電滲析廢水處理技術

周鴻亮等

摘 要：電滲析技術屬于膜分離技術，廣泛應用于廢水處理行業的分離純化的生產過程中，有效率高、清潔衛生及經濟節能等優點。本文簡述了電滲析技術的原理，介紹了電滲析技術在廢水處理中應用研究，并對其發展前景進行了展望。

關鍵詞：電滲析；膜；應用

電滲析是在外加直流電場的作用下，利用離子交換膜的選擇透過性，使離子從一部分水中遷移到另一部分水中的物理化學過程。電滲析器，就是利用多層隔室中的電滲析過程達到除鹽的目的。電滲析作為一種新興的膜法分離技術，在天然水淡化，海水濃縮制鹽，廢水處理等方面起著重要的作用，已成為一種較為成熟的水處理方法。

1 電滲透技術在廢水處理中的應用

1.1 電滲透技術處理硝酸銨冷凝廢水的研究

硝酸銨是基本的化學化工原料和農用氮肥，廣泛應用于農業、國防、化工、醫藥、紡織、輕工等領域。由于歷史的原因，我國傳統的硝酸銨生產裝置大多技術裝備陳舊，工藝落后，環保水平偏低，在生產過程中產生大量的含氮工業廢水。特別是由于硝酸銨生產工藝決定由稀硝酸帶入的水分在中和、蒸發及結晶過程中以二次蒸汽的形式排出，形成的工藝冷凝液中含有硝酸銨和氨，成為硝酸銨生產的主要污水源。這些冷凝液若直接排放，會使排放水中氨氮含量嚴重超標，造成地表水體的富營養化，破壞水環境的生態平衡。如直接送回硝酸吸收塔回用又不利于生產安全，并且還不能全部回收利用。由于缺乏有效的治理措施，一些廠家采用兌水稀釋的辦法以實現達標排放，耗費大量的水資源。目前，新修訂的地方和行業污水排放標準都相繼提高了氨、氮標準，并對污染物的排放限值、水污染物基準排水量和排放濃度都做了相應規定，硝酸銨冷凝液的治理及回收利用成為硝酸銨生產企業面臨的亟待解決的難題。川化股份有限公司采用24臺具有特殊專用膜的電滲析單元所組成電滲析裝置，冷凝廢水的最大處理量為36t/h，硝酸銨冷凝廢水經電滲析裝置循環濃縮、淡化處理后，濃水中硝酸銨體積百分比含量為20% ，回收率達96%以上，合格淡水排放水中氨氮質量分數含量≤40mg/L。冷凝廢水中氨、硝酸、硝酸銨每年削減或回收的排放量分別為113.54t、362.23t、88.34t，氨氮排放總量從每年的71.208t減少到10.162t，減少量為61.046t，削減85. 173%，不僅達到了減少硝酸銨廢水排放量、消除污染的目的，而且還提高了資源綜合利用率，降低了生產成本，取得了顯著的環保效益和經濟效益。

1.2 電滲透技術處理氨氮廢水的研究

隨著我國社會經濟的高速發展，各種污染物的排放量急劇增加，對環境尤其是水體造成了嚴重污染，資料表明，氨氮、磷等是地表水的主要污染物。氨氮廢水的超標排放是水體富營養化的主要原因之一。目前在工業上應用的脫氨方法主要有生物脫氮法、吹脫法、折點加氯法、離子交換法等。生物脫氮法適用于處理含有機物的低氨氮濃度廢水，該法技術可靠，處理效果好，主要應用于含氨化工廢水和生活污水的處理。折點加氯法和離子交換法適用于不含有機物的低濃度氨氮的廢水處理。對于高濃度無機氨氮廢水，如氮肥廠廢水等，目前工業應用較多采用吹脫法，但脫氨率僅為70%，無法達到國家排放標準，且投資大，二次污染嚴重。唐艷等采用電滲析法處理氨氮廢水，對工藝條件進行了優化研究，在實驗室條件下得到工藝參數。電滲析電壓為55V，進水流量為24L/h，氨氮廢水進水電導率為2920s/cm，氨氮濃度為534.59mg/L。出水室濃水和淡水各占19%和81%，濃水和淡水的電導率分別為14000s/cm和11.8s/cm，氨氮含量分別為2700mg/L和13mg /L。該電滲析裝置處理后的氨氮廢水達到排放標準，可以滿足回用要求。

1.3 電滲透技術處理蘋果酸廢水的研究

隨著我國蘋果栽種面積的不斷擴大和蘋果產量的快速增長，我國的蘋果加工業得到了蓬勃發展。脫色脫酸果汁是近年來興起的蘋果汁加工新品種，它是將經前處理、澄清、超濾后的清汁經脫色樹脂吸附、脫酸樹脂深度脫色、脫酸處理，濃縮后得到的無色透明、質地純凈的純天然果糖產品，在歐美、國內等市場成為消費的熱點，具有良好的市場前景。在目前的生產工藝中，脫色脫酸樹脂的NaOH再生廢液與前處理樹脂的酸洗廢液中和后直接排放，這樣不僅對環境造成了嚴重的污染，制約了我國蘋果汁加工行業進入良性的可持續發展軌道，而且浪費了NaOH再生廢液中大量天然的L-蘋果酸。同時，由于原料等條件的限制，我國現有的蘋果濃縮汁多為低酸果汁，而國際市場上濃縮蘋果汁的價格與酸度成正比，酸度每升高1，每噸濃縮蘋果汁的價格即可提高100～150美元。如果能將NaOH再生廢液中的天然L-蘋果酸脫鹽回收，達到蘋果濃縮汁的質量標準，就可以將其直接回兌到蘋果濃縮汁中，提高產品的酸度，帶來巨大的經濟效益。葉微微等采用國產離子交換膜研究了采用電滲析法脫鹽回收廢液中的蘋果酸，及其對蘋果酸廢液脫鹽的工藝條件。將廢液pH調至4.0，工作電流11A下循環脫鹽2h，脫鹽率達99%以上，含Na+11821mg/L的廢液脫鹽至含Na+42.88mg/L，其中L-蘋果酸損失18.94%，基本達到分離要求，表明了電滲析對蘋果酸廢液的脫鹽是切實可行的。

2、展望

隨著科學發展觀的不斷深入，我國經濟發展的可持續性需求，節能減排，清潔工業的發展等等因素，膜分離技術正在滲透到所有工業和研究領域，應用的領域和規模發展也不斷加快。總之，電滲析技術作為工業分離以及廢水處理技術，將會加快工業現代化的進程，應用前景是十分可觀的。

參考文獻

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作者簡介

周鴻亮（1992-），男，漢族，河南周口人，鄭州大學給水排水2011級本科生。

李曉楠（1991-），女，漢族，黑龍江鶴崗人，鄭州大學給水排水2011級本科生。