电渗析和反渗透耦合深度处理制革高盐废水的研究

采用正交实验考察这几个参数对浓缩过程的影响，其具体安排和结果分析见表2，各个指标对应下的极差分析结果如表3 所示。

根据表3 正交实验结果各指标对应下的极差R可知，各因素对脱盐水、浓缩盐水TDS 含量的影响依次为电压、进水量和淡室循环流量，且后两者的影响程度相近；而对电流效率而言，各因素的影响次序则为进水量、电压和淡室循环流量，但在这一指标下进水量和电压的影响程度相差不大。所以综合比较各项指标的结果，各因素对ED 结果的总体影响次序为电压、进水量和淡室循环流量。

再由表3 进一步分析每一因素下不同水平的实验结果可知，电流效率没有随电压变化明显改变，而浓缩盐水TDS 含量随着电压的增大而显著增大，在25 V 时TDS 的质量浓度达到了150 g/L 以上；脱盐水TDS 含量随着电压的增大而显著减小，在25 V时TDS 的质量浓度达到8.65 g/L。对膜面积一定的装置而言，提高电压即增加运行电流密度，电流增大就需要从淡室往浓室迁移更多的离子电荷来维持，即迁移了更多的盐，从而将提高浓缩效果。所以在ED 操作中，为了增强浓缩效果，可以在极限电流范围内尽量选择较高的操作电压。

在不同进水量下，浓缩盐水TDS 含量也没有明显变化趋势，但脱盐水TDS 含量随着进水量的增大而增大，电流效率随着进水量的增大先增大随后维持稳定。因为当操作电压一定时，单位时间内由淡室向浓室迁移的盐分是一定的，增大进水量必然会引起淡室盐分的增加，所以稳定后淡室TDS 也会增高，同时淡室盐分增加也会减弱浓淡室之间的含量差，从而刚开始一定程度上会减弱浓缩操作中的浓差扩散现象，当但是盐分增加到一定后这种减弱效果变的不再明显，所以出现电流效率的先增大后稳定。

在不同淡室循环流量下，各项指标均没有显著变化，可见，只要在合理的操作范围内淡室流速对ED效果影响不大。对各项数据做综合分析，为得到TDS的质量浓度接近8 g/L 的脱盐水和TDS 最高的浓缩盐水，操作电压选择25 V，淡室循环体积流量则为500 L/h，进水体积流量为30 L/h 时即可满足所需要求，此时脱盐水TDS 的质量浓度为8.2 g/L，浓缩盐水TDS 的质量浓度达到156.6 g/L，Mg2+、Ca2+、Na+、SO42-、Cl-、TDS 的质量浓度分别为0.25、1.40、58.55、9.6、86.50g /L，COD 为2.016 g/L。

2.2 臭氧催化处理ED 浓缩盐水去除COD

考察了臭氧催化氧化对ED 浓缩盐水COD 的去除效果，以10 g/h 的质量流量向40 L 浓缩盐水中通入质量分数65%的臭氧。臭氧催化时间对ED 浓缩盐水COD的去除效果如图2所示。

由图2 可以看出，前2 h 浓缩盐水COD 的降低明显，由初始2 016 mg/L 降到767.2 mg/L，2 h 之后下降趋势开始变缓并稳定最后330mg/L。可见，臭氧催化氧化可以去除ED 浓缩盐水大部分COD，使其不会累积过高，但鉴于废水中有机物的种类繁多，其反应机理和动力学过程还有待研究。

2.3 RO 过程

2.3.1 进水流量对RO 浓水TDS 含量的影响

考察了进水流量对RO 浓水TDS 的影响。为防止实验过程中碳酸钙的结垢，实验之前先将进水pH调整到5 左右[25-27]。分别设定进水体积流量为800、850、900、1 000 L/h，调节回收率为50%，待其运行2 h等各参数稳定后，开始计时取样。图3 为RO 浓水TDS 随进水流量的变化趋势（温度为28℃）。

从图3 可以看出，回收率一定时，浓水TDS 含量随着进水量的增大而增大，当进水体积流量为900L/h 时，浓水TDS 的质量浓度维持在16.5 g/L，更加接近原水水质。分析原因是，受到RO 膜运行过程中的压实效应产生的影响，且此时操作压力为2.2MPa，淡水电导率为146 μS/cm，TDS 的质量浓度为72 mg/L，不含COD，出水水质达到了GB/T 19923－2005 的要求[28]。

2.2.2 回收率对RO 浓水TDS 含量的影响

进水体积流量900 L/h、28 ℃条件下，考察了回收率对RO 浓水TDS 含量的影响以及与回收率对应的压力变化，结果见图4 和表4。

从图4 可以看出，能使RO 浓水最接近要高盐水水质的最大回收率为50%，此时的浓水TDS 的质量浓度维持在16.5 g/L。从表4 可以看出，回收率随着压力的增大而增大，当回收率为50%时的操作压力达到2.2 MPa。

3 结论

平均原水TDS 的质量浓度为16.4g/L、COD 为406 mg/L 时，在电压25 V、进水体积流量30 L/h、脱盐室循环体积流量500 L/h 操作条件下，经过ED 分离，得到的浓缩盐水TDS 的质量浓度在150 g/L 以上，主要成分为硫酸钠和氯化钠，满足皮革浸渍工序段用料要求。

浓缩盐水经臭氧催化氧化或活性炭吸附深度处理系统脱色、脱COD 后送皮革浸渍工序段使用，脱盐水TDS 的质量浓度达8.2 g/L、COD 达330 mg/L。

脱盐水在28 ℃、进水体积流量900 L/h、回收率50%条件下，经RO 处理得到淡水TDS 的质量浓度72 mg/L，水质GB/T 19923－2005 的要求，可以回用于生产；产出浓水水质与原水相似，其中TDS 的质量浓度16.5 g/L，可与原高盐水混合一起进入电驱离子膜工序。整个工艺能有效提升系统的回用水品质和水回收利用率。

本文转自“乾来环保”