基于双极膜电渗析的矿井浓盐水资源化处理工艺研究

双极膜电渗析(BMED)工艺能够将矿井水膜浓缩系统产生的浓盐水转化为酸和碱,从而实现浓盐水的资源化处理。BMED系统的运行能耗较高,且其性能与系统的初始酸/碱浓度、电解质质量分数以及电流密度等参数密切相关,有必要对其进行优化研究,以降低系统运行成本。以某矿井水零排放处理系统产生的纳滤(NF)浓盐水和碟管式反渗透(DTRO)浓盐水为研究对象,采用BMED小试装置研究了不同初始酸/碱浓度、电解质质量分数以及电流密度工况下,BMED系统运行电压、酸/碱浓度、电流效率等变化情况。实验结果表明,实验条件下处理浓盐水,当初始酸/碱浓度为0.1 mol/L左右时,BMED产生的酸/碱浓度最高;BMED装置产生酸/碱的速度与电解质质量分数有关,电解质质量分数较低的工况下酸/碱浓度增加较快;此外,产生酸/碱的速度与电流密度呈正相关,而电流效率与电流密度呈负相关。对于NF浓盐水的处理,在初始酸/碱浓度为0.1 mol/L左右、电流密度控制在21 mA/cm^(2)时经济性最高。此外,根据BMED系统的运行参数进行浓盐水资源化处理的成本收益测算,结果表明,采用双极膜电渗析工艺处理NF浓盐水的运行成本低于DTRO-蒸发结晶工艺,具有经济可行性。

钢铁工业浓盐水零排放治理技术的研究与应用

钢铁工业生产过程中会产生大量的含盐废水,经过前段膜处理之后,浓水中盐分、有机物含量较高,处理好浓盐废水,不仅可以节约水资源,减少环境污染,还可以达到资源化利用的目的。基于此,介绍了浓盐水零排放采用“一级预处理+膜浓缩+二级预处理+纳滤分盐+蒸发结晶”的治理工艺,对各工艺流程单元及指标参数进行探讨,以期为相关研究提供参考。

分析解吸废水和反渗透浓盐水技术在循环水中的应用

随着全球工业猛速发展,工业循环水处理逐步成为能源、化肥、煤矿等行业的组成部分。但尿素解吸废液是主要污染水源之一,若大量排放尿素则会污染水体。本文结合某煤化工厂案例,借助解吸废水和反渗透浓盐水技术的特点,坚持见效快、投资少的原则,通过制定方案、调整杀菌剂品种、优化阻垢缓蚀剂配方、优化浓盐水反渗透工艺等措施进行工艺改造,结果显示,循环水的腐蚀性降低,产水量各项指标达到《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2022)要求,水的回收率达到了90%。表明该方法有效解决了水解废液pH值波动大,COD、氨氮含量较高、腐蚀率高的问题,达到提高水资源利用效率的目的。

海水淡化浓盐水反渗透浓缩技术探析

海水淡化过程中产生的浓盐水处理一直是该技术面临的难题。传统的直接排放会对环境造成污染,降低海水淡化可持续发展。本文首先概述海水淡化反渗透浓盐水的成分及危害,然后介绍反渗透浓缩技术的工作原理,以提高浓盐水中溶解固体的含量,减小排放体积。文中系统探讨了将浓缩后浓盐水纳管排放、混合稀释后排放、结晶提纯回用等处理方案,分析各自的适用条件及优缺点。研究表明,配套反渗透浓缩系统,优化处理流程,不仅可以减轻浓盐水对环境的影响,还可回收利用资源,实现低排放和循环利用,具有重要的实际意义。

反渗透浓盐水零排放与改进设计

某除盐水站采用反渗透膜工艺处理回用水,稳定产出一级除盐水和一级浓盐水。为进一步浓缩处理浓盐水,提高钢铁工艺全流程废水的回收率和综合利用率,继续采用二级反渗透系统处理一级浓盐水,分离得到二级除盐水和二级浓盐水。二级除盐水循环补充到钢铁工艺流程或工业水管网,二级浓盐水则进入高含盐水管网。针对高含盐管网用水需求量不稳定的情况,结合该站现有的中水处理设备设施,进行改进设计,优化管路,统筹各级水源串级使用,落实废水资源化利用和浓盐水零排放。

