焦化脱硫废液处理工艺优化

曹晓玉

（拜城县众泰煤焦化有限公司，新疆 阿克苏 842300）

引言

煤化工在生产的过程中会产生大量的脱硫废液，由于存在极大的污染性，因此无法直接排放到环境中，需要对其进行净化处理后才能井下排放。目前对焦化脱硫废液的处理主要是通过在废液内添加化学药剂，通过发生化学反应，来实现净化。但由于在化学反应过程中会产生多种化学沉淀物及重金属离子，需要再次进行过滤，因此处理周期长，而且在处理后溶液存在氨氮超标的现象，效率低、成本高，无法满足煤化工企业高效、底本的净化处理需求[1]。

过滤膜技术是近年来兴起的一种新的物理净化技术，能够快速的将废水中的颗粒污染物、硫酸物等进行吸附，从而达到物理净化的目的，根据试验验证，该方案能够将废液处理效率提升11.6%，将废液处理成本降低7.5%，极大的提升了焦化厂废水处理的效率和经济性，具有重要的推广意义。

1 膜法净化工艺方案

根据过滤膜的工作原理，本文设计了一种新的多层过滤膜净化脱硫废水的工艺流程，该净化装置整体结构，如图1 所示[2]，图中Kn表示阀门、Pn表示压力表、Tn表示温度计。

图1 膜法净化工艺流程图

为了保证膜法净化的可靠性，在进行膜组选择时，陶瓷膜选择孔径为50 nm，通道数为20 的高密度膜，纳滤膜则选择截留分子量不低于200 Da 的膜组，反渗透膜的孔径不大于10 nm。

为了验证该膜法净化工艺的净化效果，取焦化脱硫废液，测定其中硫代硫酸铵的含量（质量浓度）为71 g/L，硫氰酸铵的含量（质量浓度）为118 g/L，对其经过过滤膜处理后的溶液进行测定。在对反应效果进行分析时，采用了国标法来对废液中的硫含量进行测定，利用浊度仪对处理后溶液的浊度进行测试，利用滴定法来对硫代硫酸铵的含量进行测试，利用分光光度法来对硫氰酸铵的浓度进行测试。

2 陶瓷膜净化过程分析

按上述试验方案，采用膜法对焦化脱硫废液进行处理，结果如第270 页图2 所示，图中MC表示料罐2 内的硫元素浓度和脱硫废液中的硫浓度之比，J表示膜的渗透通量值。随着净化时间的增加，料罐2内的硫元素浓度和脱硫废液中的硫浓度之比逐渐增大，这主要是在该净化工艺过程中设置了1 沉淀罐，脱硫废液在沉淀罐内静置，使一部分的含硫溶液沉淀，从而降低进入到陶瓷膜内的硫的浓度，减少了在陶瓷膜处的固化量[3]，提升了陶瓷膜的使用寿命和经济性。

图2 膜法焦化废水处理结果

在反应过程中陶瓷膜的渗透通量逐渐下降，在前20 min 内，由于溶液内的硫在陶瓷膜处快速的沉积，因此导致陶化膜表面的通量快速的下降，当在20 min～130 min 的范围内，渗透通量逐渐的区域稳定，约为427 L/（m2·h），这主要是由于在陶瓷膜的表面形成了一个稳定的滤饼层，阻止了沉淀物的进一步集聚。在整个反应过程中溶液的出水浊度均稳定在0.22 NTU 以下，满足纳滤过程中的进水需求，在此过程中陶瓷膜主要是对硫进行过滤，对硫代硫酸铵和硫氰酸铵不截留。

3 纳滤（NF）过程分析

当废水进入到纳滤阶段后，由于废水中的盐分含量高，纳滤膜分离硫代硫酸铵、硫氰酸铵时较为困难，为了降低纳滤膜两侧的浓度差，因此采用了去离子水进行预透析[4]，在整个过程中使透析水的添加量和纳滤时的渗透量保持一致，保证料罐中液体体积的稳定，在废水的纳滤阶段纳滤效果，如图3 所示.图中J 表示纳滤膜通量，R 表示二价盐截留率。

由图3a）可知，在过滤时，纳滤膜对硫代硫酸铵的截留率平均保持在94.6%，在过滤时纳滤膜的通量平均在19.6 L/（m2·h）。由图3b）可知，溶液中的NH4SCN 浓度随着过滤时间的增加而迅速降低，当在第240 min 时NH4SCN 的浓度仅为1.1%，说明在过滤的过程中NH4SCN 的过滤量可以达到98.9%。

图3 纳滤膜过滤效果示意图

4 反渗透过程分析

当废水经过纳滤处理后，进入到反渗透膜组处，此时废水中的盐度很高，单次的反渗透处理无法获取品质较高的一价盐硫氰酸铵[5]，因此需要进行多次反渗透处理，以提高在该阶段对盐的截留效果，在反渗透阶段硫氰酸铵的浓度对过滤效果的影响，如图4 所示。图中J 表示反渗透膜通量，R 表示硫氰酸铵截留率。

图4 硫氰酸铵的质量浓度对过滤效果的影响分析

由图4 可知，废水中的盐度越高，反渗透膜对硫氰酸铵的截留率就越低，反渗透膜的通量也就越小。在一级反渗透的过程中，由于废水中还有少量的硫代硫酸铵，此时溶液内的硫氰酸铵的质量浓度约为118 g/L，因此反渗透膜对硫氰酸铵的截留效果要优于第二级的反渗透过程。这主要是因为硫代硫酸铵的高截留率使反渗透膜的表面形成了一层极化层[6]，阻止了硫氰酸铵的渗透。在经过四次反渗透的后，反渗透膜对硫氰酸铵的截留率可以达到99.7%，析出水的纯净度达到排放要求。

根据实际验证结果，经过膜法处理后，对污水内重污染物的截留效率达到了98.7%，每吨水的处理效率比传统化学净化方案效率提升11.6%，将废液处理成本降低7.5%，显著的提升了对废液的处理效果和经济性，具有极大的应用推广价值。

5 结论

为了解决煤焦化脱硫废液采用化学处理所存在的效率低、经济性差的不足，提出了一种新的焦化脱硫废液处理工艺，对陶瓷膜净化、纳滤膜净化、反渗透膜净化效果进行了分析，结果表明：

1）陶瓷膜主要是对硫进行过滤，对硫代硫酸铵和硫氰酸铵不截留，纳滤膜对NH4SCN 的过滤量可以达到98.9%，但不截留硫氰酸铵。在经过四次反渗透的后，反渗透膜对硫氰酸铵的截留率可以达到99.7%，析出水的纯净度达到排放要求。

2）膜法处理对污水内重污染物的截留效率达到了98.7%，每吨水的处理效率比传统化学净化方案效率提升11.6%，将废液处理成本降低7.5%；