煤化工高鹽水處理技術(shù)概述與問題探討

楊瑩

(華能白山煤矸石發(fā)電有限公司,吉林白山 134700)

煤化工高鹽水處理技術(shù)概述與問題探討

楊瑩

(華能白山煤矸石發(fā)電有限公司,吉林白山 134700)

本文主要探討的是煤化工高鹽水處理技術(shù)問題以及該技術(shù)在應(yīng)用過程中存在的問題,再展開詳細(xì)的討論時(shí),首先從高鹽水方面的基本知識(shí)入手去分析,其次對(duì)于高鹽水處理技術(shù)做了具體的論述,在論述過程中又分別對(duì)超濾分離技術(shù)、微濾分離技術(shù)、納濾膜分離技術(shù)的定義以及實(shí)際應(yīng)用做了具體的分析,最后論述的超濾分離、微濾分離、納濾膜分離這三種膜分離技術(shù)的對(duì)比以及煤化高鹽水處理過程中存在的主要問題。

高鹽水 處理技術(shù) 概述 問題探討

煤化工是一門新型的產(chǎn)業(yè)，在發(fā)展的過程或多或少都會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生一定的影響，為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，必須解決煤化工的環(huán)保問題，在煤化工的環(huán)保問題中比較明顯的就是高鹽水的防治及其排放問題，本文主要探討的就是煤化工高鹽水處理技術(shù)相關(guān)的問題。

1 高鹽水概述

高鹽水在現(xiàn)代煤化工中是一個(gè)比較嚴(yán)峻的問題，在對(duì)其進(jìn)行處理之前，必須先要搞清楚煤化工高鹽水的主要來源，煤化工高鹽水來源主要包括三個(gè)方面：循環(huán)水中的鹽、工業(yè)污水處理回收利用過程中使用化學(xué)藥品產(chǎn)生的鹽水、除鹽設(shè)備運(yùn)行過程中帶入以及沉淀的鹽。只有了解了煤化工高鹽水的來源，才能有針對(duì)性的進(jìn)行處理，根據(jù)相關(guān)資料顯示[1]，在煤化工高鹽水的來源中，通過循環(huán)水直接帶入的鹽水占到了整個(gè)系統(tǒng)中鹽水的1/2以上，而通過添加化學(xué)藥品產(chǎn)生的鹽水也占到了1/3以上，其余的就是廢水的回收利用過程中產(chǎn)生的鹽水，對(duì)于循環(huán)水鹽量的控制可以通過循環(huán)水的次數(shù)進(jìn)行限制，對(duì)于生產(chǎn)過程中添加的化學(xué)藥品可以通過改變加藥的方式控制鹽水，比較棘手的就是廢水處理回收利用過程中的鹽水量。所以下面的幾種技術(shù)方法主要是針對(duì)廢水的回收利用過程中高鹽量的分離截留展開分析的。

2 高鹽水處理技術(shù)概述

在當(dāng)前條件下，對(duì)于高鹽水處理技術(shù)常用的包括以下三種技術(shù)：熱蒸發(fā)技術(shù)、膜分離技術(shù)以及這兩者的組合技術(shù)[2]，下面主要對(duì)熱蒸發(fā)技術(shù)和膜分離技術(shù)作進(jìn)一步的介紹。

2.1 熱蒸發(fā)技術(shù)

對(duì)于煤化工高鹽水含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)大概在4%或者是高鹽水的濃度較高的情況下可以使用熱蒸發(fā)技術(shù)，熱蒸發(fā)技術(shù)具體包括多效蒸發(fā)、膜蒸餾技術(shù)以及機(jī)械壓縮再蒸發(fā)技術(shù)，這些技術(shù)方法在實(shí)際使用的時(shí)候有著本身的優(yōu)缺點(diǎn)，在蒸發(fā)方法上可以選擇物理方法也可以選擇化學(xué)方法，在方法上具有多樣性，但是該技術(shù)在應(yīng)用的時(shí)候，一般廢水的處理量較小，而且成本較高，蒸發(fā)之后剩余的固體物質(zhì)不能再回收利用。