CaCl_(2)+除氟药剂两段法处理焦化浓盐水中氟化物研究

我国内蒙古、陕西、山西等部分地区背景氟浓度偏高,致使以煤为原料的焦化行业废水通过膜处理后的浓盐水中含有高浓度的氟离子,结晶分盐是浓盐水实现“零排放”的必要手段,而过高的氟浓度会对浓盐水的处理产生不良影响。为了降低浓盐水中高浓度氟离子对蒸发器的腐蚀及其对分盐纯度的影响,以河北某焦化企业浓盐水为研究对象,基于浓盐水的水质特征以及课题组研发的高效除氟药剂,研究了共存离子SO_(4)^(2−)、NO_(3)^(−)、Cl^(−)对除氟药剂效果的影响;采用SEM和EDS表征了除氟药剂及处理后絮体,分析了除氟的机理;探讨了CaCl_(2)、PAC(聚合氯化铝)、除氟药剂一段法处理工艺对实际焦化浓盐水的处理效果;设计并优化了CaCl_(2)+除氟药剂两段法除氟工艺及主要影响参数,分析了不同处理方案的经济成本。研究结果表明:浓盐水中3种主要的共存离子对除氟药剂效果影响的顺序为SO_(4)^(2−)>NO_(3)^(−)>Cl^(−);SEM和EDS分析表明F元素均匀分布于絮体中,可通过除氟药剂的表面吸附、表面络合、表面羟基交换等作用机理高效去除;CaCl_(2)、PAC、除氟药剂一段法中,除氟药剂一段法效果最好,投加量为8 g/L时去除率达到92.3%;CaCl_(2)+除氟药剂的两段除氟工艺能将氟离子质量浓度从238.27 mg/L降至10 mg/L以下;CaCl_(2)投加量6 g/L和除氟药剂投加量2 g/L的方案处理成本最低,处理每吨焦化浓盐水为14.03元。CaCl_(2)+除氟药剂的两段除氟工艺可经济高效地去除焦化浓盐水中高浓度氟离子,为焦化行业废水零排放提供技术参考。

内蒙古西部干旱地区煤矿反渗透浓盐水的综合利用

内蒙古西部地区气候干旱,煤炭资源丰富,但矿区地下水和矿井水的矿化度普遍偏高,淡水资源严重短缺。矿区水处理厂利用反渗透技术处理大量的高矿化矿井水,尽管该技术能够解决矿区生活用水的问题和提高矿井水综合利用水平,但是反渗透设备持续产生的浓盐水引发了存放和综合利用的新问题。介绍了反渗透浓盐水的各种处理技术及其优缺点,包括排放入海、蒸发池浓缩、零排放技术、离子提取技术等。以内蒙古西部干旱区上海庙矿区的反渗透浓盐水为例,基于矿区浓盐水水质和水量特征、矿区自然条件和太阳池原理,综合评估了浓盐水离子的回收利用可行性和太阳池的应用前景。研究结果表明:矿区反渗透浓盐水中Na^(+)、K^(+)和Mg^(2+)含量与海水和盐湖中对应离子质量浓度低1~2个数量级,提取钠盐、钾盐、氧化镁技术成熟,但经济可行性较低;反渗透浓盐水中Li离子质量浓度尽管高于海水和浓海水,但与工业提取的最低质量浓度(30 mg/L)和盐湖中锂的质量浓度相差30多倍,浓盐水中锂的回收利用需要未来提取技术的提升;矿区浓盐水中铀的质量浓度同样高于海水和浓海水,但与盐湖中铀的质量浓度相差1个数量级。矿区所在的内蒙古西部属于“太阳能资源丰富带”,年总太阳辐射大于6 300 MJ/m^(2),具有建造太阳池的先天优势,反渗透浓盐水也为太阳池提供足够的盐资源,利用反渗透浓盐水建造太阳池能提供非常可观的热能,经济可行性高。

反硝化生物技术在浓盐水脱氮改造中的实践

随着国家和地方环保标准的提高,某石化企业浓盐水处理系统采用“两级臭氧接触池+生物滤池+活性炭滤池”工艺处理后的污水仍不能满足总氮≤15 mg/L的排放标准。因此,在现有处理工艺构筑物的基础上,采用反硝化生物滤池(DNBF)脱氮技术对其进行技术改造,构建出乙酸投加PID控制模型,通过调节DNBF系统C/N、进水TDS、进水温度、控制回流比,使DNBF系统出水硝态氮稳定在8 mg/L左右,经过4 a多的连续运行,外排水质满足国家、地方相关排放标准要求。

