焦化脫硫廢液處理工藝優(yōu)化

曹曉玉

（拜城縣眾泰煤焦化有限公司，新疆 阿克蘇 842300）

引言

煤化工在生產(chǎn)的過程中會產(chǎn)生大量的脫硫廢液，由于存在極大的污染性，因此無法直接排放到環(huán)境中，需要對其進(jìn)行凈化處理后才能井下排放。目前對焦化脫硫廢液的處理主要是通過在廢液內(nèi)添加化學(xué)藥劑，通過發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，來實(shí)現(xiàn)凈化。但由于在化學(xué)反應(yīng)過程中會產(chǎn)生多種化學(xué)沉淀物及重金屬離子，需要再次進(jìn)行過濾，因此處理周期長，而且在處理后溶液存在氨氮超標(biāo)的現(xiàn)象，效率低、成本高，無法滿足煤化工企業(yè)高效、底本的凈化處理需求[1]。

過濾膜技術(shù)是近年來興起的一種新的物理凈化技術(shù)，能夠快速的將廢水中的顆粒污染物、硫酸物等進(jìn)行吸附，從而達(dá)到物理凈化的目的，根據(jù)試驗(yàn)驗(yàn)證，該方案能夠?qū)U液處理效率提升11.6%，將廢液處理成本降低7.5%，極大的提升了焦化廠廢水處理的效率和經(jīng)濟(jì)性，具有重要的推廣意義。

1 膜法凈化工藝方案

根據(jù)過濾膜的工作原理，本文設(shè)計(jì)了一種新的多層過濾膜凈化脫硫廢水的工藝流程，該凈化裝置整體結(jié)構(gòu)，如圖1 所示[2]，圖中Kn表示閥門、Pn表示壓力表、Tn表示溫度計(jì)。

圖1 膜法凈化工藝流程圖

為了保證膜法凈化的可靠性，在進(jìn)行膜組選擇時(shí)，陶瓷膜選擇孔徑為50 nm，通道數(shù)為20 的高密度膜，納濾膜則選擇截留分子量不低于200 Da 的膜組，反滲透膜的孔徑不大于10 nm。

為了驗(yàn)證該膜法凈化工藝的凈化效果，取焦化脫硫廢液，測定其中硫代硫酸銨的含量（質(zhì)量濃度）為71 g/L，硫氰酸銨的含量（質(zhì)量濃度）為118 g/L，對其經(jīng)過過濾膜處理后的溶液進(jìn)行測定。在對反應(yīng)效果進(jìn)行分析時(shí)，采用了國標(biāo)法來對廢液中的硫含量進(jìn)行測定，利用濁度儀對處理后溶液的濁度進(jìn)行測試，利用滴定法來對硫代硫酸銨的含量進(jìn)行測試，利用分光光度法來對硫氰酸銨的濃度進(jìn)行測試。

2 陶瓷膜凈化過程分析

按上述試驗(yàn)方案，采用膜法對焦化脫硫廢液進(jìn)行處理，結(jié)果如第270 頁圖2 所示，圖中MC表示料罐2 內(nèi)的硫元素濃度和脫硫廢液中的硫濃度之比，J表示膜的滲透通量值。隨著凈化時(shí)間的增加，料罐2內(nèi)的硫元素濃度和脫硫廢液中的硫濃度之比逐漸增大，這主要是在該凈化工藝過程中設(shè)置了1 沉淀罐，脫硫廢液在沉淀罐內(nèi)靜置，使一部分的含硫溶液沉淀，從而降低進(jìn)入到陶瓷膜內(nèi)的硫的濃度，減少了在陶瓷膜處的固化量[3]，提升了陶瓷膜的使用壽命和經(jīng)濟(jì)性。

圖2 膜法焦化廢水處理結(jié)果

在反應(yīng)過程中陶瓷膜的滲透通量逐漸下降，在前20 min 內(nèi)，由于溶液內(nèi)的硫在陶瓷膜處快速的沉積，因此導(dǎo)致陶化膜表面的通量快速的下降，當(dāng)在20 min～130 min 的范圍內(nèi)，滲透通量逐漸的區(qū)域穩(wěn)定，約為427 L/（m2·h），這主要是由于在陶瓷膜的表面形成了一個(gè)穩(wěn)定的濾餅層，阻止了沉淀物的進(jìn)一步集聚。在整個(gè)反應(yīng)過程中溶液的出水濁度均穩(wěn)定在0.22 NTU 以下，滿足納濾過程中的進(jìn)水需求，在此過程中陶瓷膜主要是對硫進(jìn)行過濾，對硫代硫酸銨和硫氰酸銨不截留。

