膜分離技術在焦化廢水處理中的應用

金鑫

摘要：焦化企業的生產工藝相對復雜，在焦炭生產和煤氣凈化過程中會產生相應的焦化廢水。這種類型的廢水危害嚴重，因為其內部成分更加復雜，并且焦化廢水的量也非常大。 廢水中的某些成分是劇毒的，容易致癌。在現階段，已成為中國典型的水污染問題之一，受到了整個社會的高度關注。本文將在分析焦炭廢水特性的基礎上，討論膜分離技術在焦炭廢水處理中的應用。

關鍵詞：焦化廢水;處理技術;膜分離技術

1焦化廢水特點

在煤炭產品加工過程中，廢水是通過多種環節產生的。廢水中含有相對大量的污染物，因為煤炭質量，產品和加工技術的差異會導致不同的廢水水質。但是，產生的廢水量沒有明顯變化。實際上，這類廢水包含更多的有機物，多環芳烴和大分子物質。主要污染物是苯酚和含有氮，氧和硫的雜環化合物。這是相對特殊的工業廢水之一，其中包含許多難以分解有機化合物?；瘜W需氧量（CODcr）占廢水總量的很大一部分。廢水中的生化需氧量（BOD5）小于化學需氧量（CODcr），但前者與后者的比率較小。該比率通常是廢水可生物降解性和焦炭形成的量度，因為該比率通?？梢赃_到0.28至0.32，并且B/C<0.3是典型的持久性生物降解性。對微生物有毒的氨氮和總氮成分。因此，需要增添脫氮、深度處理等工序，才能進一步滿足廢水排放標準。

2焦化廢水的處理技術

按照處理過程中廢水有害物質濃度的差異，焦化廢水處理可以分為三個階段，即三級處理：

焦化廢水的一級處理是對其中高濃度的有害物質進行去除，如苯酚、氨、氰化物等。二級處理主要集中在以生化處理為中心的無害處理，但還包括生物鐵法和增強曝氣法。三級處理法主要是指生化處理后的廢水還不夠時使用的深度凈化法，如活性炭吸附法等標準。大多數焦化廠沒有三步法，因為購買和操作設備的成本高于之前的兩步法。

二次處理技術在我國焦化行業中應用了較長的時間，主要集中于我國頒布新的工業污染物排放標準之前。二級處理技術主要是對污染物中的油和懸浮固體進行去除，然后通過生化技術進行處理?；瘜W需氧量和氨氮處理預處理污水的方法。自2012年以來，我國就焦化工業的污染物排放標準制定了新法規。該標準要求的標準更全面，更嚴格，并具有其他指標，例如氮，磷和硫化物。目前，我國很多焦炭生產企業所排放的廢水都不符合排放標準的要求，廢水中的CODcr和氮等有害物質的含量不滿足要求。從目前許多焦化廠實際處理焦化廢水的角度看，廢水處理仍存在隱患。因此，問題在于如何用較簡單的技術和較低的設備分三個階段對焦化廠的污水進行高度處理，這是亟待解決的問題。

3膜分離技術在焦化廢水處理中的應用

3.1膜分離技術原理

膜分離技術使用天然或合成的聚合物膜來完成兩組分或多組分溶質和溶劑的分離，分類，純化和濃縮。驅動力主要來自膜兩側的壓力/濃度/電勢/溫度等能量水平的差異。根據發展情況，通常使用諸如微濾（MF），超濾（UF），納濾（NF），反滲透（RO）和電滲析（ED）之類的方法。該技術具有節能，高效，使用方便，成本低等優點，可以直接替代早期的分離技術，如精餾和萃取。

膜分離技術的原理是膜具有選擇性的滲透性。根據分離階段推進力和膜孔徑的不同，可將其分為MF，UF，NF，RO，滲析，ED，氣體分離（GS），全蒸發（PVAP）和乳化液膜（ET）等等。在制備膜元件的過程中通常選擇有機聚合物或陶瓷材料。膜的孔結構用于支持通過分離膜對物質的選擇性分離。膜的孔徑直接影響混合系統中不同粒徑物質通過分離膜的能力。MF的驅動力來自膜兩端的壓力差，主要涉及聚合物顆粒和材料中懸浮固體的去除。UF的驅動力與MF的來源相同，但主要涉及各種相對分子量或各種形狀的高分子物質。用于濃縮蛋白質或多肽溶液，純化酶制劑等，效果極佳。NF通常自身攜帶相應的電荷，并且可以實現99%的次級離子（尤其是二價陰離子）的去除率。它通常用于水凈化領域，并且可以透析RO膜中保留的無機鹽。RO是不對稱膜，可向溶液施加壓力以抵消溶劑的滲透壓，從而使溶劑從溶液中沿相反方向分離。它通常負責去除小分子溶質，懸浮固體和膠體，主要用于海水淡化以及酒精和糖的濃縮制備。

3.2膜分離技術在焦化廢水上的應用

3.2.1預處理+超濾+納濾工藝

通過將該工藝用于焦化廢水的深度處理，可以將除氯離子以外的其他水質參數排放到標準液中并作為循環水重復使用。在現實生活中，該過程會增加水的排放量，但納濾膜無法分離氯離子，從而在廢水回用期間嚴重腐蝕設備。

3.2.2預處理+UF+RO工藝

此過程用于完成處理站中生化廢水的深度處理，所得水可作為循環水補充劑再利用。基于這些事實，廢水是高質量的，可以直接作為循環水再利用。此外，極低的氯離子含量不會對設備產生嚴重的腐蝕作用。

3.2.3預處理+MBR+RO工藝

一些公司已經使用這種方法來完成焦化廢水的深度處理。處理后，廢水可作為鍋爐補充水再利用。經過處理后，廢水的成分不超過標準，但膜分離活性污泥法在操作過程中很容易堵塞，清洗頻率高。

3.2.4預處理+UF+NF+RO工藝

此過程可用于完成焦炭廢水的深度處理，并且所產生的水可作為循環水重復使用。根據實際情況，增加納濾分離過程不僅可以降低反滲透過濾的負荷，而且可以延長反滲透的工作周期和使用壽命，有效地減少了膜的反洗次數，提高了整體出水率。該過程中，經過RO處理得到廢水后，廢水中的氯離子含量非常低，對設備沒有嚴重的腐蝕作用。但是，在此過程中的一次性投資相對較高，并且不會導致大規模的推廣或使用。

結語

從煤化工廢水的深度處理的角度來看，膜技術具有實用性，可控性，高效性，節能性和簡便性等優點。盡管仍處于研發階段，但市場潛力巨大，已成為各種水處理研究機構的重要研究課題，也是開發項目之一。

參考文獻

[1]李紅果. 膜分離法分離酸性廢水中易結垢組分的研究[D].貴州大學，2019.

[2]沈倩，徐孫杰，許振良，莊黎偉，魏永明，楊虎，馬曉華.含重金屬廢水膜分離技術的應用進展[J].山東化工，2019，48（05）：59-65.

[3]孫久義.我國膜分離技術綜述[J].當代化工研究，2019（02）：27-28.

[4]李天喜，周亞軍. 膜分離技術在焦化生產廢水處理中的應用與實踐[C]. 中國膜工業協會、中國金屬學會、中國有色金屬學會、中國有色金屬工業協會、中國環保產業協會.第三屆膜分離技術在冶金工業中應用研討會論文集.中國膜工業協會、中國金屬學會、中國有色金屬學會、中國有色金屬工業協會、中國環保產業協會：中國有色金屬學會，2009：216-218+223.

遼寧能源煤電產業股份有限公司