多效蒸發(fā)技術(shù)：多效蒸發(fā)就是說在蒸發(fā)過程中將多個(gè)蒸發(fā)器皿通過一定的方式連接起來，前者蒸發(fā)后的熱蒸汽可以作為后者器皿的熱源同時(shí)發(fā)生冷凝，通過逐級(jí)的蒸發(fā)，達(dá)到處理高鹽水的目的，在蒸發(fā)過程中，每一個(gè)器皿都起著效果，稱之為“一效”，對(duì)于蒸發(fā)器皿的個(gè)數(shù)也不是越多越好，太多了后面的器皿就沒有發(fā)揮實(shí)際的作用，過少了又會(huì)造成蒸發(fā)的不完全，所以在多效蒸發(fā)技術(shù)應(yīng)用過程中一般的蒸發(fā)器皿串聯(lián)個(gè)數(shù)控制在3個(gè)到4個(gè)，根據(jù)多效蒸發(fā)過程中熱蒸汽的流動(dòng)方向可以將多效蒸發(fā)分為平流法、并流法、逆流法以及混流法。

機(jī)械壓縮再蒸發(fā)技術(shù)：該技術(shù)的應(yīng)用原理就是利用蒸汽壓縮機(jī)將高鹽水進(jìn)行壓縮，壓縮之后產(chǎn)生的蒸汽可以作為蒸汽壓縮機(jī)的動(dòng)力再次使用，從而實(shí)現(xiàn)重復(fù)操作。該技術(shù)目前在國內(nèi)的使用比較多，而且效率也比較高，該技術(shù)可以有效地降低高鹽水蒸發(fā)過程中對(duì)于蒸發(fā)器皿加熱消耗熱量，在一定程度上降低了蒸發(fā)過程中的成本代價(jià)。

2.2 膜分離技術(shù)

膜分離技術(shù)在對(duì)高鹽水分離、提純和濃縮的過程中主要利用的是膜的選擇透過性，該技術(shù)屬于一種新技術(shù)，該技術(shù)目前在化工及石油工業(yè)中使用的比較廣泛，常用的膜分離技術(shù)主要包括微濾、超濾、納濾、反滲透和電滲析。這五種技術(shù)在高鹽水的分離過程中分離能力是不一樣的，能力大小順序?yàn)閇3]：即微濾＜超濾＜納濾≤電滲析＜反滲透。所以根據(jù)他們的分離能力的不同，可以將膜分離技術(shù)分成兩部分，一部分是電滲析和反滲透技術(shù)，另一部分是超濾、微濾、納濾膜分離技術(shù)。

