反滲透濃鹽水零排放處理工藝技術(shù)

陳麗娜　吳朝陽　江英姿

（武漢都市環(huán)保工程技術(shù)股份有限公司　湖北武漢　430205）

引言

現(xiàn)階段，水資源成為制約煤化工產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的重要阻礙，為了響應(yīng)我國提倡的節(jié)能減排政策，某煤化工企業(yè)使用反滲透系統(tǒng)，對濃鹽水采用組合工藝進行加工處理以后，將脫鹽水輸送到廠區(qū)的循環(huán)水系統(tǒng)當(dāng)中，作為循環(huán)冷卻水補水使用。反滲透系統(tǒng)的使用使全廠廢水綜合回收效率得到了顯著的提升，極大的減少了廢水排放量，對于煤化工企業(yè)的發(fā)展來說具有十分巨大的現(xiàn)實意義。

1　濃鹽水回收利用的目標

煤化工企業(yè)需要對以往用水處理系統(tǒng)中排放的濃水進行深度處理，使其能夠得到再次回收和利用，對其處理以后將脫鹽水輸送到廠區(qū)的循環(huán)水系統(tǒng)當(dāng)中，使?jié)馑械幕瘜W(xué)需氧量降低，達到循環(huán)冷卻水補水的使用要求。目前，對回收利用水質(zhì)的要求為：濃鹽水回收利用裝置中所產(chǎn)生的水質(zhì)，應(yīng)充分滿足循環(huán)水補水的要求，即電導(dǎo)率不應(yīng)超出生產(chǎn)水導(dǎo)電率的 800μs/cm，COD 不超過 60mg/L[1]。

2　反滲透濃鹽水零排放處理工藝分析

經(jīng)過對煤化工企業(yè)中濃鹽水的水質(zhì)分析結(jié)果，提出了四種濃鹽水的排放方案，并在下文中進行對比研究。

2.1　臭氧氧化+TMF+RO系統(tǒng)+臭氧氧化+BAF

由于臭氧具有較強的氧化工藝，能夠有效的降低COD濃度。TMF為管式膜組件，利用TMF軟化工藝，能夠使硬度得到有效的降低。使產(chǎn)生的水分充分符合濃鹽水處理裝置的進水要求，而從濃鹽水處理裝置中產(chǎn)出的濃水COD卻不能直接排放，因此需要再次進行臭氧氧化處理，并且利用BAF生化工藝，使COD排放的總體目標得到充分滿足，使?jié)馑诮?jīng)過脫鹽處理以后，達到濃度的限制目標，實現(xiàn)零排放。

2.2　高效電滲析脫鹽系統(tǒng)+沉淀過濾+高級氧化

在反滲透濃鹽水的處理過程中，首先需要經(jīng)過高效電滲析脫鹽系統(tǒng)的處理，這時濃水的回收量將達到85%以上，極大的減少了煤化工企業(yè)的污水排放量。高效電滲析系統(tǒng)不但能夠?qū)恹}水進行處理和排放，而且還具備較為的脫COD功能，脫除率能夠達到40%左右。通過對該系統(tǒng)的使用還能夠以較低的成本使?jié)馑?dāng)中較高的COD進行去除，不但可以實現(xiàn)廢水的回收再利用，而且還能夠極大的減少了COD的排放。另外，對于濃水中剩下的一些殘留物質(zhì)，可以通過絮凝沉淀過濾以及高級氧化的方式，對其進行深度加工，使COD排放量進一步降低，真正實現(xiàn)濃鹽水的零排放[2]。

2.3　活性炭吸附+膜濃縮+蒸發(fā)濃縮

采用活性炭吸附池能夠?qū)U水中的有機污染物質(zhì)有效的隔離，在反滲透濃鹽水處理過程中，安裝一款膜濃縮裝置，能夠有效減少廢水量，對可用水進行進一步的回收，通過對蒸發(fā)器的使用，能夠?qū)⒏邼舛鹊柠}水進行蒸發(fā)處理，將鹽分隔離出去，減少濃鹽對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的不良影響。另外，采用活性炭吸附的方式，使有機物被有效的吸附出來，去除率能夠超過60%，經(jīng)過吸附后的產(chǎn)水再經(jīng)膜濃縮處理后，能夠回收將近50%的水分，將剩余的高濃度含鹽污水輸送到蒸發(fā)器當(dāng)中，做進一步的蒸發(fā)濃縮處理，將蒸發(fā)后的濃液輸送到蒸發(fā)塘當(dāng)中，使其在自然作用下進行蒸發(fā)和其他處理。

2.4　軟化器+OTHPs+生物活性炭+RO膜

將濃鹽水進行提升處理以后輸送到澄清器當(dāng)中，同時將石灰、NA2CO3等均投入其中，使水的硬性得到有效的軟化。當(dāng)水分由澄清器中流出時，將進入到臭氧池當(dāng)中，通過使用臭氧在池中進行曝氣反映，是原水當(dāng)中的有機物得到進一步消減，進而增加活性炭濾池的使用壽命，減少對運行成本的投入。經(jīng)過臭氧氧化過后的原水將由活性炭進行過濾，然后使有機物在吸附作用下數(shù)量降低，進而消減了水中的COD物質(zhì)與懸浮物。產(chǎn)水在經(jīng)過過濾處理以后，在加壓的作用下輸送到反滲透過濾器中，在反滲透進水的作用下，將酸性物質(zhì)融入其中對水質(zhì)進行調(diào)節(jié)，增加阻垢劑預(yù)防結(jié)垢，并且將還原劑加入其中，預(yù)防水中產(chǎn)生氧化性物質(zhì)，對反滲透效果造成損害。

