試論化工廢水處理工藝研究

李曉旭

（大連力達環(huán)境工程有限公司，遼寧 大連 116600）

眾所周知，KOH生產廢水大多為陰、陽離子交換樹脂塔在再生過程中生成的酸性廢水。某KOH化工企業(yè)運用了先進的離子膜技術，對水和無機鹽進行全面分離，中水即循環(huán)水作為補充用水，濃縮水則應用于生產環(huán)節(jié)KCl的溶解，使水資源可以有效循環(huán)利用[1]。基于化工廢水處理的重要性，本文深入研究了其處理工藝。

1 常規(guī)處理技術

KOH生產廢水大多呈酸性。現(xiàn)階段，一些企業(yè)都將這種廢水排至廢水池，通過投加堿中和其酸性，直至廢水呈中性。其間需要使用大量的水資源來進行稀釋，廢水達標后才能排放。這樣浪費了水資源，卻無法從實質上解決污染源問題。

本研究以某企業(yè)為例，研究了KOH生產廢水的有效處理方式，即采用水和無機鹽的分離技術，中水能夠反復利用，CW（濃縮水）則用于生產時KCl的溶解，從而保證水資源利用率達到最大化。該企業(yè)采用常規(guī)膜處理工藝，其工藝流程主要包括預處理、UF（超濾）與CW（濃縮水）處理系統(tǒng)。預處理的作用即為去除廢水內的懸浮顆粒、膠體等，因為大量的懸浮顆粒、膠體會影響后續(xù)工藝。根據廢水性質，企業(yè)設置的預處理裝置主要有：廢水均合池、原水泵以及氧化劑加藥裝置[2]。而UF系統(tǒng)則包括水箱、增壓泵、還原劑加藥裝置以及反洗泵。MC功能即為脫鹽，因此其設備有高壓泵、CW增壓裝置、阻垢劑加藥器以及保安過濾系統(tǒng)等。

2 改進后KOH生產廢水處理工藝

改進KOH的生產廢水處理工藝主要有UF系統(tǒng)和MC（膜濃縮）系統(tǒng)。處理后的廢水可以充作循環(huán)水的補充用水，CW生產流程可以對KCl予以有效溶解，改進工藝后，廢水處理后的水質如表1所示。廢水處理工藝的改進，從根本縮減了運行費用，同時有效地控制了廢物的排放，進而達到清潔生產的目的。

表1 工藝改進后的廢水處理效果

2.1 對離子交換樹脂再生技術的改進

常規(guī)處理工藝大多擇取NaOH再生樹脂技術，造成KOH生產廢水具有大量可溶性的混合物（KCl和NaCl）。再生樹脂技術使用的是KOH，膜分離所產生的CW能夠有效溶解KCl，使K+可以生成于系統(tǒng)內，這樣一來，中水能夠有效循環(huán)使用，進而從根本避免CW污染。

2.2 科學地完善預處理方法

廢水內的大量物質都會在一定程度上影響膜材料，若不能及時進行處理，系統(tǒng)有可能在短期內出現(xiàn)中毒失效的問題。所以，在氧化還原反應中需要加入一定量的KClO，相應地，采用傳統(tǒng)工藝時，要加NaClO來清除污染膜上的菌類微生物和藻類微生物。還原劑加藥系統(tǒng)要加入K2SO3·2H2O，相對應的傳統(tǒng)工藝要加入Na2SO3來清除水中的Cl-，進而避免Cl-影響RO。反滲系統(tǒng)內加入MDC756型復合阻垢劑，可以有效地避免反滲濃水內CaCO3、MgCO3、CaSO4析出后發(fā)生結垢而導致RO膜損傷[3]。選擇MC作為工藝的主要方向，UF系統(tǒng)能夠將完成預處理的水再次應用，盡可能將膜系統(tǒng)進水的污染系數(shù)控制在3.0以下，同時降低其清洗頻次，從而延長系統(tǒng)的使用壽命。

