反滲透后高鹽廢水濃縮技術(shù)進展

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1、反滲透后高鹽廢水濃縮技術(shù)進/PC（神華寧夏煤業(yè)集團有限責任公司煤制油化工公用設(shè)施管理分公司750411）摘要：介紹了現(xiàn)有反滲透后高鹽水濃縮技術(shù)中兵有代表性的蒸發(fā)塘、多效蒸餾、機械壓縮再蒸發(fā)、電滲析等技術(shù)的原理、優(yōu)勢、局限性以及應(yīng)用進展，提出了基于高效電驅(qū)離子膜的高鹽水高效節(jié)能濃縮新技術(shù)，并以具體應(yīng)用案例進行了分析評價。認為與現(xiàn)有技術(shù)相比，利用電驅(qū)離子膜高效電滲析處理高鹽水技術(shù)在投資、能耗、處理成木等方面具有顯著的優(yōu)勢，推廣應(yīng)用前景廣闊。關(guān)鍵詞：反滲透；高鹽廢水；濃縮技術(shù)1蒸發(fā)濃縮技術(shù)1.1自然蒸發(fā)（蒸發(fā)塘）自然蒸發(fā)濃縮是依靠太陽能在自然狀況下蒸發(fā)地面上的高鹽水，使其濃縮達到飽

2、和后結(jié)晶析鹽，其蒸發(fā)構(gòu)造稱為蒸發(fā)塘。由于熱源為太陽能，因此自然蒸發(fā)適用于氣候干燥少雨、H曬充足區(qū)域，具有處理成木低、運營維護簡單、使用壽命長、抗沖擊負荷好等優(yōu)點。在我國，大唐克旗、大唐阜新、國電赤峰“3052”項目、新疆慶華等都在主廠IX配套建設(shè)蒸發(fā)塘工程以進行廢水濃縮。中東地區(qū)一些國家海水淡化廠同樣釆用蒸發(fā)塘來處理濃水。在蒸發(fā)塘研究方面，國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者對濃鹽水的性質(zhì)與處理方法、蒸發(fā)速率、蒸發(fā)效率和濃縮物去處等關(guān)鍵問題進行了相對集中的研究。蒸發(fā)塘屬于敞開系統(tǒng)，原濃水中所含揮發(fā)組分直接進入空氣易造成空氣污染;同時應(yīng)做好防滲透和防溢流處理措施，防止對地下水及土壤的污染。蒸發(fā)塘普遍

3、占地面積較大,造成土地資源浪費。1.2多效蒸發(fā)濃縮多效蒸發(fā)是應(yīng)用廣泛的一種蒸發(fā)技術(shù)，它將多個蒸發(fā)器串聯(lián)，前一蒸發(fā)器的二次蒸汽作為下一蒸發(fā)器的熱源并冷凝成淡水，每1個蒸發(fā)器稱為一效。在濃鹽水濃縮處理中普遍采用3?4效的連接形式。根據(jù)蒸汽和料液的流動方向的不同可分為并流(順流)、逆流、平流3種形式。0前多效蒸發(fā)技術(shù)在濃鹽水的濃縮處理過程中應(yīng)用廣泛，具有如下優(yōu)點:分離效果好，可實現(xiàn)廢水中水與鹽分的徹底分離;自動化程度高、運行穩(wěn)定;蒸汽利用率較高。在高鹽度、高COD有機廢水處理方面，采用2效蒸發(fā)技術(shù)，產(chǎn)水COD約200mg/L鹽中氯化鈉純度可達89%以上。利用三效蒸發(fā)器處理高含鹽水，