電滲析和反滲透技術(shù)：電滲析主要是通過電位差作為推動(dòng)力的膜分離，反滲透技術(shù)主要是以滲透壓作為推動(dòng)力的膜分離技術(shù)，下面主要以反滲透膜為例論述在高鹽水處理過程中的應(yīng)用，在實(shí)際的應(yīng)用中主要分為三個(gè)階段，即在反滲透除鹽之前的預(yù)處理階段、反滲透除鹽設(shè)計(jì)階段以及反滲透除鹽運(yùn)行階段。在預(yù)處理階段主要是減少污染物并將污染物有效控制；在反滲透除鹽設(shè)計(jì)階段，需要考慮到經(jīng)濟(jì)方面的一些因素，也就是設(shè)備運(yùn)行過程中需要的成本，也就是說既要出去水中的鹽，還要保證出去之后的水質(zhì)符合標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還要盡可能的減少除鹽過程中能量的消耗，在煤化工高鹽水處理過程中需要采用醋酸纖維膜，因?yàn)槭褂么姿崂w維膜不僅可以提高除鹽的效率還可以在一定程度上保證反滲透膜的使用壽命，在處理過程中可以根據(jù)高鹽水的流量面積確定合適的反滲透膜面積，同時(shí)還需要考慮高鹽水的流速，速度過快，可能會(huì)使得反滲透膜遭到破壞，所以要選擇合適的反滲透膜面積或者采取措施降低高鹽水的流速，對(duì)于反滲透膜的維護(hù)工作也需要有保證，確保膜在高鹽水處理過程中盡可能的不要受到污染，在運(yùn)行過程中反滲透膜可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。但是要定期的對(duì)反滲透膜的工作情況進(jìn)行檢查，運(yùn)行階段可以適當(dāng)?shù)募尤胍恍┫舅幤罚乐垢啕}水處理過程中細(xì)菌對(duì)反滲透膜造成的污染，加入的藥品不能造成二次污染。這種高鹽水處理技術(shù)方法在使用過程中，如果時(shí)間較長，就會(huì)在電極的附近產(chǎn)生一些垢，影響到正常的除鹽工作，所以這種方法在運(yùn)用的時(shí)候還需要作進(jìn)一步的改進(jìn)，近年來經(jīng)過改進(jìn)后的反滲透膜處理技術(shù)應(yīng)用過程中避免了這種問題的出現(xiàn)。也就是采用了倒極式電滲析分離技術(shù)，該技術(shù)在工作過程中會(huì)定期的調(diào)換電極，使得高鹽水中的離子定期的發(fā)生移動(dòng)，從而避免了垢的形成，

超濾、微濾、納濾膜分離技術(shù)：該技術(shù)在應(yīng)用操作上主要針對(duì)的是氣液兩項(xiàng)微粒、污染物以及細(xì)菌的分離，這幾項(xiàng)技術(shù)對(duì)于高鹽水的分離效率很高，同時(shí)還能有效的除去污水中較大的顆粒物，達(dá)到凈化污水的目的，并且還可以將污水中的鹽量加以控制。下面將對(duì)這三種分離技術(shù)做出具體的分析。

3 超濾分離技術(shù)

3.1 超濾分離技術(shù)定義

超濾分離技術(shù)是以壓力差為推動(dòng)力，利用不同的超濾膜孔徑實(shí)現(xiàn)液體中溶質(zhì)的分離技術(shù)，該膜對(duì)于分離的粒子直徑為1 nm-50nm，超過分子量的分子不能透過膜，可透過的分子量需要介于6000-500000之間，在操作過程中的壓力控制在0.2MPa-0.6MPa之間。

3.2 超濾分離技術(shù)在高鹽水處理中的應(yīng)用

高鹽水的處理不僅可以使得廢水回收再利用，同時(shí)降低了廢水中一些污染物的含量，從而實(shí)現(xiàn)廢水的排放符合國家標(biāo)準(zhǔn)，在高鹽水的處理過程中超濾分離技術(shù)起著關(guān)鍵的作用，超濾分離技術(shù)在高鹽水處理中主要針對(duì)的是污水回收利用過程中鹽的分離，當(dāng)然在分離過程中，也可以對(duì)其他的一些污染物進(jìn)行分離，膜技術(shù)的應(yīng)用需要考慮到超濾在安裝和使用過程中廢水的流動(dòng)能對(duì)于超濾膜帶來的巨大沖擊力，同時(shí)為了實(shí)現(xiàn)在廢水中鹽的高效分離，通常需要對(duì)超濾膜的材料進(jìn)行改造，此外還需要對(duì)超濾的固定裝置進(jìn)行改造，防止在高鹽水處理過程中造成膜的破壞，在材料上的改造為的是讓污水中的其他污染物分離出去，一方面可以保證超濾膜不受到污染，另一方面是為了保證分離過程中的分離效果達(dá)到最佳。

4 微濾分離技術(shù)

