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【南京純水設(shè)備】ED在高鹽廢水“零排放”中的機(jī)遇

1、 高COD高鹽廢水的分離與濃縮

高鹽廢水中通常會(huì)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(duì)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(shí)，廢水中的COD 也大幅提高，一般可達(dá) 300~1200mg/L。COD含量的大幅提高將進(jìn)一步影響到高鹽廢水后續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶過程，這是因?yàn)檎舭l(fā)結(jié)晶得到的鹽中將會(huì)含有大量的雜質(zhì) COD，導(dǎo)致得到的工業(yè)鹽無(wú)法使用，需要作為危廢處理。南京純水設(shè)備這不僅對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了一定的危害，同時(shí)也浪費(fèi)了大量的無(wú)機(jī)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(huì)產(chǎn)生大量的高鹽高 COD 廢水。針對(duì)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(duì)濃縮液進(jìn)行焚燒，然后再對(duì)焚燒后留下來(lái)的固體進(jìn)行危廢處理，這也浪費(fèi)了大量的無(wú)機(jī)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(wú)法直接對(duì) COD 進(jìn)行處理，只有針對(duì)鹽含量很低的廢水才能進(jìn)行COD降解處理。ED裝置中使用的是致密度較高的均相陰陽(yáng)離子交換膜，在電場(chǎng)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(qiáng)。因此，高致密度的離子膜可實(shí)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(shí)，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(yáng)離子交換膜及ED設(shè)備對(duì)該濃縮液中的鹽和COD進(jìn)行分離濃縮，取得了較好的分離效果。

通過實(shí)驗(yàn)看出，ED分離過程性能較為穩(wěn)定，每一批次的實(shí)驗(yàn)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(duì)ED淡化液進(jìn)行處理，降解 COD。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，ED 對(duì) COD 具有較好的截留率，可高達(dá) 85.3%~91.4%。通過 ED 對(duì)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(duì)COD 進(jìn)行降解處理；另一方面分離后的混鹽可以通過二級(jí)ED進(jìn)行再次濃縮，將鹽含量提高至15%甚至20%以上?；谝陨贤ㄟ^ED對(duì)煤化工廢水進(jìn)行處理的方法，提出將兩級(jí)ED引入到煤化工廢水“零排放”當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)多膜工藝與結(jié)晶分鹽的有機(jī)耦合，從而實(shí)現(xiàn)廢水中水和鹽的充分回收利用，達(dá)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(jí)ED對(duì)該類廢水進(jìn)行分離，實(shí)現(xiàn) COD 和鹽的有效分離，利于下一步 COD 的降解處理。同時(shí)，分離后的含鹽溶液可以通過二級(jí)ED進(jìn)行再次濃縮，進(jìn)一步地通過結(jié)晶分鹽等工藝實(shí)現(xiàn)鹽的回收，從而達(dá)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(huì)產(chǎn)生大量的工業(yè)鹽，其價(jià)值一般比較低廉，在市場(chǎng)上也很難尋找到銷路。如何能找到合適的方法來(lái)提升這些工業(yè)鹽的價(jià)值，那么將會(huì)實(shí)現(xiàn)大量的工業(yè)鹽變廢為寶。近年來(lái)，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(jià)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(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)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(shí)無(wú)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(shì)。近幾年，大量學(xué)者也在從事 BMED 轉(zhuǎn)化無(wú)機(jī)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(duì)反滲透濃鹽水進(jìn)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(jìn)料調(diào)節(jié) pH。由此可見，BMED 在資源化利用無(wú)機(jī)鹽方面具有重要的潛力和應(yīng)用價(jià)值，可以大幅提高無(wú)機(jī)鹽的附加值。

此外，對(duì)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(jìn)行分離。南京實(shí)驗(yàn)室純水設(shè)備該過程一方面可實(shí)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(jià)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(dá)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(shí)也將具有重要的應(yīng)用潛力。

總而言之，對(duì)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(jìn)行轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)鹽的資源化利用，提高工業(yè)鹽的附加值，同時(shí)可以避免混鹽作為固廢進(jìn)行填滿處理。