3 納濾（NF）過程分析

當(dāng)廢水進(jìn)入到納濾階段后，由于廢水中的鹽分含量高，納濾膜分離硫代硫酸銨、硫氰酸銨時(shí)較為困難，為了降低納濾膜兩側(cè)的濃度差，因此采用了去離子水進(jìn)行預(yù)透析[4]，在整個(gè)過程中使透析水的添加量和納濾時(shí)的滲透量保持一致，保證料罐中液體體積的穩(wěn)定，在廢水的納濾階段納濾效果，如圖3 所示.圖中J 表示納濾膜通量，R 表示二價(jià)鹽截留率。

由圖3a）可知，在過濾時(shí)，納濾膜對硫代硫酸銨的截留率平均保持在94.6%，在過濾時(shí)納濾膜的通量平均在19.6 L/（m2·h）。由圖3b）可知，溶液中的NH4SCN 濃度隨著過濾時(shí)間的增加而迅速降低，當(dāng)在第240 min 時(shí)NH4SCN 的濃度僅為1.1%，說明在過濾的過程中NH4SCN 的過濾量可以達(dá)到98.9%。

圖3 納濾膜過濾效果示意圖

4 反滲透過程分析

當(dāng)廢水經(jīng)過納濾處理后，進(jìn)入到反滲透膜組處，此時(shí)廢水中的鹽度很高，單次的反滲透處理無法獲取品質(zhì)較高的一價(jià)鹽硫氰酸銨[5]，因此需要進(jìn)行多次反滲透處理，以提高在該階段對鹽的截留效果，在反滲透階段硫氰酸銨的濃度對過濾效果的影響，如圖4 所示。圖中J 表示反滲透膜通量，R 表示硫氰酸銨截留率。

圖4 硫氰酸銨的質(zhì)量濃度對過濾效果的影響分析

由圖4 可知，廢水中的鹽度越高，反滲透膜對硫氰酸銨的截留率就越低，反滲透膜的通量也就越小。在一級反滲透的過程中，由于廢水中還有少量的硫代硫酸銨，此時(shí)溶液內(nèi)的硫氰酸銨的質(zhì)量濃度約為118 g/L，因此反滲透膜對硫氰酸銨的截留效果要優(yōu)于第二級的反滲透過程。這主要是因?yàn)榱虼蛩徜@的高截留率使反滲透膜的表面形成了一層極化層[6]，阻止了硫氰酸銨的滲透。在經(jīng)過四次反滲透的后，反滲透膜對硫氰酸銨的截留率可以達(dá)到99.7%，析出水的純凈度達(dá)到排放要求。

根據(jù)實(shí)際驗(yàn)證結(jié)果，經(jīng)過膜法處理后，對污水內(nèi)重污染物的截留效率達(dá)到了98.7%，每噸水的處理效率比傳統(tǒng)化學(xué)凈化方案效率提升11.6%，將廢液處理成本降低7.5%，顯著的提升了對廢液的處理效果和經(jīng)濟(jì)性，具有極大的應(yīng)用推廣價(jià)值。

5 結(jié)論

為了解決煤焦化脫硫廢液采用化學(xué)處理所存在的效率低、經(jīng)濟(jì)性差的不足，提出了一種新的焦化脫硫廢液處理工藝，對陶瓷膜凈化、納濾膜凈化、反滲透膜凈化效果進(jìn)行了分析，結(jié)果表明：

1）陶瓷膜主要是對硫進(jìn)行過濾，對硫代硫酸銨和硫氰酸銨不截留，納濾膜對NH4SCN 的過濾量可以達(dá)到98.9%，但不截留硫氰酸銨。在經(jīng)過四次反滲透的后，反滲透膜對硫氰酸銨的截留率可以達(dá)到99.7%，析出水的純凈度達(dá)到排放要求。

2）膜法處理對污水內(nèi)重污染物的截留效率達(dá)到了98.7%，每噸水的處理效率比傳統(tǒng)化學(xué)凈化方案效率提升11.6%，將廢液處理成本降低7.5%；