4.1 微濾分離技術(shù)定義

微濾分離技術(shù)是以多孔薄膜作為過濾介質(zhì)，在壓力差的作用下實(shí)現(xiàn)不溶于水的一些離子與水的分離，透過性的粒子直徑為0.1-10um，在分離過程中，可以使水分子和水中的溶解物透過，最后留下的是一些懸浮性的顆粒。該技術(shù)在操作過程中的壓力需要保持在0.05MPa-0.5MPa之間，過大的壓力可能會(huì)破壞膜的組織結(jié)構(gòu)，過小的壓力不能起到推動(dòng)作用。

4.2 微濾分離技術(shù)在高鹽水處理中的應(yīng)用

微濾膜在煤化工高鹽水的分離應(yīng)用過程中，由于微濾膜的孔徑通常大于0.1um，而且在分離過程中會(huì)使得溶解于水中的鹽透過[4]，所以在煤化工高鹽水分離的時(shí)候需要先對(duì)廢水進(jìn)行預(yù)處理，使得廢水中的鹽形成沉淀，進(jìn)而再利用微濾膜對(duì)其分離，在這個(gè)分離過程中需要注意的是避免微濾膜的污染問題以及微濾膜材料的改性問題，通過微濾膜材料的改性，可以提高膜的性能，增強(qiáng)受污染的能力，而且還能提高分離能力，此外，在應(yīng)用的過程中可以將微濾分離技術(shù)與現(xiàn)代條件下的一些自動(dòng)化和智能化設(shè)備結(jié)合起來使用，不僅提高高鹽水處理的效率，同時(shí)對(duì)于微濾膜的清洗工作也能在工作過程中自動(dòng)的進(jìn)行。

5 納濾膜分離技術(shù)

5.1 納濾膜分離技術(shù)定義

納濾膜分離技術(shù)是一種介于反滲透和超濾之間的以壓力為推動(dòng)力的膜分離技術(shù)，所以它的分離范圍介于反滲透和超濾之間，它的過濾分子量范圍為300-1000，在分離過程中，可以透過水和無機(jī)鹽，因?yàn)樵摓V膜過濾掉的分子中最小的分子約為1nm，所以就稱作納濾膜，這種膜在結(jié)構(gòu)上一般是復(fù)合膜，在滲透壓方面低于反滲透，所以在實(shí)際的分離過程中承受的壓力較小。

5.2 納濾膜分離技術(shù)在煤化工高鹽水處理中的應(yīng)用

納濾膜技術(shù)作為一種比較經(jīng)濟(jì)的煤化高鹽水處理技術(shù)，納濾膜分離技術(shù)在煤化工高鹽水處理的時(shí)候，由于該納濾膜分離的范圍介于反滲透濾膜和超濾之間[5]，在高鹽分離過程中，由于溶解于水中的鹽會(huì)和水一起從納濾膜中透過，所以在高鹽處理之前需要做好預(yù)處理工作，一方面是將污水中的其他污染物分離出去，避免對(duì)納濾膜的污染，另一方面是做好廢水中鹽的沉淀，盡最大可能的提高分離效率，此外，在使用納濾膜分離過程中，需要對(duì)廢水的溫度、過濾過程中的壓力、廢水的流速做好控制工作，只有在最合適的溫度壓力條件下，納濾膜才能發(fā)揮它的最佳性能。

6 超濾、微濾、納濾膜分離技術(shù)的對(duì)比

6.1 超濾、微濾、納濾膜分離技術(shù)在煤化工高鹽水處理中的相同點(diǎn)

這三種分離技術(shù)在高鹽水處理過程中具有一定的共同點(diǎn)，主要是以下幾點(diǎn)，這三種膜分離技術(shù)都可以用于煤化工高鹽水的處理，此外和可以用于廢水處理過程中的細(xì)菌和其他污染物的分離截留作用，廢水中除了鹽之外可以有效地分離出一些較大的顆粒物，不僅可以起到分離的作用還可以起到凈化作用，但是這三種技術(shù)在應(yīng)用過程中如果準(zhǔn)備工作沒有做好，很容易引起膜的污染，造成膜的損壞，從而使膜的壽命縮短，在實(shí)際的高鹽水處理過程中分離的效果并不是很明顯，而且造價(jià)都比較高，適合于小范圍的水質(zhì)澄清，

