煤化工高鹽水處理技術概述與問題探討

楊瑩

(華能白山煤矸石發電有限公司,吉林白山 134700)

煤化工高鹽水處理技術概述與問題探討

楊瑩

(華能白山煤矸石發電有限公司,吉林白山 134700)

本文主要探討的是煤化工高鹽水處理技術問題以及該技術在應用過程中存在的問題,再展開詳細的討論時,首先從高鹽水方面的基本知識入手去分析,其次對于高鹽水處理技術做了具體的論述,在論述過程中又分別對超濾分離技術、微濾分離技術、納濾膜分離技術的定義以及實際應用做了具體的分析,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的對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 概述 問題探討

煤化工是一門新型的產業，在發展的過程或多或少都會對環境產生一定的影響，為了實現可持續發展，必須解決煤化工的環保問題，在煤化工的環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相關的問題。

1 高鹽水概述

高鹽水在現代煤化工中是一個比較嚴峻的問題，在對其進行處理之前，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方面：循環水中的鹽、工業污水處理回收利用過程中使用化學藥品產生的鹽水、除鹽設備運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，才能有針對性的進行處理，根據相關資料顯示[1]，在煤化工高鹽水的來源中，通過循環水直接帶入的鹽水占到了整個系統中鹽水的1/2以上，而通過添加化學藥品產生的鹽水也占到了1/3以上，其余的就是廢水的回收利用過程中產生的鹽水，對于循環水鹽量的控制可以通過循環水的次數進行限制，對于生產過程中添加的化學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方法主要是針對廢水的回收利用過程中高鹽量的分離截留展開分析的。

2 高鹽水處理技術概述

在當前條件下，對于高鹽水處理技術常用的包括以下三種技術：熱蒸發技術、膜分離技術以及這兩者的組合技術[2]，下面主要對熱蒸發技術和膜分離技術作進一步的介紹。

2.1 熱蒸發技術

對于煤化工高鹽水含量質量分數大概在4%或者是高鹽水的濃度較高的情況下可以使用熱蒸發技術，熱蒸發技術具體包括多效蒸發、膜蒸餾技術以及機械壓縮再蒸發技術，這些技術方法在實際使用的時候有著本身的優缺點，在蒸發方法上可以選擇物理方法也可以選擇化學方法，在方法上具有多樣性，但是該技術在應用的時候，一般廢水的處理量較小，而且成本較高，蒸發之后剩余的固體物質不能再回收利用。

多效蒸發技術：多效蒸發就是說在蒸發過程中將多個蒸發器皿通過一定的方式連接起來，前者蒸發后的熱蒸汽可以作為后者器皿的熱源同時發生冷凝，通過逐級的蒸發，達到處理高鹽水的目的，在蒸發過程中，每一個器皿都起著效果，稱之為“一效”，對于蒸發器皿的個數也不是越多越好，太多了后面的器皿就沒有發揮實際的作用，過少了又會造成蒸發的不完全，所以在多效蒸發技術應用過程中一般的蒸發器皿串聯個數控制在3個到4個，根據多效蒸發過程中熱蒸汽的流動方向可以將多效蒸發分為平流法、并流法、逆流法以及混流法。

機械壓縮再蒸發技術：該技術的應用原理就是利用蒸汽壓縮機將高鹽水進行壓縮，壓縮之后產生的蒸汽可以作為蒸汽壓縮機的動力再次使用，從而實現重復操作。該技術目前在國內的使用比較多，而且效率也比較高，該技術可以有效地降低高鹽水蒸發過程中對于蒸發器皿加熱消耗熱量，在一定程度上降低了蒸發過程中的成本代價。

2.2 膜分離技術

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

電滲析和反滲透技術：電滲析主要是通過電位差作為推動力的膜分離，反滲透技術主要是以滲透壓作為推動力的膜分離技術，下面主要以反滲透膜為例論述在高鹽水處理過程中的應用，在實際的應用中主要分為三個階段，即在反滲透除鹽之前的預處理階段、反滲透除鹽設計階段以及反滲透除鹽運行階段。在預處理階段主要是減少污染物并將污染物有效控制；在反滲透除鹽設計階段，需要考慮到經濟方面的一些因素，也就是設備運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符合標準，同時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，因為使用醋酸纖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高鹽水的流量面積確定合適的反滲透膜面積，同時還需要考慮高鹽水的流速，速度過快，可能會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，對于反滲透膜的維護工作也需要有保證，確保膜在高鹽水處理過程中盡可能的不要受到污染，在運行過程中反滲透膜可以實現自動化。但是要定期的對反滲透膜的工作情況進行檢查，運行階段可以適當的加入一些消毒藥品，防止高鹽水處理過程中細菌對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方法在使用過程中，如果時間較長，就會在電極的附近產生一些垢，影響到正常的除鹽工作，所以這種方法在運用的時候還需要作進一步的改進，近年來經過改進后的反滲透膜處理技術應用過程中避免了這種問題的出現。也就是采用了倒極式電滲析分離技術，該技術在工作過程中會定期的調換電極，使得高鹽水中的離子定期的發生移動，從而避免了垢的形成，

超濾、微濾、納濾膜分離技術：該技術在應用操作上主要針對的是氣液兩項微粒、污染物以及細菌的分離，這幾項技術對于高鹽水的分離效率很高，同時還能有效的除去污水中較大的顆粒物，達到凈化污水的目的，并且還可以將污水中的鹽量加以控制。下面將對這三種分離技術做出具體的分析。

