膜濃縮技術(shù)在煤化工廢水處理中的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)

第第頁(yè)膜濃縮技術(shù)在煤化工廢水處理中的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)1煤化工廢水零排放常見工藝

隨著環(huán)保政策的收緊，國(guó)家對(duì)已建和新建的煤化工項(xiàng)目要求廢水"零排放'。雖然不同煤化工工藝產(chǎn)生的廢水性質(zhì)有所差異，但傳統(tǒng)處理煤化工廢水的工藝大多包括生物活性處理、化學(xué)沉淀、懸浮物過(guò)濾、膜濃縮產(chǎn)水回用和蒸發(fā)固化等。圖1為煤化工廢水"零排放'主要階段示意。

膜濃縮和蒸發(fā)結(jié)晶工藝對(duì)進(jìn)水硬度有嚴(yán)格要求，進(jìn)水硬度越低，結(jié)晶過(guò)程越順利，效果越好，通常要求進(jìn)水硬度低于200mgL-1。因此，可通過(guò)加入碳酸鈉將硬度沉淀，以溶解度高的Na+離子交換溶解度低的Ca2+離子，防止蒸發(fā)器結(jié)垢。

蒸發(fā)技術(shù)一般采用多效蒸發(fā)或機(jī)械式蒸汽再壓縮技術(shù)(MVR)，對(duì)進(jìn)水硬度要求也同樣高。MVR是目前效率最高的蒸發(fā)技術(shù)，但在投Z和營(yíng)運(yùn)上的費(fèi)用仍較高。如何能在生物降解后提高濃縮比、減少蒸發(fā)量是目前面臨的重要問(wèn)題。

2蒸發(fā)階段的投Z和運(yùn)行成本

蒸發(fā)回收是整個(gè)零排放要求的最終環(huán)節(jié)。因廢水中氯離子含量高，會(huì)對(duì)一般鋼材造成嚴(yán)重腐蝕，故蒸發(fā)裝置需使用鈦金屬或其它特殊合金，設(shè)備制造成本高昂。近期業(yè)界多采用MVR，具有一定規(guī)模的MVR建造成本約100萬(wàn)元/ht-1。除了建造成本，運(yùn)行成本也是需要重點(diǎn)考慮的因素。MVR使用蒸汽再壓縮技術(shù)，可提高蒸汽使用率，極具效益的MVR每噸進(jìn)液蒸發(fā)成本約為60~80元/t。

3膜濃縮技術(shù)的難點(diǎn)

為減少蒸發(fā)量，部分廠家采用RO膜技術(shù)進(jìn)行濃縮。煤化工廢水TDS濃度約為3000mgL-1，硬度約為300mgL-1，COD約為300mgL-1。在高濃縮比的工況下，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行會(huì)對(duì)膜進(jìn)口和膜面產(chǎn)生污染。因此需投加藥劑除硬，增加了污泥外置費(fèi)用。卷式RO膜無(wú)法進(jìn)一步提高濃縮比的主要原因有兩個(gè)：第一是卷式RO膜的進(jìn)入通道較窄，第二是其膜面剪切力不足。RO膜進(jìn)口結(jié)垢堵塞情況見圖2。

3.1通道結(jié)構(gòu)：卷式RO膜組的進(jìn)口空隙是指膜層間隔離層的厚度，距離僅約為0.5mm。有些RO膜組采用較大厚度的隔離層，但應(yīng)用在高濃度的廢水中效果不明顯。不同鹽的溶解度各有不同，如納、鉀、氯鹽等單價(jià)鹽的溶解度很高，而如鈣、鎂鹽等雙價(jià)鹽的溶解度卻非常低。當(dāng)鈣、鎂鹽進(jìn)入RO膜，加上膠狀有機(jī)物，很容易累積在進(jìn)口，產(chǎn)生堵塞。解決這一問(wèn)題的方法較簡(jiǎn)單，擴(kuò)大膜與膜之間的空隙即可。市面上采用平板膜設(shè)計(jì)的一般都可解決通道窄的問(wèn)題。

3.2膜面結(jié)晶：膜面結(jié)晶是RO膜應(yīng)用的重要議題。按結(jié)晶理論，結(jié)晶狀態(tài)通?？煞譃榱罱Y(jié)晶和膜面結(jié)晶。當(dāng)溶液達(dá)到溶解度極限范圍時(shí)，分子相互碰撞產(chǎn)生晶體，晶體是不溶解的粒狀固體，隨水流方向壓到膜面上。粒狀晶體堆在膜面上比較松散，或隨著水流沖到濃液出口，因此粒狀結(jié)晶不會(huì)對(duì)膜通量帶來(lái)太大影響。粒狀結(jié)晶見圖3。

膜面結(jié)晶是鹽水在通過(guò)膜面時(shí)進(jìn)行脫鹽，水被壓過(guò)膜產(chǎn)生清液，膜面瞬時(shí)在高鹽濃度下結(jié)晶(見圖4)。

因高鹽分物質(zhì)平均分布在膜面，晶體逐漸在膜面向外生長(zhǎng)，成為一層很堅(jiān)固的晶體，覆蓋在膜面，而且與膜面結(jié)合。通常結(jié)晶先從低溶解性的鹽分開始，如鈣、鎂離子。鈣、鎂鹽溶解度非常低，雖然含量也相對(duì)較低，但幾乎無(wú)法在不破壞膜的前提下能清洗掉這類結(jié)晶鹽而恢復(fù)通量。

4震動(dòng)膜工作原理

震動(dòng)膜的工作原理就是針對(duì)膜濃縮的兩個(gè)難點(diǎn)來(lái)設(shè)計(jì)的。震動(dòng)膜主要由兩個(gè)部分組成，膜組和使膜組產(chǎn)生往復(fù)運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)機(jī)械。膜組里是圓形的平板膜，膜片可按需求使用不同精度的膜材。膜片與膜片的間隙為3mm，進(jìn)口通道比較寬，有效避免了在進(jìn)口位置產(chǎn)生結(jié)