4、蒸汽消耗比約為0.43,產(chǎn)水電導(dǎo)率≤200US/cm，可以作為脫鹽水站或循環(huán)水裝置補水利用，廢水整體冋收率達到94.6%以上。多效蒸發(fā)技術(shù)不僅可以有效利用副產(chǎn)蒸汽減少熱量損失，而且基本可以實現(xiàn)廢水的零排放。但多效蒸發(fā)技術(shù)同樣存在一定的局限性:首先，通常工業(yè)高鹽廢水伴隨高硬度、高SO42-含量，易在蒸發(fā)器中結(jié)垢并堵塞蒸發(fā)器，因此，需進行預(yù)處理和增加清洗次數(shù)，從而增加運行成本;蘇次，高鹽廢水成分復(fù)雜，C12含量普遍較高，因此材料耐腐蝕性能要求較高;此外多效蒸發(fā)仍需額外蒸汽提供熱量，對蒸水量較大的低含量的工業(yè)濃鹽水濃縮處理蒸汽消耗量較大，處理成本高。13機械壓縮再蒸發(fā)濃縮機械

5、壓縮再蒸發(fā)濃縮(MVR)是0前高鹽工業(yè)廢水處理過程較受關(guān)注的濃縮技術(shù)之一。蘇主要原理是將原水蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽通過機械再壓縮方式提高蒸汽的溫度、壓力和熱焓，然后進入蒸發(fā)器與原水進行冷凝換熱，加熱后原水得以蒸發(fā)濃縮，同時又產(chǎn)生二次蒸汽再次壓縮，達到充分利用系統(tǒng)內(nèi)蒸汽潛熱的0的。2電滲析法濃縮技術(shù)電滲析法濃縮技術(shù)(ED)的核心為離子交換膜，其在直流電場的作用下對溶液中的陰陽離子具有選擇透過性，即陰膜僅允許陰離子透過，陽膜只允許陽離子透過。通過陰陽離子膜交替排布形成濃、淡室，從而實現(xiàn)物料的濃縮與脫鹽。電滲析技術(shù)起步較早，初期主要應(yīng)用于海水淡化、苦咸水淡化及工藝物料脫鹽。然而0前國產(chǎn)

6、異相膜電滲析依然存在系列問題函待解決，以利于艽進一步發(fā)展和廣泛應(yīng)用:1｝膜性能存在差距，均相膜制備技術(shù)與大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用函待提高。離子交換膜是電滲析技術(shù)的核心與基礎(chǔ)，K性能的優(yōu)劣直接影響電滲析過程。而在鹽水濃縮過程中，普遍要求電滲析過程實現(xiàn)10倍其至更高的濃縮倍數(shù)，同時要求盡可能低的運行電耗。因此離子交換膜必須具有低溶劑(水)擴散滲透系數(shù)、低膜面電阻、高離子滲透遷移性的特點。離子交換膜奮均相膜與異相膜2種形式，其中均相膜在膜電阻、厚度、水滲透量、溶脹性能等方面均較異相膜存在明顯優(yōu)勢，因此均相膜是工業(yè)高鹽水電滲析濃縮領(lǐng)域發(fā)展方向。然而0前能夠工業(yè)大規(guī)模應(yīng)用的均相離子交換膜生產(chǎn)廠商

7、主要集中于歐美及日本，包括美國的杜邦、Dow,GEIonics,德國的西門子、Fumatech,日本ASTOM株式會社、日本旭硝子(AGC)公司等。我國離子交換膜生產(chǎn)規(guī)模雖己達到年產(chǎn)15萬對平方米以上，但主要以異相膜為主，僅有極少數(shù)廠家具備均相膜生產(chǎn)能力，II產(chǎn)量較低。典型的國內(nèi)外均相膜產(chǎn)品性能見表1所示。由表1可見，在決定能耗的關(guān)鍵性能一膜面電阻率與膜厚度方面，以及性能上國產(chǎn)膜仍有不小的差距。正是上述性能差異導(dǎo)致離子遷移通過國產(chǎn)膜速率較慢同吋水分滲透速率較快，最終體現(xiàn)在濃縮過程中國產(chǎn)膜濃縮倍數(shù)較低且單