周梁源 崔衛(wèi)民

摘 ?要：該試驗采用反滲透膜技術處理碎煤加壓氣化工藝污水，反滲透裝置采用三級或四級反滲透膜，在裝置入口調(diào)節(jié)廢水pH值，延緩污水中有機物對膜的污染，降低清洗頻率，在三級或四級膜入口再次調(diào)節(jié)pH值，脫除廢水中的氨氮。經(jīng)過三級或四級膜的處理后，淡水指標達到循環(huán)水回用要求，濃水進行綜合利用。

關鍵詞：反滲透膜技術;碎煤加壓氣化;工業(yè)廢水;中水回用

1 概述

隨著石油資源短缺，煤資源儲量豐富的我國，發(fā)展以煤為原料的煤化工行業(yè)成為關系到國計民生的大事，但隨著煤化工產(chǎn)業(yè)的興起，煤化工所帶來的弊端也日漸突出，其中環(huán)保問題就是煤化工發(fā)展的瓶頸問題。膜技術處理工業(yè)廢水，具有投資底，效率高，可循環(huán)利用等優(yōu)點，目前用膜技術處理各種工業(yè)廢水，有些已建成工業(yè)裝置?；诖?，新疆龍宇能源準東煤化工有限責任公司和河南潔源膜技術有限公司合作，在河南義馬氣化廠把煤化工行業(yè)處理難度較大的碎煤加壓氣化工藝廢水通過膜技術濃縮處理，產(chǎn)生淡水回用作為研究方向，開展了歷時三年的中試研究。

2 技術原理及應用領域

反滲透膜技術，是用足夠的壓力使溶液中的溶劑（一般是水）通過反滲透膜（或稱半透膜）而分離出來，因為這個過程和自然滲透的方向相反，因此稱為反滲透。經(jīng)過反滲透處理，使水中雜質(zhì)的含量降低，提高水質(zhì)純度，其脫鹽率可達到98%以上，并能將水中大部分的細菌，膠體及大分子量的有機物去除。目前影響膜技術大規(guī)模應用于直接處理工業(yè)污水的主要因素是膜的污堵問題，及由此帶來的膜的壽命和費用問題。

碎煤加壓氣化工藝污水中的有機物以單元酚和多元酚為主，另外還含有少量的脂肪烴、芳香烴、雜環(huán)類和稠環(huán)類化合物，而水中有機物對膜的污染，主要取決于有機物的水溶性和極性，水溶性越差、極性越弱，越容易被吸附在膜上，造成沉積，形成有機污堵。碎煤加壓氣化工藝污水中的有機雜質(zhì)以酚類為主，酚類在堿性環(huán)境下易形成酚鹽，水溶性和極性都會得到很大提高，減少酚類在膜上的吸附?；谶@種認識，并考慮膜對堿性環(huán)境的承受能力，在反滲透膜的入口，用計量泵加入酸/堿液，以調(diào)節(jié)pH值，使有機物對膜的污堵情況得到了明顯改善。

針對此種效果，針對需要達到的淡水回用目標，設計了三級反滲透膜裝置，一級入口加堿調(diào)高pH，主要去除COD、酚類物質(zhì)。在三級入口處，加入硫酸，將污水由堿性調(diào)至略偏酸性，將游離氨氮轉(zhuǎn)化為銨鹽進行去除，得到了很好的脫除效果，COD脫除率大于98%，氨氮脫除率大于96%。

本技術成果可應用于碎煤加壓氣化工藝污水處理并回用的領域。

3 性能指標

（1）碎煤加壓氣化爐工藝廢水生化系統(tǒng)要求達到GB50335-200

2《污水再生利用工程設計規(guī)范》中相關指標，如表1所示。

（2）中試裝置性能指標要求。

系統(tǒng)水回收率>75%;產(chǎn)水電導率<100μs/cm;COD<100mg/L

實際達到性能：系統(tǒng)水回收率>77%;產(chǎn)水電導率<100μs/cm;

COD<100mg/l

運行期間各段去除率如表2所示。

表2

4 與國內(nèi)外同類技術比較

對煤化工廢水特性的認識以及良好的預處理、膜組合的設計方式使得我們的技術開創(chuàng)了煤化工廢水處理的先河，下面就傳統(tǒng)生化技術進行比較，如表3所示。

表3

5 本試驗的創(chuàng)造性、先進性

（1）本應用研究開創(chuàng)了煤化工廢水處理的新途徑，是國內(nèi)外第一次采用反滲透膜技術處理碎煤加壓氣化工藝污水。（2）創(chuàng)新了對碎煤加壓氣化廢水的認識，通過利用有機物在不同pH條件下表現(xiàn)出的不同性質(zhì)，并采用特殊的反滲透膜，降低了有機物對反滲透膜的污堵和清洗頻率，并保證了清洗恢復效果，實現(xiàn)了系統(tǒng)運行的可行性。（3）設計了科學的工藝流程、合理控制各級膜的水通量和去除效率，保證了在較高回收率下產(chǎn)出的淡水指標達到循環(huán)水回用要求。

6 作用意義

針對碎煤加壓氣化廢水采用膜濃縮技術替代傳統(tǒng)生化處理工藝，可使處理的工藝流程大大縮短，并節(jié)約大量占地，特別是適應寒冷地區(qū)冬季氣溫低、周期長的季節(jié)特點，便于工廠管理。淡水可直接回用循環(huán)水補充水，濃縮液可進一步探討回收有效成分或用于水煤漿氣化爐制漿，提高工廠效益。對于當前的液體廢物“零排放”的要求，可降低污水的處理難度，降低投資，節(jié)約占地，符合國家的節(jié)能減排方針。該項目相對于傳統(tǒng)技術具有很好的經(jīng)濟性。以河南義馬氣化廠的生化處理作對比如下：（處理規(guī)模140t/h）

義馬氣化廠生化裝置投資約7500萬元，噸水處理成本約8.00元，若達到膜技術同等出水水質(zhì)，需增加脫鹽裝置，按新鮮水的噸水成本計，約需增加1.50元/噸。而同等規(guī)模膜技術處理裝置，投資約2500萬，噸水處理成本約6.58元。按折舊周期15年計，傳統(tǒng)技術年綜合成本約1564萬元，膜技術年綜合成本約900萬，節(jié)約成本約664萬/年，遠優(yōu)于傳統(tǒng)工藝。

推廣應用的范圍、條件和前景以及存在的問題和改進意見：

（1）推廣應用的范圍：采用碎煤加壓氣化工藝的煤化工企業(yè)的工藝污水處理;其它存在高濃度，難降解廢水的工業(yè)行業(yè)，但是在大規(guī)模應用之前需要進行中試，以確定最優(yōu)工藝條件。（2）市場推廣前景：目前國家和全社會對環(huán)保問題高度重視，新上煤化工項目必須達到少排，甚至零排的要求，在這種情況下，污水膜濃縮技術以其處理流程短、投資占地少、操作控制簡便、受環(huán)境制約小等獨特的優(yōu)勢，在工業(yè)污水處理領域有巨大的推廣價值和市場前景。（3）存在問題：由于試驗裝置規(guī)模較小，多采用手動操作，現(xiàn)場勞動強度較大。由于試驗裝置規(guī)模較小，現(xiàn)場沒有設置液堿罐，由運行人員用固堿配制NaOH溶液，影響現(xiàn)場環(huán)境。（4）改進方向：工業(yè)放大時，采用自動化控制，減輕勞動強度?，F(xiàn)場設置液堿罐，采用自動配堿。

參考文獻

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