新型鹽水濃縮技術在離子膜燒堿生產中的應用研究

楊興娟，史志偉

（北京中科瑞升資源環境技術有限公司，北京 海淀 100080）

新型鹽水濃縮技術在離子膜燒堿生產中的應用研究

楊興娟，史志偉

（北京中科瑞升資源環境技術有限公司，北京 海淀 100080）

闡述了LEMON膜蒸餾技術用于鹽水濃縮的設計原理及在離子膜燒堿裝置中的應用研究。

燒堿；鹽水；濃縮；脫硝；應用

1 脫氯淡鹽水處理技術

離子膜燒堿裝置是氯堿工業的核心設備，生產環節伴有大量淡鹽水生成，該類淡鹽水經脫氯、脫硝處理后，鹽水中NaCl濃度可維持在200～210 g/L，為滿足電解單元的電解濃度需求，只能大量添加工業鹽。工業鹽的添加，夾帶引入雜鹽離子，因此，鹽水必須經過精制單元處理后才能再進入電解槽電解制堿。

以10萬t/a離子膜燒堿生產裝置為例，淡鹽水水量約為100～150 t/h。投加工業鹽提濃后進入鹽水精制，再進行電解制堿。從而導致大部分鹽水的重復精制，降低精制單元有效處理能力的同時，也加大生產環節的動力消耗。

2 新型減量回用技術應用研究

（2）低溫驅動，低耗運行。80～90℃低溫驅動，可多元化利用各種低品位廢熱（熱水、蒸汽、太陽能等廢棄熱源），減少企業廢熱外排隱患，緩解生產企業循環冷卻冷熱交換壓力的同時，提高能源利用率，以滿足污水處理系統的污水處理功耗需求。

（3）模塊集成化設計，占地面積小。科學選擇膜組件規格，配套完善部件，合理規劃布局，以模塊化組裝理念最大程度減少設備占地，膜塊化設備整體安裝，節省繁瑣施工，以最短時間、最小占地、最優效果解決客戶環保難題。

（4）自控化程度高，操作維護簡便。自控系統設置以適用、先進為原則，且易于擴容，使整套裝置能夠以最高效率運行。手動、自動任意切換，允許用戶自行停、開。系統的自動運行及膜塊內部運行監測以及異常情況報警。

北京中科瑞升資源環境技術有限公司在詳細了解離子膜制堿工藝的流程、各生產單元的技術原理及特點后，以脫氯脫硝淡鹽水詳細的水質分析為基礎，結合LEMON膜蒸餾技術工藝特點，開展了LEMON膜蒸餾技術對脫氯脫硝淡鹽水的濃縮研究。

2．2．1 研究水質

脫氯脫硝淡鹽水指標見表1。

2．2．2 實驗裝置規模及圖片（見表2）

2.3 主要實驗設備（見表3）

3 工藝路線及說明

3.1 工藝路線

應用研究工藝流程示意圖見圖1。

3.2 工藝流程說明

表1 脫氯淡鹽水指標

表2 實驗裝置規模

表3 主要實驗設備表

圖1 應用研究工藝流程圖

（1）按圖1系統流程圖準備虛線框之外的水罐、管道及閥門；（2）將待處理的原水裝入原料罐，如無需循環濃縮，打開閥門V1．1，關閉閥門V1、V2、V2．1、V3，正常操作系統，定時監測濃水和蒸餾水水質；（3）如需循環濃縮，打開閥門V1，關閉閥門V1．1、V2、V2．1、V3，正常操作系統，定期從取樣口V1．1和V3取樣分析濃水濃度和蒸餾水的水質；（4）當循環濃水達到目標濃度時，關閉閥門V1，完全打開閥門V1．1，收集或排放最終濃液；（5）操作過程中，如需要清水沖洗或化學清洗，在清洗罐中加入清水或化學清洗溶液，關閉閥門V1、V1．1、V2．1、V3，打開閥門V2，正常操作系統，定時從取樣口V2．1和V3取樣分析清洗液和蒸餾水的水質以檢測清洗效果。

主要考察指標：清水產生量、產水水質、濃水濃度及狀態，除加熱器以外的電力能耗。

4 應用效果分析

4.1 實驗數據（見表4）

表4 淡鹽水兩段濃縮試驗數據摘要

4.2 實驗現象說明

（1）隨著鹽水逐級濃縮，濃水NaCl含量逐漸提高，最終高達307 g/L，達到理想濃縮濃度；（2）產水電導率約為110～135 μs/cm，小于200 μs/cm；（3）隨著原水NaCl含量的提高，LEMON系統潤濕現象趨于嚴重，但產水水質基本不受影響。PTFE核心組件經干燥處理后，膜性能基本可得到恢復，重復試驗濃縮效果基本一致。

4.3 應用研究分析

淡鹽水原水NaCl含量205～210g/L，經LEMON減量濃縮后，濃水NaCl含量平均達到（305±5）g/L。

（1）鹽水濃縮減量，鹽分濃度得到提高，滿足電解裝置濃度要求，無需精制可直接進入電解槽；（2）無需預處理單元，無其他物質添加，無二次污染產生，滿足企業安全環保要求；（3）生成優質產水，電導率小于200 μs/cm，達到新鮮水水質要求；（4）長時間運行穩定，LEMON設定清洗環節，確保裝置的高效穩定的運行，由于裝置過流部件為PTFE材質，有效清洗過后，可恢復濃縮減量能力；（5）可利用現場低品位廢熱，即廠區廢閥氣或熱水（80～90℃），除熱源能源外，LEMON單元的電耗，可維持在2～5kW·h；（6）LEMON單元采用模塊化設計理念，布局緊湊，占地面積小，尤其適合用地緊張的改造項目。

5 應用效益預測（見表5）

表5 應用和效益預測

電費以0．6元/kW·h計算，年運行時間按8 000 h計算。

濃縮減量后的鹽水含量提濃至 （305±5）g/L可直接進入電解槽電解，無需進入精制單元，無需額外添加工業NaCl提高濃度，降低一次鹽水精制單元負荷的同時，延緩樹脂塔再生周期，大幅度降低了離子膜燒堿運營成本，特別針對采用鹵水制堿工藝的企業，節約了大量的工業鹽使用量，成本節省可觀。

6 結語

Application research of new brine concentration technology in production of ion-exchange membrane caustic soda

YANG Xing-juan，SHI Zhi-wei
（Beijing China Science R esources and Environment Technology Co．,Ltd．,Beijing 100080，China）

Descibed the design principles of LEMONmembrane distillation technology for brine concentrated，and its application in the ionic membrane caustis soda installtion．

caustic soda；brine；concentrate；application

TQ114．26+1

B

1009－1785(2016)12－0008－03

2016－08－12