膜蒸餾技術處理石化廢水
MD在石化廢水處理領域的應用 進展石化廢水排放量大、成分復雜,對環境的危害相當嚴重。開發新型廢水治理和回用技術,解決現存廢水的治理難題,是環保技術的發展方向。近年來,MD在石化廢水處理方面展示了廣闊的應用前 景,目前的應用主要集中在以下幾方面。
1高鹽度廢水的處理
1.1 RO濃水的處理
目前RO的實際產水率不足70%,30%多的濃 鹽水直接排放,不僅加重了環境污染,而且還浪費 了大量水資源。為降低RO的濃水排放量,國內外 科研人員進行了大量研究,效果都不理想。近年 來,MD在RO濃水回用領域得到極大關注。王軍 等在內蒙古達拉特旗火電廠完成了MD的中試 研究,取得顯著效果。采用MD對火電廠的RO濃 水進行處理,當控制膜熱側RO濃水的pH為5、濃 縮倍數為10倍、連續180h的運行中,膜通量始終 保持在8L/(m2·h)左右,出水電導率穩定在 3μS/cm左右。這表明,采用MD處理RO濃水在 技術上是可行的,通過構建RO /MD集成系統,不僅 可大幅度降低RO的濃水量,同時還顯著提高了水 資源利用率,具有較好的環境和經濟效益。
1.2油田高鹽廢水的處理
目前,我國油田廢水的排放量較大,廢水溫度 和含鹽量一般較高。采用MD進行油田廢水脫鹽, 基本無需額外加熱即可滿足工藝要求,有效利用了 廢水余熱,達到節能降耗的目的。王車禮等開展 了VMD處理江蘇油田高鹽廢水的實驗室研究。實 驗結果表明,VMD淡化油田廢水的膜通量隨膜下 游真空度的增加而增大,當真空度超過某一臨界值 后,膜通量會急劇增加。當廢水含鹽量大于220g/L 時,產水電導率明顯增加,各次實驗的脫鹽率均高 于99%。
1.3循環水排污水的處理
我國石化企業的循環冷卻水量約占石化總用 水量的70%~80%。冷卻水在循環使用過程中,水 質不斷劣化,致使設備結垢或腐蝕。為了防止結 垢,目前的方法是向循環水中加入大量緩蝕劑、阻垢劑等化學藥劑,不能從根本上解決鹽與有機物濃 縮引起的各種問題,并且投加各種藥劑的處理費用 高,容易產生新的污染。采用MD處理循環水排污水,可有效提高濃縮倍數,降低循環水的新鮮水用 量,減少污水排放。2005年國內就有了相關專 利。和RO等方法相比,采用MD可減少甚至取 消緩蝕劑、阻垢劑的使用,徹底改變現有工業循環 冷卻水的運行及處理方式。此外,還可回收工業余 熱,實現水資源和能源的高效利用。
1.4環氧樹脂行業廢水的處理
環氧樹脂廢水難于處理,目前多數己建成的二 級生化處理裝置閑置或處理不達標。環氧樹脂行 業基本上沒有開展廢水回用,水資源浪費嚴重。李 盛姬等根據清污分流的原則,將環氧樹脂生產過 程中的洗滌廢水采用生化處理后達標排放,對高鹽 度的母液采用MD—蒸發—結晶集成技術進行實驗 室研究,回收的氯化鈉達到國家日曬鹽的標準,MD 與蒸發出來的水回用于洗滌水。解決了傳統生化 方法的難題,利用蒸發過程的蒸汽冷凝水余熱或環 氧樹脂生產過程的廢熱作為MD熱源,節省了能 耗,回收了氯化鈉,不但降低污染程度,又有一定的 經濟效益。
2含揮發性有機物廢水的處理
2.1含氰廢水的處理
氰化物毒性極強,含氰廢水必須經過達標處理 后才能排放。采用傳統方法(如焚燒法、氯堿法、臭 氧法、生物法等)處理含氰廢水,氰化物通常會被分 解破壞,有的且造成二次污染(如焚燒過程中產生 大量二氧化碳和氮氧化物,生物處理將氰化物轉化 為二氧化碳、氨或甲酸、甲酰胺等)。為了解決傳統 方法的缺點,一種比較新穎的處理方法———化學吸 收膜蒸餾(也稱膜吸收),受到極大關注。柴曉利 等以NaOH溶液為吸收液,利用化學吸收膜蒸餾 進行含氰廢水的實驗室研究,對氰化物進行了回收 利用,且不造成二次污染,能耗低,投資少,易于工 業化。 3.2.2含酚廢水的處理 張鳳君等采用化學吸收膜蒸餾進行含酚廢 水的實驗室研究,以NaOH溶液為吸收液,45℃、 pH≈0時,經處理苯酚質量濃度由5 000μg/mL降 至50μg/mL以下,苯酚的去除率達95%以上。秦 操采用VMD處理含酚廢水,在較低進料濃度、 pH=12、50~60℃、進料流量60L/h、冷側壓力 · 5.33kPa時,膜通量超過30kg/(m2·h),離子截留 率和苯酚去除率均在90%以上。
3.2.3丙烯腈廢水的處理
沈志松等開展了VMD分離凈化丙烯腈廢 水的實驗室研究,取得滿意結果。他們將冷凝液經 過二次MD濃縮,在冷側進行分步冷凝,先用溫度 較高的冷卻水冷凝分離掉氣相中的水,然后用冷凍 鹽水冷凝回收丙烯腈。在實驗室研究基礎上,又進 行了中試研究,雖然中試的效果與實驗室有所差 距,但通過中試取得了許多經驗和數據。實驗結果 表明,VMD處理丙烯腈廢水技術上是可行的,丙烯 腈的去除率達99%,最低出水質量濃度在5mg/L 以下,達到排放要求。
2.4低碳醇廢水的處理
MD也可用于回收廢液中的低碳醇類,目前尚 處于實驗室研究階段。馬玖彤等采用MD進行 甲醇廢水的實驗室研究,10.00g/L的甲醇溶液經 處理后可降至0.03g/L以下,達到國家排放標準。 Lee等在實驗室用SGMD分離異丙醇-水溶液, 以N2作為吹掃氣體,將異丙醇的質量分數從3%提 高到10%,異丙醇最大分離系數為10~25。
2.5脫除回收廢水中的氨
近年來,控制或去除廢水中的氨氮是環境領域 的研究熱點之一。膜分離技術的發展,為氨氮廢水 的處理提供了新的思路。唐建軍等采用化學 吸收膜蒸餾進行了脫除水溶液中氨的實驗室研究, 結果表明,化學吸收膜蒸餾可脫除水溶液中的氨。 郝卓莉等采用化學吸收膜蒸餾在實驗室中處理 焦化廠剩余氨水中的氨氮及揮發性酚,取得良好效 果,氨的去除率高達99.7%,回收率99.5%,能源 費用僅為蒸餾法的4.36%。盡管化學吸收膜蒸餾 處理氨氮廢水的研究取得了一些成果,但這方面的 研究報道還較少,一些問題還有待深入認識。
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