反滲透濃鹽水零排放處理工藝技術

陳麗娜　吳朝陽　江英姿

（武漢都市環保工程技術股份有限公司　湖北武漢　430205）

引言

現階段，水資源成為制約煤化工產業快速發展的重要阻礙，為了響應我國提倡的節能減排政策，某煤化工企業使用反滲透系統，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的循環水系統當中，作為循環冷卻水補水使用。反滲透系統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，對于煤化工企業的發展來說具有十分巨大的現實意義。

1　濃鹽水回收利用的目標

煤化工企業需要對以往用水處理系統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的循環水系統當中，使濃水中的化學需氧量降低，達到循環冷卻水補水的使用要求。目前，對回收利用水質的要求為：濃鹽水回收利用裝置中所產生的水質，應充分滿足循環水補水的要求，即電導率不應超出生產水導電率的 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

經過對煤化工企業中濃鹽水的水質分析結果，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+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，使濃水在經過脫鹽處理以后，達到濃度的限制目標，實現零排放。

2.2　高效電滲析脫鹽系統+沉淀過濾+高級氧化

在反滲透濃鹽水的處理過程中，首先需要經過高效電滲析脫鹽系統的處理，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的污水排放量。高效電滲析系統不但能夠對濃鹽水進行處理和排放，而且還具備較為的脫COD功能，脫除率能夠達到40%左右。通過對該系統的使用還能夠以較低的成本使濃水當中較高的COD進行去除，不但可以實現廢水的回收再利用，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，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，真正實現濃鹽水的零排放[2]。

2.3　活性炭吸附+膜濃縮+蒸發濃縮

采用活性炭吸附池能夠將廢水中的有機污染物質有效的隔離，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，通過對蒸發器的使用，能夠將高濃度的鹽水進行蒸發處理，將鹽分隔離出去，減少濃鹽對生態環境產生的不良影響。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%，經過吸附后的產水再經膜濃縮處理后，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器當中，做進一步的蒸發濃縮處理，將蒸發后的濃液輸送到蒸發塘當中，使其在自然作用下進行蒸發和其他處理。

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。當水分由澄清器中流出時，將進入到臭氧池當中，通過使用臭氧在池中進行曝氣反映，是原水當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量降低，進而消減了水中的COD物質與懸浮物。產水在經過過濾處理以后，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，將酸性物質融入其中對水質進行調節，增加阻垢劑預防結垢，并且將還原劑加入其中，預防水中產生氧化性物質，對反滲透效果造成損害。

3　高效電滲析處理技術實驗

3.1　技術簡介

高效電滲析技術作為一種新型濃水處理技術，能夠利用電能將溶液中的可溶礦物質離子進行去除。與以往傳統的電脫鹽技術相比來看，極大的減少了系統化學品的清洗次數。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2～4次，其中產生的離子將會以反向運動的方式將膜表面的沉積物質進行沖洗，有效的減少了對原水的預處理工序，同時還能夠減少清晰設備過程中的停工時間以及去除污垢所用的化學品用量[3]。

在使用高效電滲析技術的基礎上，加入直流電壓作用，使二者共同作用到離子溶液當中，使離子的流動性顯著增強，運動到與其電性相反的電極當中，例如，陰陽離子將在運動中互換位置。在電滲析系統中，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。當彼此之間移動到相鄰的通道當中后，離子交換膜將對二者的移動產生阻礙，而離子繼續朝著相反的方向移動，進而在引力的作用下不斷向上遷移，因此而產生了淡水室與濃水室。

3.2　實驗分析

某煤化工企業利用高效電滲析技術對反滲透濃鹽水進行了實驗，通過觀察具體的實驗現象、分析實驗數據，得到以下結果。

通過實驗結果能夠得知，利用高效電滲析技術對反滲透濃鹽水進行去除具有較強的穩定性。在實驗過程中，反滲透濃水的電導率在4000～5000μs/cm的范圍內發生了改變，產水電導率始終不超過1000μs/cm，在大部分時間內約為800μs/cm。由此可見，將該實驗系統正式投入到實際工作當中，則流量控制的穩定性將更加強大，采用調節電壓的方式，對產水電導率進行進一步的控制，使其波動范圍保持在600～700μs/cm之間。從電導率的角度來看，高效電滲析系統中產生的水分與黃河取水相比來看，水質上更占優勢，能夠充分符合工廠循環冷卻水的補水用途以及其他的工業用水需求。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量，使大部分廢水都可以經過反滲透濃鹽水的處理之后實現回收和利用，真正實現零排放。另外，高效電滲析系統還具備較強的脫COD能力，在實驗中發現，系統脫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　結束語

綜上所述，在工業生產的過程中，將不可避免的會產生大量高鹽度、高氨氮的廢水，如若肆意排放不但會對生態環境造成較大的不利影響，而且還會產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，最終實現零排放的目標。其中，電滲析技術具有良好的處理效果，經過改系統的處理后，有80%的水資源能夠得到有效應用，在節能減排方面具有十分重大的應用意義。

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

[2]夏季祥.煉化企業反滲透濃水處理技術現狀及發展趨勢分析[J].安全、健康和環境，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的研究[C]2013中國水處理技術研討會暨年會.2013.