于回收率等局限，保守的反滲透（RO技術(shù)在鹽水濃縮方面的應(yīng)用并不廣泛。但這一形勢(shì)隨著新技術(shù)的誕生正在發(fā)生逆轉(zhuǎn)，特別是進(jìn)水濃度相當(dāng)高的情況下，為了替代固定支出和運(yùn)營(yíng)利息雙高的激進(jìn)蒸發(fā)器，近兩年有許多創(chuàng)新的系統(tǒng)設(shè)計(jì)開始陸續(xù)投入市場(chǎng)。

創(chuàng)新的RO配置系統(tǒng)在較高的操作壓力（如超過(guò)1,200psi約8MPa或多級(jí)系統(tǒng)運(yùn)行下，能夠?qū)⒖側(cè)芙夤腆w（TDS濃度高于50,000mg/L進(jìn)水進(jìn)一步濃縮至TDS濃度超越100,000mg/L濃鹽水，同時(shí)防止通量的下降與膜表面結(jié)垢，以保證膜的過(guò)濾能力和清潔外表均不受影響。這一過(guò)程可以顯著減少下一步進(jìn)入蒸發(fā)器或蒸發(fā)塘進(jìn)行處理的濃鹽水體積，實(shí)現(xiàn)更高的回收率。

下圖顯示了各鹽水濃縮技術(shù)所能達(dá)到平均TDS濃度，其中，逆流反滲透（或稱逆反滲透，CounterflowRO能將鹽水濃縮至與蒸發(fā)器相近的濃度，也賦予了RO技術(shù)在鹽水濃縮領(lǐng)域更大的發(fā)展?jié)摿Α?

技術(shù)概覽

除了RO外，有許多新興的膜鹽水濃縮技術(shù)在過(guò)去的十至十五年間相繼推出，上海水處理設(shè)備其中包括取得不少勝利市場(chǎng)化應(yīng)用的垂直管降膜蒸發(fā)器（VTFF以及在市場(chǎng)化應(yīng)用基礎(chǔ)上尚需進(jìn)一步優(yōu)化的正滲透（FO和膜蒸餾（MD技術(shù)等。相較于這些前沿技術(shù)，RO優(yōu)勢(shì)在于它海水淡化領(lǐng)域所積累的相當(dāng)幼稚的應(yīng)用及運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)。

將RO技術(shù)用于鹽水濃縮方面，以色列反滲透技術(shù)公司Desalitech近兩年的表示非常遜色。Desalitech一些項(xiàng)目的實(shí)際操作中，可將RO處置后的濃水濃度達(dá)到80,000mg/LTDS目前，該公司在與傳統(tǒng)RO系統(tǒng)相競(jìng)爭(zhēng)的同時(shí)，其研發(fā)團(tuán)隊(duì)也在馬不停蹄地優(yōu)化產(chǎn)品，希望可以實(shí)現(xiàn)在1,800psi壓力下運(yùn)行，并使鹽水濃度進(jìn)一步濃縮至100,000mg/LTDS

另一個(gè)創(chuàng)新的RO技術(shù)來(lái)自以色列Rotec公司所開發(fā)的FlowRevers技術(shù)。這一技術(shù)與Desalitech相類似，通過(guò)其高回收率解決方案來(lái)替換或改造傳統(tǒng)的RO系統(tǒng)。與此同時(shí)，也有許多針對(duì)RO濃水處理的初創(chuàng)技術(shù)在如火如荼地研發(fā)中，有些基于批處置式模式，另一些則使用高壓。這些解決方案可以是單個(gè)系統(tǒng)或是多級(jí)串聯(lián)系統(tǒng)，主要取決于進(jìn)水的濃度以及終端客戶對(duì)排水水質(zhì)的要求。

下表中列舉了目前市場(chǎng)上部分將RO技術(shù)用于鹽水濃縮的主導(dǎo)公司及其產(chǎn)品：

資料來(lái)源：GWI

這些技術(shù)所應(yīng)用的系統(tǒng)配置通常包括：鹽水預(yù)處理技術(shù)、定制化的膜過(guò)濾系統(tǒng)、新型膜清洗方案、新型鹽水排放系統(tǒng)、高壓操作條件、循環(huán)泵及能量回收裝置等。一般而言，限制反滲透將鹽溶液濃縮到更高倍數(shù)的主要原因，外加壓力達(dá)到滲透壓的極限，從而導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法進(jìn)一步對(duì)鹽水進(jìn)行濃縮。

針對(duì)這一挑戰(zhàn)，目前有兩個(gè)頗具前景的新興技術(shù)，可將鹽水濃縮至高于高壓反滲透的濃度水平：

戈潤(rùn)環(huán)保（GradiantCorpor逆流反滲透（CFROCounterflowRO鹽濃縮蒸發(fā)技術(shù)

