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煤化工高含盐废水膜浓缩技术.pdf

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煤化工高含盐废水膜浓缩技术 煤炭是我国主要化石能源之一，现代化工通过干馏、催化 合成、生物化工、焦油加工和电石乙炔化工等先进化工技术，生产各 种燃料和化工产品，如成品油、自然气、煤制甲醇、轻烯烃等。为 促进经济进展与生态环境的协调进展,国家在“十一五”规划中明确 提出要在化工、钢铁、电力、煤炭等关键行业大力推广“零排放技术”。 废水经过有效处理后达到循环利用，从而实现废水的零排放或近零排 放。高含盐废水一般是指溶解性总固体(TDS)质量分数在3.5%以上的 废水。煤化工工艺中产生的含盐废水一般通过膜浓缩或热浓缩技术将 废水提浓，产生的淡水作为循环水回用，高含盐废水另做处理。膜浓 缩技术经过长期的实践和改进已经日臻成熟，成本相对较低的同时具 有稳定良好的处理效果。高含盐水的处理方法中能实现资源化利用的 较少，除了稀释外排这类粗放的处理手段外，国内外应用较多的有有 深井灌注、蒸发结晶、冲灰法、自然蒸气塘等。蒸发结晶法是通过掌 握温度和压力使盐分以结晶的方式从高含盐水中析出。 本试验针对高盐废水的水质特性，首先采纳高级氧化单元对大 分子进行氧化去除，然后通过双碱法、高级氧化等手段去除高含盐废 水中的总硬度、钙硬度、悬浮物、COD和胶体等物质。然后再用活性 炭吸附进一步余氯、有机物、金属元素、异臭、异味等有害物质。然 后进入管式微滤(DF)系统进行分别，进一步去除废水中重金属、SS 和部份COD，然后依据水质结果，推断是否再经弱酸床或者螯合树脂 深度软化，然后进入电驱动膜深度浓缩，最终得到极少量的高浓度盐 —1— 水，浓度达到22%以上。 1、主要设备单元 1.1预处理单元 依据煤化工废水水质特性，将高级氧化单元、反应池、活性炭 吸附单元、螯合树罐单元作为预处理加药反应单元，预处理采纳 Na2CO3和NaOH软化、活性炭吸附COD，依据进水水质敏捷掌握加药 量。也可依据详细状况加入适量的PAC等混凝剂，加强混凝效果，同 时可以适当提高COD的去除效率。预处理系统产生的少量污泥通过排 泥口排入污泥脱水系统，脱水污泥作为危废处理。DF是预处理单元 的核心装置，材料使用最有耐强性和耐化学腐蚀性的PVDF材质，其 孔径与超滤膜相当，因此可以对废水中的污染物进行有效去除;同时 由于其采纳与传统过滤方式不同的错流形式，可以使含有污泥颗粒的 废水实现更有效的固液分别，从而省去沉淀池、多介质过滤等环节。 1.2深度软化单元 深度软化单元的核心装置是弱酸床和螯合树脂，两者是并列的 关系，主要作用保证后续深度浓缩单元的稳定运行，保证对硬度的脱 除效果。 弱酸床是应用弱酸性阳离子交换树脂的强离子交换力量，实现 钙镁离子的吸附去除。目前应用最为广泛的是羧酸基树脂，其在偏酸 性水中不易解离，只有在中性和偏碱性介质中才能解离从而与钙镁离 子进行离子交换。 螯合树脂(chelateresins)是一类能与金属离子配位络和的高 —2— 分子材料。与离子交换树脂以静电作用吸附钙镁离子不同，螯合树脂 通过与金属离子形成配位键从而去除水中的钙镁离子。因此，从与金 属离子的结合力量来看，螯合树脂比离子交换树脂更强，因此选择性 也更高。 1.3深度浓缩单元 深度浓缩单元的核心装置是GTES电驱动膜，它是在传统电渗 析基础上进展而来以电位差为推动力的膜分别法，通过电驱动力将离 子从水溶液中分别，主要用于海水淡化、食品和医药行业的脱盐和精 制。电驱动膜分别器工艺的基本原理，就是利用直流电场电势差和阴 阳离子选择透过性膜来实现阴阳离子的定向移动，从而将溶质从原溶 液中分别出来。电驱动膜分别器主要结构为—系列阴、阳膜交替排列 从而形成一系列小水室，当溶液进入这些小室的时候，溶液中的离子 在直流电场中定向迁移，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。同时通 过阴阳离子电驱动膜的合理排列，结果部分小室中溶液离子浓度降低 而成为淡水室，与之相邻的小室富集了淡水室的离子成为浓水室。淡 水室的水通过淡水管排出，浓水室的水通过浓水管排出，从而实现了 溶液的浓缩。通过电驱动膜的深度浓缩装置将高盐废水TDS浓缩到≥ 220000mg/L左右，产水TDS≤3000mg/L，产水进一步处理后水质达到 循环水回用标准后回用。 2、试验结果 2.1预处理单元 试验进水水质如表1所示。 —3— 预处理单元主要考察对原水总硬度、浊度和COD的去除，去除 效果见图1-3。试验结果表明，预处理单元能对原水中的硬度、浊度 和COD进行有效去除，处理后的废水满意进入下一单元的水质要求。 —4— 2.2深度软化单元 深度软化包括弱酸床和螯合树脂，以及其产水和再生