工业浓盐水处理工艺及其应用现状研究

工业浓盐水处理工艺及其应用现状研究

肖娟

中煤科工集团北京华宇工程有限公司西安分公司陕西省西安市710000

摘要：由于工业废水处理过程产生的浓盐水中含有大量的有机物和无机物，目前对其处理成为水处理中的难点之一。本文就目前用于处理浓盐水的几种处理技术进行分析，着重介绍各个处理技术的优缺点,以及这些处理技术研究和应用现状，为提升浓盐水处理技术的研究提供借鉴。

关键词：浓盐水；反渗透；纳滤；正渗透；机械压缩再蒸发；

1、前言

工业废水经过预处理和深度处理后，会产生含有大量有机物、重金属、Cl、SO4-2、Na+、Ca2+等溶解性无机盐的浓盐水，后续处理难度大，直接排放会对流域环境及周围居民健康造成严重的后果。运用合理、高效、节能的处理工艺对浓盐水进行处理就显得非常重要，这也是目前研究者普遍关注的问题。采用反渗透、纳滤、正渗透、机械压缩再蒸发等技术实现浓盐水的减量与近零排放是目前研究的热点。

本文着重介绍这几种处理工艺的研究和应用情况，并对今后浓盐水处理技术发展进行探讨和展望。

2、浓盐水处理技术

2.1反渗透

反渗透又称逆渗透（Reverseosmosis，RO），是一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离过程，因为它和自然渗透的方向相反，故称反渗透。根据各种物料的不同渗透压，就可以使用大于渗透压的反渗透压力，达到分离、提取、纯化和浓缩的目的。

反渗透水处理技术主要是利用物理方法脱盐，其优点有：脱盐率高，产水水质稳定；能耗低，出水量高；环境危害小；装置全自动操作，维护简单；装置占地面积小，结构紧凑，空间利用率高等。

在反渗透处理过程中，如果给水中具有大量的悬浮物，这些物质如果得不到很好的处理，将会在膜上沉淀，使水中硬度过高而结垢，堵塞流道，造成膜组件压差增大，膜的脱盐效率降低，严重时会使膜组件不能使用，故利用反渗透膜处理浓盐水时需进行必要的预处理。

徐西娥等人研究了延安石油化工厂采用反渗法处理除盐水站产生的浓盐水的处理过程，由于反渗透进水水质较差，特别是碳酸盐含量高，导致浓水反渗透膜污堵严重、进水量下降、段间压差升高、产水电导增大、在线化学清洗效果不佳，浓水反渗透处理装置被迫停止运行。

伊学农，范彦华等人研究指出，随着进水盐浓度的提高，膜通量逐渐降低，在进水TDS>4500mg/L时脱盐率及膜通量的下降速率急剧增大。主要是因为进水浓度的增加导致了反渗透膜浓水侧的渗透压增大，降低了有效过滤压力，同时水中离子含量的增高，导致反渗透膜的浓差极化和膜污染加重从而渗透通量下降。

2.2纳滤

纳滤（Nanofiltration，NF）是一种介于反渗透和超滤之间的压力驱动膜分离过程，纳滤膜的孔径范围在几个纳米左右。纳滤膜大多从反渗透膜衍化而来，如CA、CTA膜、芳族聚酰胺复合膜和磺化聚醚砜膜等。纳滤膜是荷电膜，能进行电性吸附，在相同的水质及环境下制水，纳滤膜所需的压力小于反渗透膜所需的压力。纳滤膜的分离过程中筛分和溶解扩散并存，同时又具有电荷排斥效应，可以有效地去除二价、多价离子和分子量大于200的各类物质，并可以去除部分单价离子和分子量低于200的物质[4]。纳滤膜可以在高温、酸、碱等苛刻条件下运行，具有耐污染、运行压力低、膜通量高、装置运行费用低等优点。

采用纳滤技术处理反渗透浓水，对废水中高价离子的脱除效率高，可达90%以上，而对于Na+和Cl-等低价离子的脱除率较低。刘燕龙、杜再娟、王禹淇等利用纳滤技术对经过预处理后的煤化工行业高浓度含盐废水进行了处理研究，研究表明进一级二段纳滤处理后的产水电导率降至320～650μs/cm，原水中的Ca2+、Mg2+得以去除，为后续盐水分离设备运行减轻了负担。

