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利用海水反渗透(SWRO)膜技术对原水进行初步浓缩,产水回用至生产工艺,浓水通过均相电驱动膜进行进一步的浓缩,最终TDS的质量分数达到15%。淡水进行低压反渗透(BWRO),产水回用至生产工艺,浓水回至均相电驱动膜。
最后一个阶段为蒸发结晶,利用机械蒸汽再压缩(MVR)等高效结晶技术,将TDS的质量分数15%左右的浓液蒸发结晶制盐,回收绝大部分的氯化钠结晶盐,浓液中的杂质则大部分留在杂盐中,整个过程废水零排放。
某电厂原水TDS的质量分数为2%,脱硫废水软化+组合膜浓缩装置实际结果表明,软化后水中Ca2+、Mg2+的质量浓度分别为15、10mg/L;组合膜浓缩后浓水TDS的质量分数为15.3%,产水电导率≤1mS/cm;均相电驱动膜、RO段能耗分别为8.9、0.8kWh/t(以原水计)。由此可见,组合膜浓缩工艺可以实现浓水浓缩TDS的质量分数至15%以上、淡水回用的目标,且组合膜浓缩工艺的整体电耗并不高,小于10kWh/t(以原水计),较为经济。
1.3煤化工等高盐废水
煤化工等行业的高盐废水主要来源为双膜法中水回用系统排放的浓盐水,水质成分复杂,通常含有大量的硫酸盐和氯盐,且含有一定量的有机污染物和钙镁等离子。膜组合工艺的核心思路是:在尽量保证经济的条件下,实现氯盐与硫酸盐的分离,制备硫酸晶体盐,氯化钠可以制备晶体盐也可以回用至前段工艺如软化阶段的再生,淡水回用至生产工艺。主要工艺流程如图2所示。
原水预处理的目的是降解COD、脱色、去除悬浮物等,保证膜系统的长期高效稳定运行,常用的方法有生化处理、高级氧化处理以及混凝沉淀处理等,可根据具体废水水质来合理选取,有机地组合。
煤化工等行业高盐废水中总硬度通常高达几百甚至上千毫克每升,经膜系统浓缩后会更高,会造成膜系统和蒸发结晶系统的结垢,严重影响系统稳定运行,因此软化的主要目的是去除钙镁等离子。树脂软化工艺单元,可有效去除钙镁离子和碳酸氢根离子,降低系统结垢风险。
软化产水进入2级RO系统预浓缩,一级RO产水进二级RO进一步淡化,二级RO产水回用于生产工艺、浓水回一级RO的进水,一级RO的浓水进入NF膜进行分盐处理。NF产水中盐分以氯化钠为主,通过均相电驱动膜浓缩,浓缩液回用于软化树脂的再生或者进入蒸发结晶系统进行结晶制盐;NF浓水中的盐分以硫酸钠为主,通过均相电驱动膜进一步浓缩后进蒸发结晶系统结晶制盐。
对于含盐量更高的废水,经预处理后,可直接进行NF分盐。如用户对产水指标要求不高,可不设二级RO淡化工艺。由于原废水中的杂质大部分富集于NF浓水中,为了进一步提高硫酸钠结晶盐的品质,硫酸钠的结晶也可以改用冷冻结晶技术,可使杂质大部分留在冷冻结晶母液中,母液循环利用,经电驱动膜结合NF膜组合技术进一步回收残留的氯盐和硫酸盐,有机物及其它杂质富集后的母液定期外排,进锅炉焚烧或直接固化处置。
表1和表2为某煤化工废水资源化工艺过程和结晶NaCl实测数据。
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