反渗透浓盐水零排放处理工艺技术

陈丽娜　吴朝阳　江英姿

（武汉都市环保工程技术股份有限公司　湖北武汉　430205）

引言

现阶段，水资源成为制约煤化工产业快速发展的重要阻碍，为了响应我国提倡的节能减排政策，某煤化工企业使用反渗透系统，对浓盐水采用组合工艺进行加工处理以后，将脱盐水输送到厂区的循环水系统当中，作为循环冷却水补水使用。反渗透系统的使用使全厂废水综合回收效率得到了显著的提升，极大的减少了废水排放量，对于煤化工企业的发展来说具有十分巨大的现实意义。

1　浓盐水回收利用的目标

煤化工企业需要对以往用水处理系统中排放的浓水进行深度处理，使其能够得到再次回收和利用，对其处理以后将脱盐水输送到厂区的循环水系统当中，使浓水中的化学需氧量降低，达到循环冷却水补水的使用要求。目前，对回收利用水质的要求为：浓盐水回收利用装置中所产生的水质，应充分满足循环水补水的要求，即电导率不应超出生产水导电率的 800μs/cm，COD 不超过 60mg/L[1]。

2　反渗透浓盐水零排放处理工艺分析

经过对煤化工企业中浓盐水的水质分析结果，提出了四种浓盐水的排放方案，并在下文中进行对比研究。

2.1　臭氧氧化+TMF+RO系统+臭氧氧化+BAF

由于臭氧具有较强的氧化工艺，能够有效的降低COD浓度。TMF为管式膜组件，利用TMF软化工艺，能够使硬度得到有效的降低。使产生的水分充分符合浓盐水处理装置的进水要求，而从浓盐水处理装置中产出的浓水COD却不能直接排放，因此需要再次进行臭氧氧化处理，并且利用BAF生化工艺，使COD排放的总体目标得到充分满足，使浓水在经过脱盐处理以后，达到浓度的限制目标，实现零排放。

2.2　高效电渗析脱盐系统+沉淀过滤+高级氧化

在反渗透浓盐水的处理过程中，首先需要经过高效电渗析脱盐系统的处理，这时浓水的回收量将达到85%以上，极大的减少了煤化工企业的污水排放量。高效电渗析系统不但能够对浓盐水进行处理和排放，而且还具备较为的脱COD功能，脱除率能够达到40%左右。通过对该系统的使用还能够以较低的成本使浓水当中较高的COD进行去除，不但可以实现废水的回收再利用，而且还能够极大的减少了COD的排放。另外，对于浓水中剩下的一些残留物质，可以通过絮凝沉淀过滤以及高级氧化的方式，对其进行深度加工，使COD排放量进一步降低，真正实现浓盐水的零排放[2]。

2.3　活性炭吸附+膜浓缩+蒸发浓缩

采用活性炭吸附池能够将废水中的有机污染物质有效的隔离，在反渗透浓盐水处理过程中，安装一款膜浓缩装置，能够有效减少废水量，对可用水进行进一步的回收，通过对蒸发器的使用，能够将高浓度的盐水进行蒸发处理，将盐分隔离出去，减少浓盐对生态环境产生的不良影响。另外，采用活性炭吸附的方式，使有机物被有效的吸附出来，去除率能够超过60%，经过吸附后的产水再经膜浓缩处理后，能够回收将近50%的水分，将剩余的高浓度含盐污水输送到蒸发器当中，做进一步的蒸发浓缩处理，将蒸发后的浓液输送到蒸发塘当中，使其在自然作用下进行蒸发和其他处理。

2.4　软化器+OTHPs+生物活性炭+RO膜

将浓盐水进行提升处理以后输送到澄清器当中，同时将石灰、NA2CO3等均投入其中，使水的硬性得到有效的软化。当水分由澄清器中流出时，将进入到臭氧池当中，通过使用臭氧在池中进行曝气反映，是原水当中的有机物得到进一步消减，进而增加活性炭滤池的使用寿命，减少对运行成本的投入。经过臭氧氧化过后的原水将由活性炭进行过滤，然后使有机物在吸附作用下数量降低，进而消减了水中的COD物质与悬浮物。产水在经过过滤处理以后，在加压的作用下输送到反渗透过滤器中，在反渗透进水的作用下，将酸性物质融入其中对水质进行调节，增加阻垢剂预防结垢，并且将还原剂加入其中，预防水中产生氧化性物质，对反渗透效果造成损害。