浓盐水深度处理及零排放资源回收

针对反渗透浓盐水中的高COD_(Cr)、高盐特点,提出深度处理及排放资源回收方案为化学软化-高级氧化-超滤-树脂软化-高压反渗透-纳滤分盐-电渗析浓缩-双极膜电渗析酸碱再生。重点考察了化学软化、高级氧化、树脂软化以及电渗析和双极膜电渗析满足处理要求时的最佳操作参数。结果表明,化学软化最优加药量为理论值的1.2倍,使Ca^(2+)、Mg^(2+)质量浓度分别降低为3.29、2.04 mg/L,满足树脂软化硬度进水要求;高级氧化对比了O_(3)催化氧化、Fenton氧化、O_(3)/H_(2)O_(2)复合氧化的效果,其中O_(3)/H_(2)O_(2)复合氧化效果最优,反应1.0 h,COD_(Cr)去除率为66.41%,出水COD_(Cr)质量浓度<100 mg/L,满足树脂软化及后续膜系统进水要求;SO^(2-)_(4)的存在会降低树脂软化硬度去除效率,且含盐量超过20 g/L时树脂软化效果开始下降,因系统树脂软化进水中含盐量<20 g/L,故为了防止纳滤膜结垢,将纳滤分盐设置在树脂软化之后;为了防止能耗过高,电渗析浓水中含盐量仅需达到150 g/L即可,在此浓度下,双极膜电渗析在反应180 min时,产酸、碱量可达到73.2、78.5 g/L;其次,当电流密度为50 mA/cm2、反应120 min时,酸、碱能耗分别为3.1、2.7 kW·h/kg。

高浓盐水Na_(2)SO_(4)和NaCl结晶盐的冷法分离研究

以NaCl和Na_(2)SO_(4)高浓盐水为原料,考察冷却结晶和冷冻浓缩过程对Na_(2)SO_(4)和NaCl结晶盐的分离。通过考察不同结晶温度下结晶盐的冷却结晶析出过程,可以得到纯度较高的Na_(2)SO_(4)结晶盐,说明可以采用冷却结晶方式,利用溶解度随温度变化差异分离Na_(2)SO_(4)。通过对冷冻浓缩过程的研究,表明当温度低于-9.9℃时,剩余浓缩液中主要为NaCl,对应NaCl结晶盐纯度可达到95%。通过深度浓缩NaCl浓盐水,可将NaCl浓缩至~27 wt%的浓度,产水中NaCl浓度不大于1 wt%,可经进一步处理后回用。因此,通过结合冷却结晶和冷冻浓缩过程,可以实现Na_(2)SO_(4)和NaCl结晶盐的冷法分离。

焦化废水浓盐水零排放处理技术研究进展

焦化废水处理过程中产生的浓盐水盐分含量高,处理难度大,是焦化废水能否实现零排放的关键问题。首先分析了焦化废水中盐分的来源和特征,然后分别介绍了主要的废水浓缩技术和盐分结晶技术的特点及其在浓盐水处理中的应用。废水浓缩是为了进一步提高浓盐水中的盐分含量,降低后续盐分结晶的成本,常用的浓缩技术包括电渗析、纳滤、反渗透等。浓缩后的浓盐水需要进行盐分结晶分离,才能实现零排放处理。与混盐结晶相比,分质结晶通过纳滤分离不同价态离子,将废水中的NaCl和Na2SO4分别回收,可以实现盐分的资源化利用,降低处置成本。最后对浓盐水零排放处理技术的未来发展进行了展望。

人工湿地微生物燃料电池处理海水淡化浓盐水研究进展

综述了人工湿地耦合微生物燃料电池(CW-MFC)处理浓盐水的研究现状,分析了植物、微生物、电极、基质及运行环境等对CW-MFC处理效果的影响,总结了CW-MFC处理海水淡化浓盐水当前存在的问题,并对未来的研究方向进行了展望。