2.3 實施特殊工藝路線，控制能耗

RO（反滲透）裝置是廢水處理全過程的主要設備。所需預處理的廢水會輸送至一號RO裝置，予以加壓處理，這時大量的水分子與離子都可以穿透膜，在一段時間后即可進行循環(huán)利用。而膠體等物質無法穿透膜，被留置于CW中，再通過加壓后即可傳輸至二號RO裝置，這時清水回流至UF產水箱，在此狀態(tài)下CW能夠有效溶解KCl。研究證實，廢水內存在大量可溶性KCl，其質量系數(shù)濃度為5～9 g/L，濃縮十倍后，質量分數(shù)達到50～90 g/L。如果僅僅使用RO工藝，達到同樣的濃縮效果就要消耗更多能源。反復實踐多種工藝后，筆者發(fā)現(xiàn)，在UF系統(tǒng)中加入NF（納濾）設備，并使用UF-NF-RO工藝，能滿足濃縮十倍要求。

2.4 合理運用清污分流

常規(guī)生產工藝是把生產廢水都排入廢水均合池，通過中和達到標準后才能排放。為達到生產廢水零排放和減少設備運行費用的目的，根據廢水水質特征，需把片堿蒸發(fā)工序中產生的一次蒸汽冷凝水利用板式換熱器換熱，然后送入總純水儲槽中，片堿車間的二次蒸汽冷凝水需要在換熱器換熱后送入電解車間的純水儲槽中，泵中的冷卻水可集中送到循環(huán)水系統(tǒng)中，并要按時補充循環(huán)水系統(tǒng)的消耗。使用清污分流的方式可以改變生產廢水循環(huán)路線，每年就能節(jié)約水資源6萬t，成功地降低了廢水排放量。

2.5 調整控制BaCl2用量

不管是純水生產中的樹脂再生還是二次鹽水精制過程中的螯合樹脂再生，被樹脂吸附的重金屬在再生時必定進入CW中。若在廢水處理時沒有及時去除被帶入的重金屬，重金屬會不斷積累，最終導致重金屬超標，出現(xiàn)不合格產品。在淡鹽水中加入還原劑K2SO3?2H2O可以除去游離Cl-，讓系統(tǒng)生成SO42-。傳統(tǒng)工藝可以加入BaCl2除去SO42-，人們可以通過改進工藝來減少BaCl2的用量，讓SO42-與BaCl2發(fā)生反應，出現(xiàn)沉淀后過濾去除，從而達到除去重金屬的目的。跟蹤并分析工藝前與工藝后的重金屬含量，期限為1個月，結果表明，新工藝處理后的重金屬含量是處理前的8%左右。因此，通過合理調整廢水處理工藝，人們可以解決重金屬累積問題[4]。

3 分析運行效果

該企業(yè)的廢水處理量為300 t/a，如果按照90%進行回收，就可以實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。若KCl廢水處理按3元/t計算費用，每天就能節(jié)約810元。如果KCl每噸2 900元，每天可以獲利3 413元，廢水回收利用與回收KCl一共可以節(jié)省資金4 223元/d。

若按照常規(guī)工藝，每天會產生廢水300 t，并且集中處理后達標才能排放。而改進工藝利用膜濃縮系統(tǒng)處理廢水，每天再生的中水大約為270 t，而每天的濃縮水大約為30 t。中水可以循環(huán)利用，那么每天就能節(jié)約水資源270 t。利用濃縮水溶解并回收KCl，不僅達到了清潔生產的目的，同時可以有效提升經濟效益與環(huán)境效益。

4 結論

改進KOH的生產廢水處理工藝主要有超濾系統(tǒng)、預處理系統(tǒng)和膜濃縮系統(tǒng)。完成處理后的中水可以作為循環(huán)水的補充用水，濃縮水在生產過程中可以有效溶解KCl，改進工藝后，廢水處理效果有了顯著的提升。廢水處理工藝的改進，不僅從根本降低了運行費用，也有效地控制了廢物排放量，進而達到清潔生產的目的。常規(guī)工藝處理KOH廢水，不但浪費了大量水資源，而且對環(huán)境造成一定污染。改進后，新工藝可以最大限度地控制廢水排放，從而達到降低能耗的目的。