3　高效电渗析处理技术实验

3.1　技术简介

高效电渗析技术作为一种新型浓水处理技术，能够利用电能将溶液中的可溶矿物质离子进行去除。与以往传统的电脱盐技术相比来看，极大的减少了系统化学品的清洗次数。在高效电渗析运行中，电极与浓水和淡水每过1个小时便会自动翻转2～4次，其中产生的离子将会以反向运动的方式将膜表面的沉积物质进行冲洗，有效的减少了对原水的预处理工序，同时还能够减少清晰设备过程中的停工时间以及去除污垢所用的化学品用量[3]。

在使用高效电渗析技术的基础上，加入直流电压作用，使二者共同作用到离子溶液当中，使离子的流动性显著增强，运动到与其电性相反的电极当中，例如，阴阳离子将在运动中互换位置。在电渗析系统中，阴阳离子的交换膜将会通过叠加的方式存在于两端电极的中间，其中，阳离子只能够从阳离子交换膜中通过，阴离子也只能从阴离子交换膜中通过，其他离子则无法通过。在电流加载的过程中，阳离子将在交换膜中不断朝着阴离子移动，而阴离子也朝着阳离子移动。当彼此之间移动到相邻的通道当中后，离子交换膜将对二者的移动产生阻碍，而离子继续朝着相反的方向移动，进而在引力的作用下不断向上迁移，因此而产生了淡水室与浓水室。

3.2　实验分析

某煤化工企业利用高效电渗析技术对反渗透浓盐水进行了实验，通过观察具体的实验现象、分析实验数据，得到以下结果。

通过实验结果能够得知，利用高效电渗析技术对反渗透浓盐水进行去除具有较强的稳定性。在实验过程中，反渗透浓水的电导率在4000～5000μs/cm的范围内发生了改变，产水电导率始终不超过1000μs/cm，在大部分时间内约为800μs/cm。由此可见，将该实验系统正式投入到实际工作当中，则流量控制的稳定性将更加强大，采用调节电压的方式，对产水电导率进行进一步的控制，使其波动范围保持在600～700μs/cm之间。从电导率的角度来看，高效电渗析系统中产生的水分与黄河取水相比来看，水质上更占优势，能够充分符合工厂循环冷却水的补水用途以及其他的工业用水需求。对于合格水的合理率能够超过85%，如若对不合格水分进行再处理，则能够使整个水的回收率变得更加显著，极大的降低了工厂废水排放的数量，使大部分废水都可以经过反渗透浓盐水的处理之后实现回收和利用，真正实现零排放。另外，高效电渗析系统还具备较强的脱COD能力，在实验中发现，系统脱COD频率在20～60%之间波动，平均脱COD率达到40%，效果也较为显著。

4　结束语

综上所述，在工业生产的过程中，将不可避免的会产生大量高盐度、高氨氮的废水，如若肆意排放不但会对生态环境造成较大的不利影响，而且还会产生大量的水资源浪费。对此，需要对浓盐水进行处理回收利用，最终实现零排放的目标。其中，电渗析技术具有良好的处理效果，经过改系统的处理后，有80%的水资源能够得到有效应用，在节能减排方面具有十分重大的应用意义。

[1]官赟赟，顾锡慧，雷太平，等.反渗透浓水处理技术的试验研究[J].工业水处理，2014，34（2）：33～36.

[2]夏季祥.炼化企业反渗透浓水处理技术现状及发展趋势分析[J].安全、健康和环境，2015，13（7）：29～31.

[3]谢陈鑫，滕厚开，李肖琳，等.炼油废水反渗透浓水处理技术的研究[C]2013中国水处理技术研讨会暨年会.2013.