陈峰利用纳滤技术对自来水厂高硬度地下水源进行除盐处理，系统采用卷式芳族聚酰胺膜材料的膜组件，按照一级三段式排列运行，产水率为80%，而经处理后的浓水需经过化学软化法等方法处理后方可进一步利用。

2.3正渗透

正渗透（Forwardosmosis,FO）是指水从较高水化学势(或较低渗透压)侧区域通过选择透过性膜流向较低水化学势(或较高渗透压)—侧区域的过程。正渗透正是应用了膜两侧溶液的渗透压差作为驱动力，才使得水能自发地从原料液一侧透过选择透过性膜到达驱动液—侧。

正渗透膜分离技术相对于外加压力驱动的膜分离技术具有的最显著特点是不需要外加压力或者在很低的外加压力下运行，而且膜污染情况相对较轻，能够持续长时间的运行而不需要清洗。

耶鲁大学MenachemElimelech教授的课题组在2004年，发明了一种新型的利用正渗透膜分离方法进行浓盐水（如海水）脱盐的技术。这种新技术是将碳酸氢铵与氨水按照一定比例混合，然后溶解于水中配制成一定浓度的铵盐作为驱动液，当这种驱动液的浓度为6mol／L时，其渗透压高达249．5atm，当浓盐水（如海水）(约含0.5mol／LNaC1)作为原料液时，系统的驱动力渗透压差(△π)高达213．8atm，当使用CTA正渗透膜时，脱盐率高达95％、水通量高达25L／(m2．h)。对于稀释后的驱动液，只需将其加热到60℃就能将铵盐分解为氨气和二氧化碳，得到纯净的产品水，分离出的氨气和二氧化碳再次浓缩溶解于水中，便能得到铵盐驱动液，使得驱动液能够得以循环使用。

目前，正渗透还处于实验室研究阶段，没有大规模应用于实际生产，制约正渗透大规模应用的主要因素是：选择性透过膜的制备和驱动液的循环利用。

2.4机械蒸汽再压缩

机械蒸汽再压缩技术(MechanicalVaporRecompression，MVR)是通过机械驱动的压缩机将蒸发器产生的二次蒸汽压缩至较高压力，提高其品质，二次蒸汽再进入蒸发器中将待处理溶液或废水进行低温蒸发处理，其核心是利用蒸发器产生二次蒸汽的潜热进行加热，实现热量的循环利用。

该技术的主要优势在于：仅在冷启动时引入热源加热原液产生蒸汽、在运行过程中不需要额外的热源、运行稳定、应用范围广、占地面积小、清洁环保、不需要添加药剂等。

2009年，韩东、彭涛等人[10]以蒸汽机械再压缩技术为基础，以硫酸铵溶液为原料，采用FC结晶器，实验研究了一套MVR蒸发结晶系统，结果表明：MVR可以实现高效节能的蒸发结晶，与四效蒸发器比较，MVR每蒸发出lt水蒸汽就可以节约53.48％的标煤。

张金鸿、李海芳利用MVR处理某工业园区污水厂反渗透浓盐水，结果显示蒸出水的电导率比蒸馏前大大下降，去除率可达99.3%，蒸出水的盐度大大改善。

3、结束语

目前，应用于浓盐水处理的主要技术是膜处理和热处理两大类，这两类处理技术在实际工程中都有应用。膜处理技术具有能耗低、自动化程度高、设备占地小等优点，但是，膜处理过程中的膜污染严重制约本技术在浓盐水处理领域的应用。热处理技术具有自动化程度高、工艺流程简单、水质适应能力强、无需药剂等优点；但是，热处理能耗远远高于膜处理，制约了其在浓盐水处理的应用。为了使这两类处理技术在浓盐水处理领域中得到广泛的应用，各国的研究人员都在积极的研究中。期望，在不久的将来，能够开发出用于浓盐水处理的低能耗、使用寿命长、过程简单的处理工艺。

参考文献

[1]李瑞民,孔松涛,王垫.蒸发脱盐技术在污水处理中的应用[J].广东化工,2015,42(9):158-159.

[2]徐西娥，苏强等.除盐水站浓水反渗透系统优化改造[J].山东化工2014，43(5):,107-109.

[3]伊学农，范彦华，洪德松，王峰等.反渗透处理高盐化工废水的试验研究[J].水资源与水工程学报，2011，22(3):99-101.