3　高效電滲析處理技術(shù)實驗

3.1　技術(shù)簡介

高效電滲析技術(shù)作為一種新型濃水處理技術(shù)，能夠利用電能將溶液中的可溶礦物質(zhì)離子進行去除。與以往傳統(tǒng)的電脫鹽技術(shù)相比來看，極大的減少了系統(tǒng)化學(xué)品的清洗次數(shù)。在高效電滲析運行中，電極與濃水和淡水每過1個小時便會自動翻轉(zhuǎn)2～4次，其中產(chǎn)生的離子將會以反向運動的方式將膜表面的沉積物質(zhì)進行沖洗，有效的減少了對原水的預(yù)處理工序，同時還能夠減少清晰設(shè)備過程中的停工時間以及去除污垢所用的化學(xué)品用量[3]。

在使用高效電滲析技術(shù)的基礎(chǔ)上，加入直流電壓作用，使二者共同作用到離子溶液當(dāng)中，使離子的流動性顯著增強，運動到與其電性相反的電極當(dāng)中，例如，陰陽離子將在運動中互換位置。在電滲析系統(tǒng)中，陰陽離子的交換膜將會通過疊加的方式存在于兩端電極的中間，其中，陽離子只能夠從陽離子交換膜中通過，陰離子也只能從陰離子交換膜中通過，其他離子則無法通過。在電流加載的過程中，陽離子將在交換膜中不斷朝著陰離子移動，而陰離子也朝著陽離子移動。當(dāng)彼此之間移動到相鄰的通道當(dāng)中后，離子交換膜將對二者的移動產(chǎn)生阻礙，而離子繼續(xù)朝著相反的方向移動，進而在引力的作用下不斷向上遷移，因此而產(chǎn)生了淡水室與濃水室。

3.2　實驗分析

某煤化工企業(yè)利用高效電滲析技術(shù)對反滲透濃鹽水進行了實驗，通過觀察具體的實驗現(xiàn)象、分析實驗數(shù)據(jù)，得到以下結(jié)果。

通過實驗結(jié)果能夠得知，利用高效電滲析技術(shù)對反滲透濃鹽水進行去除具有較強的穩(wěn)定性。在實驗過程中，反滲透濃水的電導(dǎo)率在4000～5000μs/cm的范圍內(nèi)發(fā)生了改變，產(chǎn)水電導(dǎo)率始終不超過1000μs/cm，在大部分時間內(nèi)約為800μs/cm。由此可見，將該實驗系統(tǒng)正式投入到實際工作當(dāng)中，則流量控制的穩(wěn)定性將更加強大，采用調(diào)節(jié)電壓的方式，對產(chǎn)水電導(dǎo)率進行進一步的控制，使其波動范圍保持在600～700μs/cm之間。從電導(dǎo)率的角度來看，高效電滲析系統(tǒng)中產(chǎn)生的水分與黃河取水相比來看，水質(zhì)上更占優(yōu)勢，能夠充分符合工廠循環(huán)冷卻水的補水用途以及其他的工業(yè)用水需求。對于合格水的合理率能夠超過85%，如若對不合格水分進行再處理，則能夠使整個水的回收率變得更加顯著，極大的降低了工廠廢水排放的數(shù)量，使大部分廢水都可以經(jīng)過反滲透濃鹽水的處理之后實現(xiàn)回收和利用，真正實現(xiàn)零排放。另外，高效電滲析系統(tǒng)還具備較強的脫COD能力，在實驗中發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)脫COD頻率在20～60%之間波動，平均脫COD率達到40%，效果也較為顯著。

4　結(jié)束語

綜上所述，在工業(yè)生產(chǎn)的過程中，將不可避免的會產(chǎn)生大量高鹽度、高氨氮的廢水，如若肆意排放不但會對生態(tài)環(huán)境造成較大的不利影響，而且還會產(chǎn)生大量的水資源浪費。對此，需要對濃鹽水進行處理回收利用，最終實現(xiàn)零排放的目標。其中，電滲析技術(shù)具有良好的處理效果，經(jīng)過改系統(tǒng)的處理后，有80%的水資源能夠得到有效應(yīng)用，在節(jié)能減排方面具有十分重大的應(yīng)用意義。

[1]官赟赟，顧錫慧，雷太平，等.反滲透濃水處理技術(shù)的試驗研究[J].工業(yè)水處理，2014，34（2）：33～36.

[2]夏季祥.煉化企業(yè)反滲透濃水處理技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢分析[J].安全、健康和環(huán)境，2015，13（7）：29～31.

[3]謝陳鑫，滕厚開，李肖琳，等.煉油廢水反滲透濃水處理技術(shù)的研究[C]2013中國水處理技術(shù)研討會暨年會.2013.