6.2 超濾、微濾、納濾膜分離技術(shù)在高鹽水處理過程中的不同點(diǎn)

超濾、微濾、納濾膜分離技術(shù)在高鹽水處理過程中的不同點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面[6]：

(1)膜的結(jié)構(gòu)類型不一樣，超濾膜的膜結(jié)構(gòu)主要是非對(duì)稱性膜，微濾膜的膜結(jié)構(gòu)主要是纖維多孔膜，而納濾膜的膜結(jié)構(gòu)主要是復(fù)合膜，它們膜結(jié)構(gòu)上的不同也就使得它們?cè)诟啕}水處理過程中分離能力表現(xiàn)出了不同，納濾在高鹽水處理過程中能力是最強(qiáng)的，而微濾在高鹽水處理過程中能力是最弱的，超濾在高鹽水分離處理過程中的能力介于納濾和微濾之間；(3)在透過物方面，超濾膜可以透過的主要是一些溶劑小分子，微濾膜可以透過的主要是溶劑溶解物，納濾膜可以透過的主要是一價(jià)離子和多價(jià)離子，所以在高鹽水處理過程中，廢水中的鹽都是可以透過膜的，不過它們透過的能力是不一樣的，納濾可以直接透過一價(jià)離子，相應(yīng)的透過能力就較強(qiáng)，而其它兩種在透過的時(shí)候還跟鹽在廢水中的溶解量有著直接關(guān)系；(3)在截留物方面，超濾膜主要截留的是膠體和一些超過截留分子量的分子，微濾膜主要截留的是懸浮物顆粒，納濾膜主要截留的是有機(jī)物，就是說這三種膜在高鹽水處理過程中能夠截留下來的物質(zhì)是不一樣的，在煤化高鹽水處理過程中，需要根據(jù)廢水中物質(zhì)的不同選擇合適的膜分離技術(shù)。

7 高鹽水處理過程中存在的主要問題

高鹽水在處理過程中主要存在的問題包括以下幾個(gè)方面：

(1) 蒸發(fā)系統(tǒng)以及膜的污染和腐蝕問題，在高鹽水的處理過程中，會(huì)產(chǎn)生一定的沉淀以及氯離子，如果不及時(shí)處理將會(huì)影響到蒸發(fā)系統(tǒng)以及膜的正常工作；(2)分離技術(shù)的高成本，不管是膜分離技術(shù)還是熱蒸發(fā)技術(shù)，在大量高鹽水處理過程中，需要的成本較大；(3)固體廢棄物的處理，在高鹽水處理之后，對(duì)于蒸發(fā)后產(chǎn)生的較多固體沉淀如何處理成為了一個(gè)實(shí)際的問題，由于在蒸發(fā)沉淀過程中加入了一定的化學(xué)品，最后的固體物質(zhì)成分比較雜；(4)高鹽水處理過程中與生化處理工藝的矛盾，對(duì)于含鹽量很高的污水中，一般都會(huì)有較多的微生物，所以就需要考慮高鹽水生化預(yù)處理技術(shù)。

8 結(jié)語

總之，煤化工高鹽水處理過程中技術(shù)手段比較多，在選擇的時(shí)候需要根據(jù)各自技術(shù)特點(diǎn)以及經(jīng)濟(jì)方面的因素進(jìn)行綜合性考慮，同時(shí)還要想辦法解決不同技術(shù)手段處理過程中存在的問題，這樣對(duì)于煤化工高鹽水的處理才能實(shí)現(xiàn)長遠(yuǎn)的治理。

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