均相淡化電滲析處理高氯廢水的工程化案例

閆虎祥 高寶釵

（賽恩斯環(huán)保股份有限公司 湖南長沙 410006）

引言

某有色金屬礦山企業(yè)位于我國西北地區(qū)，每天產(chǎn)生約16000～18000m3礦坑疏干水，受當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件影響，該廢水鹽分和硬度較高，其中氯離子濃度達(dá)到5000～9000mg/L，總硬度3000～4500mg/L。因為水量較大，企業(yè)不能完全回用，需要部分排放，但排放部分氯離子必須低于當(dāng)?shù)卣畡?wù)局規(guī)定的排入總排干溝水體納污能力氯離子的要求600mg/L。因此務(wù)必新建廢水處理系統(tǒng)對該疏干水進(jìn)行處理。

含氯離子廢水的處理目前以膜分離技術(shù)為主流，包括超濾、納濾、反滲透、電滲析等技術(shù)中的一種或幾種組合工藝。而在膜技術(shù)中，又以反滲透及其組合工藝運(yùn)用更為廣泛。

電滲析是指在外加直流電場的作用下，利用離子交換膜的選擇透過性，使溶液中的電解質(zhì)離子定向遷移，自溶液中部分分離出來的過程。電滲析裝置一般由離子交換膜、隔板、電極、直流電源、電泵、水槽等組成[1]。電滲析技術(shù)受電耗高等因素影響，早期在海水淡化等膜技術(shù)大范圍運(yùn)用領(lǐng)域僅占極少市場份額，但電滲析技術(shù)離子交換膜具有較強(qiáng)的抗污染能力，對原水的水質(zhì)要求相對較低[2]，加之倒極電滲析膜組器的使用，大大提高了電滲析操作電流和水回收率，延長了運(yùn)行周期，使得EDR在廢水處理方面優(yōu)勢凸顯，其濃水循環(huán)、水回收率最高可達(dá)95%，電滲析技術(shù)進(jìn)入全新發(fā)展階段。

1 進(jìn)出水水質(zhì)

本項目進(jìn)水水質(zhì)通過對2014年～2016年水樣檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析后確定，排放出水滿足當(dāng)?shù)卣蠛拖嚓P(guān)標(biāo)準(zhǔn)，具體指標(biāo)如表1所示。

表1 進(jìn)出水水質(zhì)要求（單位：mg/L，pH值除外）

2 工藝選擇及設(shè)計

2.1 工藝選擇

根據(jù)表1水質(zhì)可知，本項目主要是對廢水中氯離子（鹽分）進(jìn)行分離脫除，優(yōu)先采用膜技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，同時須克服高硬度對膜系統(tǒng)帶來的困難。針對以上性質(zhì)，選擇超濾+反滲透、超濾+納濾+反滲透、高精度過濾+均向淡化電滲析膜組合工藝進(jìn)行比選，其特點(diǎn)對比如表2所示。通過三種組合工藝特點(diǎn)對比，本項目選用高精度過濾+均相膜電滲析法進(jìn)行設(shè)計。

表2 高鹽廢水的三種處理工藝特點(diǎn)對比表

2.2 工藝流程設(shè)計

本項目設(shè)計工藝流程如圖1所示。

圖1 設(shè)計工藝流程圖

工藝流程說明：礦坑中疏干水用泵送到地面以后，先進(jìn)入分配池達(dá)到消力、緩沖的目的，然后自流進(jìn)入預(yù)處理系統(tǒng)，通過“混凝——絮凝——沉降分離——砂濾”一系列過程，使原水中SS得到大幅度降低，再采用高精度過濾器進(jìn)一步脫除微小顆粒物，使其能夠滿足電滲析系統(tǒng)進(jìn)水要求，最后進(jìn)入均向淡化電滲析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)廢水中氯離子的濃縮分離，濃水返回選礦系統(tǒng)，淡水則在達(dá)到設(shè)計要求后回用或者外排。

3 結(jié)果與討論

圖2 運(yùn)行效果圖

項目安裝調(diào)試正常以后，對主要控制指標(biāo)氯離子和總硬度進(jìn)行了一段時間跟蹤分析，相關(guān)數(shù)據(jù)如圖2所示。從圖2可以看出，數(shù)據(jù)跟蹤期間，疏干水原水氯離子濃度在5000～6000mg/L之間波動，總硬度在3000mg/L左右波動，通過均向淡化電滲析工藝處理以后，淡水中氯離子穩(wěn)定控制在500mg/L左右，完全滿足設(shè)計要求，淡水中硬度則降低至100mg/L左右，氯離子和總硬度分離率分別達(dá)到90%和97%以上，濃縮分離效果優(yōu)越。

結(jié)語

（1）本項目連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行結(jié)果表明，均向淡化膜電滲析對該高氯廢水處理效果優(yōu)越，完全能夠滿足設(shè)計的氯離子出水要求600mg/L。

（2）優(yōu)化工藝參數(shù)下，本項目產(chǎn)水率穩(wěn)定保持在70%以上，噸水綜合運(yùn)行成本約2.3元，經(jīng)濟(jì)性較好。

（3）均向淡化電滲析膜壽命較長，且不受廢水中總硬度的影響，運(yùn)行與再生維護(hù)方便，在處理高鹽、高硬度廢水方面有明顯優(yōu)勢，推廣前景廣闊。