土耳其Hyrec公司所開發(fā)的多級(jí)滲透輔助反滲透（OA RO,OsmoticAssistRO鹽濃縮蒸發(fā)器

罕見的規(guī)范RO逆流RO和正滲透FO三者的滲透原理區(qū)別如下圖所示。而這兩項(xiàng)技術(shù)則是通過(guò)利用不同滲透壓（正滲透與反滲透）原理，反滲透膜出水端添加少量鹽溶液，以維持RO膜進(jìn)料端和滲透端的鹽水濃度，從而有效降低膜兩側(cè)的壓力差。通過(guò)這一新興的鹽濃縮蒸發(fā)設(shè)備和多級(jí)串聯(lián)的處置，出水濃度可高達(dá)250,000mg/LTDS這樣一來(lái)，系統(tǒng)在進(jìn)行濃縮的同時(shí)，其所消耗的外加壓力也相應(yīng)降低，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了節(jié)能的目的

圖片來(lái)源：Bouma/Lienhard

澳大利亞公司Osmoflo最早推出反滲透膜濃縮解決方案的公司之一，其鹽水濃縮濃度高于100,000mg/LTDSOsmoflo于2014年推出其濃鹽水處置設(shè)備OBSOsmofloBrineSqueezer,使用了可熱降解的涂層專用膜及新型的膜清潔技術(shù)。

市場(chǎng)上也有許多技術(shù)公司采用定制化的預(yù)處置方案來(lái)應(yīng)對(duì)膜結(jié)垢和污染的問(wèn)題。加拿大濃水處理專家Saltwork公司CEOBenSparrow先生告訴GWI通過(guò)將我高壓XtremeRO解決方案與公司的BrineRefin系統(tǒng)（不使用混凝劑的化學(xué)軟化）相結(jié)合，可以勝利將水質(zhì)調(diào)節(jié)至更加‘反滲透友好’水平。

技術(shù)動(dòng)態(tài)

目前，高壓反滲透的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)取得了不少成功的市場(chǎng)化案例，如美國(guó)頗爾（Pall公司的DPO碟管式反滲透膜技術(shù)）通過(guò)將碟片式的膜片堆疊在垂直的專有容器中，可以實(shí)現(xiàn)大于激進(jìn)卷式反滲透膜三倍甚至更高的回收率。這一技術(shù)目前多用于垃圾滲濾液等難處理污水的處置。

除了碟管式的RO技術(shù)之外，杜邦水處理公司（由杜邦與陶氏合并成立）及美國(guó)海德能（Hydranaut等膜制造商也推出了高達(dá)1,800psi壓力下進(jìn)行操作的新型卷式反滲透膜，以實(shí)現(xiàn)更高的脫鹽率。

即使在較高的操作壓力下，與傳統(tǒng)的鹽濃縮器相比，這些高壓RO系統(tǒng)依然具有顯著的運(yùn)營(yíng)利息優(yōu)勢(shì)，常州水處理設(shè)備特別當(dāng)應(yīng)用于工業(yè)中常見的小規(guī)模項(xiàng)目中時(shí)，這一優(yōu)勢(shì)將更加突出。據(jù)相關(guān)高壓RO系統(tǒng)供應(yīng)商稱，與傳統(tǒng)的熱蒸發(fā)器相比，這些新的高壓RO系統(tǒng)僅需消耗約50%能源，顯著緩解了以昂貴著稱的零排放或脫鹽系統(tǒng)的利息壓力。

從短期來(lái)看，這一RO技術(shù)可以協(xié)助進(jìn)一步縮小下游所需蒸發(fā)器的容量及尺寸大小，如Saltwork公司巧妙地將RO鹽水濃縮器與其現(xiàn)有的蒸發(fā)-結(jié)晶技術(shù)相結(jié)合，對(duì)整套系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。Sparrow表示：如果客戶打電話給我說(shuō)想要蒸發(fā)器，通常發(fā)現(xiàn)在RO鹽濃縮器的輔助下，客戶對(duì)蒸發(fā)器的需求可以由4臺(tái)降至1臺(tái)。

某些情形下，使用RO鹽濃縮器甚至可以不安裝小容積蒸發(fā)器，直接將RO濃水導(dǎo)入結(jié)晶器進(jìn)行處理。沙特海水淡化公司（SWCC一處置能力為100m3/dSWRO中試項(xiàng)目中，通過(guò)采用Hyrec公司的RO濃縮設(shè)備，每天可產(chǎn)水70立方米，剩下的濃鹽水則直接進(jìn)入結(jié)晶器。

然而，現(xiàn)場(chǎng)有熱源可供利用的條件下，由于蒸發(fā)器所需的能耗大幅降低，RO-結(jié)晶器的系統(tǒng)與蒸發(fā)-結(jié)晶器的系統(tǒng)相比優(yōu)勢(shì)并不大。但盡管如此，工業(yè)小規(guī)模項(xiàng)目中，南京純水設(shè)備激進(jìn)蒸發(fā)器的能耗一般在35kWh/m3左右或更高。此時(shí)，能耗僅15kWh/m3鹽濃縮器便非常具有優(yōu)勢(shì)。

本文節(jié)選并翻譯自GWI最新6月刊技術(shù)板塊（ChiefTechnologOfficer中的特色全球技術(shù)概覽文章（MarketMap原文同時(shí)深度剖析了杜邦、海德能、OsmofloSaltmakGradiantHyrecAquatech等公司在反滲透膜濃縮技術(shù)上的進(jìn)展情況、全球不同工業(yè)行業(yè)市場(chǎng)中的應(yīng)用，以及未來(lái)技術(shù)優(yōu)化的趨勢(shì)展望。