Обратный осмос (ОО) обеспечивает до 70 % мировой мощности опреснения. Вместе с тем он сопровождается образованием концентратов, объем которых превышает количество получаемой пресной воды. По данным Международной ассоциации по опреснению (IDA), мировая производительность систем обратного осмоса составляет порядка 109 млн м³/сут пермеата, при этом объем концентратов достигает 150–160 млн м³/сут.
Концентраты содержат соли, органические добавки (антискаланты, биоциды), а также ценные элементы (Li, Mg, B, Sr, Br). Неправильная переработка концентратов создает риски для экосистем, поэтому разработка методов утилизации приобретает стратегическое значение.
Принцип работы системы обратного осмоса основан на прохождении загрязненной воды через полупроницаемую мембрану, что позволяет эффективно удалять загрязнения и получать очищенную воду. Схема очистки морской воды представлена на рис. 1.
В табл. 1 представлены данные состава исходной воды и концентрата после опреснения для мирового океана, Персидского залива и морей России. Исходная вода содержит в основном ионы хлора и натрия, а также магний, кальций, калий и сульфаты. После опреснения количество растворенных веществ в концентрате значительно возрастает, что отражает процесс удаления пресной воды и накопления минеральных компонентов. Концентраты содержат в 1,5–2 раза больше растворенных веществ, чем исходная вода, что делает их прямым источником вторичного загрязнения, но также и потенциальным сырьем для химической промышленности.
Получение концентратов в больших количествах
Объем производства концентратов ОО значительно варьируются в зависимости от области применения, типа водоочистных систем и количества обрабатываемой воды. На крупных промышленных предприятиях, таких как нефтеперерабатывающие заводы, химические производства, электростанции и крупные опреснительные установки, объемы концентратов могут достигать сотен или тысяч кубометров в сутки.
В регионах с высоким содержанием солей или жесткой воды объем концентратов может быть выше, из‑за необходимости более интенсивной очистки. С увеличением масштабов опреснения растет и общий объем концентратов, что создает экологические проблемы по их утилизации и переработке. В связи с этим развивается направление по снижению объемов отходов и их переработке для повторного использования.