3 超濾分離技術

3.1 超濾分離技術定義

超濾分離技術是以壓力差為推動力，利用不同的超濾膜孔徑實現液體中溶質的分離技術，該膜對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 超濾分離技術在高鹽水處理中的應用

高鹽水的處理不僅可以使得廢水回收再利用，同時降低了廢水中一些污染物的含量，從而實現廢水的排放符合國家標準，在高鹽水的處理過程中超濾分離技術起著關鍵的作用，超濾分離技術在高鹽水處理中主要針對的是污水回收利用過程中鹽的分離，當然在分離過程中，也可以對其他的一些污染物進行分離，膜技術的應用需要考慮到超濾在安裝和使用過程中廢水的流動能對于超濾膜帶來的巨大沖擊力，同時為了實現在廢水中鹽的高效分離，通常需要對超濾膜的材料進行改造，此外還需要對超濾的固定裝置進行改造，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到最佳。

4 微濾分離技術

4.1 微濾分離技術定義

微濾分離技術是以多孔薄膜作為過濾介質，在壓力差的作用下實現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，過大的壓力可能會破壞膜的組織結構，過小的壓力不能起到推動作用。

4.2 微濾分離技術在高鹽水處理中的應用

微濾膜在煤化工高鹽水的分離應用過程中，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候需要先對廢水進行預處理，使得廢水中的鹽形成沉淀，進而再利用微濾膜對其分離，在這個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，增強受污染的能力，而且還能提高分離能力，此外，在應用的過程中可以將微濾分離技術與現代條件下的一些自動化和智能化設備結合起來使用，不僅提高高鹽水處理的效率，同時對于微濾膜的清洗工作也能在工作過程中自動的進行。

5 納濾膜分離技術

5.1 納濾膜分離技術定義

納濾膜分離技術是一種介于反滲透和超濾之間的以壓力為推動力的膜分離技術，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，可以透過水和無機鹽，因為該濾膜過濾掉的分子中最小的分子約為1nm，所以就稱作納濾膜，這種膜在結構上一般是復合膜，在滲透壓方面低于反滲透，所以在實際的分離過程中承受的壓力較小。

5.2 納濾膜分離技術在煤化工高鹽水處理中的應用

納濾膜技術作為一種比較經濟的煤化高鹽水處理技術，納濾膜分離技術在煤化工高鹽水處理的時候，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，納濾膜才能發揮它的最佳性能。

6 超濾、微濾、納濾膜分離技術的對比

6.1 超濾、微濾、納濾膜分離技術在煤化工高鹽水處理中的相同點

這三種分離技術在高鹽水處理過程中具有一定的共同點，主要是以下幾點，這三種膜分離技術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，但是這三種技術在應用過程中如果準備工作沒有做好，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，而且造價都比較高，適合于小范圍的水質澄清，

6.2 超濾、微濾、納濾膜分離技術在高鹽水處理過程中的不同點

超濾、微濾、納濾膜分離技術在高鹽水處理過程中的不同點主要表現在以下幾個方面[6]：

(1)膜的結構類型不一樣，超濾膜的膜結構主要是非對稱性膜，微濾膜的膜結構主要是纖維多孔膜，而納濾膜的膜結構主要是復合膜，它們膜結構上的不同也就使得它們在高鹽水處理過程中分離能力表現出了不同，納濾在高鹽水處理過程中能力是最強的，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離子和多價離子，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離子，相應的透過能力就較強，而其它兩種在透過的時候還跟鹽在廢水中的溶解量有著直接關系；(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是不一樣的，在煤化高鹽水處理過程中，需要根據廢水中物質的不同選擇合適的膜分離技術。

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方面：

(1) 蒸發系統以及膜的污染和腐蝕問題，在高鹽水的處理過程中，會產生一定的沉淀以及氯離子，如果不及時處理將會影響到蒸發系統以及膜的正常工作；(2)分離技術的高成本，不管是膜分離技術還是熱蒸發技術，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，對于蒸發后產生的較多固體沉淀如何處理成為了一個實際的問題，由于在蒸發沉淀過程中加入了一定的化學品，最后的固體物質成分比較雜；(4)高鹽水處理過程中與生化處理工藝的矛盾，對于含鹽量很高的污水中，一般都會有較多的微生物，所以就需要考慮高鹽水生化預處理技術。

8 結語

總之，煤化工高鹽水處理過程中技術手段比較多，在選擇的時候需要根據各自技術特點以及經濟方面的因素進行綜合性考慮，同時還要想辦法解決不同技術手段處理過程中存在的問題，這樣對于煤化工高鹽水的處理才能實現長遠的治理。

[1]羅金華.鋼鐵工業廢水零排放中的濃鹽水處理技術[J].冶金動力, 2012(2).

[2]陳翠萍,諶偉艷.膜分離技術及其在廢水處理中的應用[J].污染防治技術,2013(3).

[3]謝鵬.超濾及反滲透組合工藝處理高鹽水[J].中國資源綜合利用, 2014(4).

[4]田云龍.納濾膜分離技術在水處理領域的應用[J].中國科技信息, 2013(09).

[5]苗晶,陳國華,王鐸,高從堦.納濾膜分離技術在工業廢水處理中的應用[J].水處理技術,2012(07).

[6]王薇,杜啟云.納濾膜分離技術及其進展[J].工業水處理,2014(3).