均相淡化電滲析處理高氯廢水的工程化案例

閆虎祥 高寶釵

（賽恩斯環保股份有限公司 湖南長沙 410006）

引言

某有色金屬礦山企業位于我國西北地區，每天產生約16000～18000m3礦坑疏干水，受當地地質條件影響，該廢水鹽分和硬度較高，其中氯離子濃度達到5000～9000mg/L，總硬度3000～4500mg/L。因為水量較大，企業不能完全回用，需要部分排放，但排放部分氯離子必須低于當地政府水務局規定的排入總排干溝水體納污能力氯離子的要求600mg/L。因此務必新建廢水處理系統對該疏干水進行處理。

含氯離子廢水的處理目前以膜分離技術為主流，包括超濾、納濾、反滲透、電滲析等技術中的一種或幾種組合工藝。而在膜技術中，又以反滲透及其組合工藝運用更為廣泛。

電滲析是指在外加直流電場的作用下，利用離子交換膜的選擇透過性，使溶液中的電解質離子定向遷移，自溶液中部分分離出來的過程。電滲析裝置一般由離子交換膜、隔板、電極、直流電源、電泵、水槽等組成[1]。電滲析技術受電耗高等因素影響，早期在海水淡化等膜技術大范圍運用領域僅占極少市場份額，但電滲析技術離子交換膜具有較強的抗污染能力，對原水的水質要求相對較低[2]，加之倒極電滲析膜組器的使用，大大提高了電滲析操作電流和水回收率，延長了運行周期，使得EDR在廢水處理方面優勢凸顯，其濃水循環、水回收率最高可達95%，電滲析技術進入全新發展階段。

1 進出水水質

本項目進水水質通過對2014年～2016年水樣檢測數據統計分析后確定，排放出水滿足當地政府要求和相關標準，具體指標如表1所示。

表1 進出水水質要求（單位：mg/L，pH值除外）

2 工藝選擇及設計

2.1 工藝選擇

根據表1水質可知，本項目主要是對廢水中氯離子（鹽分）進行分離脫除，優先采用膜技術來實現，同時須克服高硬度對膜系統帶來的困難。針對以上性質，選擇超濾+反滲透、超濾+納濾+反滲透、高精度過濾+均向淡化電滲析膜組合工藝進行比選，其特點對比如表2所示。通過三種組合工藝特點對比，本項目選用高精度過濾+均相膜電滲析法進行設計。

表2 高鹽廢水的三種處理工藝特點對比表

2.2 工藝流程設計

本項目設計工藝流程如圖1所示。

圖1 設計工藝流程圖

工藝流程說明：礦坑中疏干水用泵送到地面以后，先進入分配池達到消力、緩沖的目的，然后自流進入預處理系統，通過“混凝——絮凝——沉降分離——砂濾”一系列過程，使原水中SS得到大幅度降低，再采用高精度過濾器進一步脫除微小顆粒物，使其能夠滿足電滲析系統進水要求，最后進入均向淡化電滲析系統，實現廢水中氯離子的濃縮分離，濃水返回選礦系統，淡水則在達到設計要求后回用或者外排。

3 結果與討論

圖2 運行效果圖

項目安裝調試正常以后，對主要控制指標氯離子和總硬度進行了一段時間跟蹤分析，相關數據如圖2所示。從圖2可以看出，數據跟蹤期間，疏干水原水氯離子濃度在5000～6000mg/L之間波動，總硬度在3000mg/L左右波動，通過均向淡化電滲析工藝處理以后，淡水中氯離子穩定控制在500mg/L左右，完全滿足設計要求，淡水中硬度則降低至100mg/L左右，氯離子和總硬度分離率分別達到90%和97%以上，濃縮分離效果優越。

結語

（1）本項目連續穩定運行結果表明，均向淡化膜電滲析對該高氯廢水處理效果優越，完全能夠滿足設計的氯離子出水要求600mg/L。

（2）優化工藝參數下，本項目產水率穩定保持在70%以上，噸水綜合運行成本約2.3元，經濟性較好。

（3）均向淡化電滲析膜壽命較長，且不受廢水中總硬度的影響，運行與再生維護方便，在處理高鹽、高硬度廢水方面有明顯優勢，推廣前景廣闊。