膜分離技術(shù)在焦化廢水處理中的應用

金鑫

摘要：焦化企業(yè)的生產(chǎn)工藝相對復雜，在焦炭生產(chǎn)和煤氣凈化過程中會產(chǎn)生相應的焦化廢水。這種類型的廢水危害嚴重，因為其內(nèi)部成分更加復雜，并且焦化廢水的量也非常大。 廢水中的某些成分是劇毒的，容易致癌。在現(xiàn)階段，已成為中國典型的水污染問題之一，受到了整個社會的高度關注。本文將在分析焦炭廢水特性的基礎上，討論膜分離技術(shù)在焦炭廢水處理中的應用。

關鍵詞：焦化廢水;處理技術(shù);膜分離技術(shù)

1焦化廢水特點

在煤炭產(chǎn)品加工過程中，廢水是通過多種環(huán)節(jié)產(chǎn)生的。廢水中含有相對大量的污染物，因為煤炭質(zhì)量，產(chǎn)品和加工技術(shù)的差異會導致不同的廢水水質(zhì)。但是，產(chǎn)生的廢水量沒有明顯變化。實際上，這類廢水包含更多的有機物，多環(huán)芳烴和大分子物質(zhì)。主要污染物是苯酚和含有氮，氧和硫的雜環(huán)化合物。這是相對特殊的工業(yè)廢水之一，其中包含許多難以分解有機化合物?；瘜W需氧量（CODcr）占廢水總量的很大一部分。廢水中的生化需氧量（BOD5）小于化學需氧量（CODcr），但前者與后者的比率較小。該比率通常是廢水可生物降解性和焦炭形成的量度，因為該比率通?？梢赃_到0.28至0.32，并且B/C<0.3是典型的持久性生物降解性。對微生物有毒的氨氮和總氮成分。因此，需要增添脫氮、深度處理等工序，才能進一步滿足廢水排放標準。

2焦化廢水的處理技術(shù)

按照處理過程中廢水有害物質(zhì)濃度的差異，焦化廢水處理可以分為三個階段，即三級處理：

焦化廢水的一級處理是對其中高濃度的有害物質(zhì)進行去除，如苯酚、氨、氰化物等。二級處理主要集中在以生化處理為中心的無害處理，但還包括生物鐵法和增強曝氣法。三級處理法主要是指生化處理后的廢水還不夠時使用的深度凈化法，如活性炭吸附法等標準。大多數(shù)焦化廠沒有三步法，因為購買和操作設備的成本高于之前的兩步法。

二次處理技術(shù)在我國焦化行業(yè)中應用了較長的時間，主要集中于我國頒布新的工業(yè)污染物排放標準之前。二級處理技術(shù)主要是對污染物中的油和懸浮固體進行去除，然后通過生化技術(shù)進行處理?；瘜W需氧量和氨氮處理預處理污水的方法。自2012年以來，我國就焦化工業(yè)的污染物排放標準制定了新法規(guī)。該標準要求的標準更全面，更嚴格，并具有其他指標，例如氮，磷和硫化物。目前，我國很多焦炭生產(chǎn)企業(yè)所排放的廢水都不符合排放標準的要求，廢水中的CODcr和氮等有害物質(zhì)的含量不滿足要求。從目前許多焦化廠實際處理焦化廢水的角度看，廢水處理仍存在隱患。因此，問題在于如何用較簡單的技術(shù)和較低的設備分三個階段對焦化廠的污水進行高度處理，這是亟待解決的問題。

3膜分離技術(shù)在焦化廢水處理中的應用

3.1膜分離技術(shù)原理

膜分離技術(shù)使用天然或合成的聚合物膜來完成兩組分或多組分溶質(zhì)和溶劑的分離，分類，純化和濃縮。驅(qū)動力主要來自膜兩側(cè)的壓力/濃度/電勢/溫度等能量水平的差異。根據(jù)發(fā)展情況，通常使用諸如微濾（MF），超濾（UF），納濾（NF），反滲透（RO）和電滲析（ED）之類的方法。該技術(shù)具有節(jié)能，高效，使用方便，成本低等優(yōu)點，可以直接替代早期的分離技術(shù)，如精餾和萃取。

膜分離技術(shù)的原理是膜具有選擇性的滲透性。根據(jù)分離階段推進力和膜孔徑的不同，可將其分為MF，UF，NF，RO，滲析，ED，氣體分離（GS），全蒸發(fā)（PVAP）和乳化液膜（ET）等等。在制備膜元件的過程中通常選擇有機聚合物或陶瓷材料。膜的孔結(jié)構(gòu)用于支持通過分離膜對物質(zhì)的選擇性分離。膜的孔徑直接影響混合系統(tǒng)中不同粒徑物質(zhì)通過分離膜的能力。MF的驅(qū)動力來自膜兩端的壓力差，主要涉及聚合物顆粒和材料中懸浮固體的去除。UF的驅(qū)動力與MF的來源相同，但主要涉及各種相對分子量或各種形狀的高分子物質(zhì)。用于濃縮蛋白質(zhì)或多肽溶液，純化酶制劑等，效果極佳。NF通常自身攜帶相應的電荷，并且可以實現(xiàn)99%的次級離子（尤其是二價陰離子）的去除率。它通常用于水凈化領域，并且可以透析RO膜中保留的無機鹽。RO是不對稱膜，可向溶液施加壓力以抵消溶劑的滲透壓，從而使溶劑從溶液中沿相反方向分離。它通常負責去除小分子溶質(zhì)，懸浮固體和膠體，主要用于海水淡化以及酒精和糖的濃縮制備。

3.2膜分離技術(shù)在焦化廢水上的應用

3.2.1預處理+超濾+納濾工藝

通過將該工藝用于焦化廢水的深度處理，可以將除氯離子以外的其他水質(zhì)參數(shù)排放到標準液中并作為循環(huán)水重復使用。在現(xiàn)實生活中，該過程會增加水的排放量，但納濾膜無法分離氯離子，從而在廢水回用期間嚴重腐蝕設備。

3.2.2預處理+UF+RO工藝

此過程用于完成處理站中生化廢水的深度處理，所得水可作為循環(huán)水補充劑再利用?；谶@些事實，廢水是高質(zhì)量的，可以直接作為循環(huán)水再利用。此外，極低的氯離子含量不會對設備產(chǎn)生嚴重的腐蝕作用。

3.2.3預處理+MBR+RO工藝

一些公司已經(jīng)使用這種方法來完成焦化廢水的深度處理。處理后，廢水可作為鍋爐補充水再利用。經(jīng)過處理后，廢水的成分不超過標準，但膜分離活性污泥法在操作過程中很容易堵塞，清洗頻率高。

3.2.4預處理+UF+NF+RO工藝

此過程可用于完成焦炭廢水的深度處理，并且所產(chǎn)生的水可作為循環(huán)水重復使用。根據(jù)實際情況，增加納濾分離過程不僅可以降低反滲透過濾的負荷，而且可以延長反滲透的工作周期和使用壽命，有效地減少了膜的反洗次數(shù)，提高了整體出水率。該過程中，經(jīng)過RO處理得到廢水后，廢水中的氯離子含量非常低，對設備沒有嚴重的腐蝕作用。但是，在此過程中的一次性投資相對較高，并且不會導致大規(guī)模的推廣或使用。

結(jié)語

從煤化工廢水的深度處理的角度來看，膜技術(shù)具有實用性，可控性，高效性，節(jié)能性和簡便性等優(yōu)點。盡管仍處于研發(fā)階段，但市場潛力巨大，已成為各種水處理研究機構(gòu)的重要研究課題，也是開發(fā)項目之一。

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