EDI在高鹽廢水“零排放”中的應(yīng)用(中)
【tuchai.cn南京純水設(shè)備】ED在高鹽廢水“零排放”中的機遇
1、 高COD高鹽廢水的分離與濃縮
高鹽廢水中通常會含有一定含量的 COD,其中包括煤化工廢水在內(nèi)的一些高鹽廢水中的 COD經(jīng)生化處理后其含量一般在0~100mg/L。針對該類高鹽廢水“零排放”處理,在經(jīng)過預(yù)處理、超濾和反滲透之后,在鹽含量得到增濃的同時,廢水中的COD 也大幅提高,一般可達 300~1200mg/L。COD含量的大幅提高將進一步影響到高鹽廢水后續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶過程,這是因為蒸發(fā)結(jié)晶得到的鹽中將會含有大量的雜質(zhì) COD,導(dǎo)致得到的工業(yè)鹽無法使用,需要作為危廢處理。南京純水設(shè)備這不僅對生態(tài)環(huán)境造成了一定的危害,同時也浪費了大量的無機鹽資源。另外,在制藥和農(nóng)藥等行業(yè)生產(chǎn)過程中經(jīng)常會產(chǎn)生大量的高鹽高 COD 廢水。針對該類廢水目前采用的處理方法主要是將廢水蒸發(fā)濃縮后對濃縮液進行焚燒,然后再對焚燒后留下來的固體進行危廢處理,這也浪費了大量的無機鹽資源。
在煤化工廢水中 COD 一般主要以分子形式存在,分子量大小不一。而在制藥和農(nóng)藥廢水中COD 除了以分子形式存在以外,還有一部分是離子化的,其分子量大小不一。傳統(tǒng)的 COD 去除方法主要為生化法,但是在鹽含量較高的情況,生化法無法直接對 COD 進行處理,只有針對鹽含量很低的廢水才能進行COD降解處理。ED裝置中使用的是致密度較高的均相陰陽離子交換膜,在電場的作用下只允許離子通過離子膜,阻止分子通過離子膜。一般離子膜的致密度越高,阻止分子通過離子膜的能力越強。因此,高致密度的離子膜可實現(xiàn)高COD高鹽廢水中鹽與以分子形式存在的COD的有效分離。
以典型的煤化工廢水處理為例,其RO濃縮液TDS 約為 45000mg/L 時,COD 含量在 500~800mg/L之間。RO濃縮液中的鹽主要為氯化鈉和Na?SO?的混鹽。通過使用自主研發(fā)的均相陰、陽離子交換膜及ED設(shè)備對該濃縮液中的鹽和COD進行分離濃縮,取得了較好的分離效果。
通過實驗看出,ED分離過程性能較為穩(wěn)定,每一批次的實驗均可以將RO濃縮液的電導(dǎo)率降至10mS/cm以下,即ED淡化液中鹽含量被降低至很低的值,因此可以通過生化法對ED淡化液進行處理,降解 COD。整個實驗過程中,ED 對 COD 具有較好的截留率,可高達 85.3%~91.4%。通過 ED 對煤化工廢水分離之后,一方面淡化液中由于鹽含量很低,可以直接通過生化法對COD 進行降解處理;另一方面分離后的混鹽可以通過二級ED進行再次濃縮,將鹽含量提高至15%甚至20%以上。基于以上通過ED對煤化工廢水進行處理的方法,提出將兩級ED引入到煤化工廢水“零排放”當(dāng)中,實現(xiàn)多膜工藝與結(jié)晶分鹽的有機耦合,從而實現(xiàn)廢水中水和鹽的充分回收利用,達到“零排放”要求。
此外,在制藥和農(nóng)業(yè)等行業(yè)產(chǎn)生的高 COD 高鹽廢水處理過程中,也可以嘗試先通過一級ED對該類廢水進行分離,實現(xiàn) COD 和鹽的有效分離,利于下一步 COD 的降解處理。同時,分離后的含鹽溶液可以通過二級ED進行再次濃縮,進一步地通過結(jié)晶分鹽等工藝實現(xiàn)鹽的回收,從而達到該類高鹽廢水的“零排放”目標(biāo)。
2、 鹽的資源化利用
高鹽廢水“零排放”工藝過程中通常會產(chǎn)生大量的工業(yè)鹽,其價值一般比較低廉,在市場上也很難尋找到銷路。如何能找到合適的方法來提升這些工業(yè)鹽的價值,那么將會實現(xiàn)大量的工業(yè)鹽變廢為寶。近年來,由于受到環(huán)保的壓力,膜電解法制燒堿得到了一定的限制,導(dǎo)致了燒堿價格從約 2000CNY/t 上漲到約4000CNY/t,給很多需要消耗燒堿的企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟壓力。
BMED可以利用雙極膜的水解離特性,將鹽一步轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的酸和堿。與常規(guī)的膜電解法相比,BMED過程在產(chǎn)酸產(chǎn)堿時無副產(chǎn)物氯氣產(chǎn)生,水解離電壓明顯低于膜電解所需的值,因此BMED法制酸堿具有綠色、環(huán)保和節(jié)能等優(yōu)勢。近幾年,大量學(xué)者也在從事 BMED 轉(zhuǎn)化無機鹽制酸和堿。通過 BMED 轉(zhuǎn)化 NaCl 制鹽酸和氫氧化鈉,并將氫氧化鈉用作二氧化碳的捕捉劑。通過BMED轉(zhuǎn)化Na?SO?制得硫酸和氫氧化鈉用于工業(yè)生產(chǎn)中。通過BMED對反滲透濃鹽水進行解離生產(chǎn)氫氧化鈉和鹽酸及硫酸的混合酸,其中混合酸可用于反滲透進料調(diào)節(jié) pH。由此可見,BMED 在資源化利用無機鹽方面具有重要的潛力和應(yīng)用價值,可以大幅提高無機鹽的附加值。
此外,對于高鹽“零排放”工藝過程中產(chǎn)生的混鹽溶液資源化利用,也可以利用雙極膜選擇性電滲析(BMSED)進行分離。南京實驗室純水設(shè)備該過程一方面可實現(xiàn)氯化鈉和Na?SO?的選擇性分離,另一方面可結(jié)合著BMSED中的雙極膜,在線將一價鹽氯化鈉轉(zhuǎn)化為氫氧化鈉和鹽酸產(chǎn)品。將BMSED用于RO濃水的資源化利用,得到的產(chǎn)品氫氧化鈉和鹽酸的濃度分別為 2.2mol/L 和 1.9mol/L,兩者純度均可達到99.99%。這表明了BMSED在資源化利用混鹽方面具有很高的分離效果。因此,BMSED在資源化利用高鹽“零排放”工藝過程中產(chǎn)生的混鹽溶液時也將具有重要的應(yīng)用潛力。
總而言之,對于高鹽廢水“零排放”工藝過程中產(chǎn)生的大量混鹽溶液可選擇性地通過 BMED 或BMSED 進行轉(zhuǎn)化,實現(xiàn)鹽的資源化利用,提高工業(yè)鹽的附加值,同時可以避免混鹽作為固廢進行填滿處理。
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