海水淡化工程浓盐水排海扩散器方案研究

本文以渤海湾为例,运用MIKE3 FM数值模拟软件,建立了天津港附近海域浓盐水排海三维盐度扩散模型,模拟了无扩散器、有扩散器(一字型、Y型、T型),以及不同端口间距和出口流速扩散器条件下浓盐水排海后盐升扩散分布情况。研究结果表明:扩散器能够显著增强浓盐水扩散稀释效果,对于研究海域3种形状扩散器扩散稀释效果相近;适宜的端口间距和出口流速设计将提升扩散器的扩散稀释效果。相关研究结论可为科学优化海水淡化浓盐水排海方式,推动海水淡化与海洋环境和谐可持续发展提供技术支撑。

环保水处理类反渗透浓盐水处理研究

在环保理念的影响下,反渗透技术可以切实满足浓盐水处理要求,能够提升反渗透浓盐水的处理效率。因此在进行环保水处理的过程中,应该规范开展环保水处理工作,加强对反渗透浓盐水处理的关注度,从而全面提升浓盐水处理效果。基于此,分析了反渗透技术的原理和应用,并探讨了反渗透浓盐水的处理工艺。

某钢铁厂浓盐水分盐结晶工艺设计

采用“膜浓缩预处理+蒸发结晶”工艺,对钢铁厂废水深度处理系统产生的浓盐水进行处理。以纳滤和反渗透组合工艺为核心,对浓盐水进行浓缩和减量,同时在预处理段充分考虑软化、除硅等处理工艺,保障后段蒸发结晶系统稳定运行。

煤化工浓盐水电渗析浓缩过程中一、二价离子选择性规律研究

基于实验室电渗析系统,研究了高盐浓度下不同初始离子质量比物料的迁移规律及其对一、二价离子选择性的影响。结果表明,当初始氯化钠(NaCl)与硫酸钠(Na_(2)SO_(4))的质量比≥3∶1时,电渗析在浓缩过程中表现出明显的分盐效果,而当其质量比≤3∶5时,电渗析在浓缩过程中脱盐液侧可以实现Na_(2)SO_(4)的纯化;当初始NaCl与Na_(2)SO_(4)的质量比≥2∶5时,氯离子具有优先迁移性,而当初始NaCl与Na_(2)SO_(4)的质量比为1∶5时,硫酸根离子开始具有优先迁移性。

海水淡化浓盐水排海的环境影响与对策

目前虽未见海水淡化工程对其所在海域的生态环境造成严重破坏的相关报道,但由于浓盐水具有高盐度、高温的特点,且含有铝、重金属和杀菌剂余氯,会明显抑制部分浮游动植物的生长;而在浓盐水排放的相关海域中,鱼类丰度和物种丰富度有所提高。因此,需要进一步研究浓盐水排放对海洋生态环境的影响。综述了国内外海水淡化产生的浓盐水的排放现状和管理要求,重点分析了海水淡化工程浓盐水排放对海洋生态环境造成的影响,并提出减缓影响的相应对策与建议。通过梳理现有排放方式,发现通过优化浓盐水排放口设计,采用混合排放技术、综合利用与零排放技术等相应措施,可进一步减缓浓盐水排海的影响范围和程度。随着海水淡化产能的增加,建议在海水淡化工程取排水海域开展生态环境常规监测,以加强对海水淡化排放浓盐水的监测评估,对海水淡化管理的相关政策和标准进行研究和分析,以促进海水淡化产业健康、可持续发展。

双极膜电渗析法处理矿井浓盐水的应用研究

选择有效处理技术是实现矿井浓盐水近零排放的关键。采用双极膜电渗析装置,在外加电场的作用下,矿井浓盐水通过电渗析反应制备得到酸碱,考察了膜种类、电流强度、预处理方式、运行模式等操作条件对酸碱产品浓度的影响。结果表明,盐离子含量是影响膜堆电压、产品浓度和电流效率的主要因素。受离子交换容量的影响,Fumasep进口组合膜的酸碱产率在相同条件下低于JQ国产组合膜。在间歇式反应中,设定电流强度为4 A,采用国产组合膜电渗析反应4 h后,酸碱产品质量分数分别达到4.7%、5.7%,可回用于pH值调节、化学清洗等生产过程。在矿井浓盐水脱盐处理和循环利用的基础上,实现了盐分的资源化利用,工艺运行成本约159.03元/t的酸碱产品,收益约为177.42元/t。

氧化石墨烯膜在浓盐水分离领域的应用研究

随着工业废水资源化利用的发展,膜分离技术由于其分离效率高、占地面积小以及易于操作管理等优点,成为废水资源化利用过程中不可或缺的工艺技术。而氧化石墨烯作为石墨烯的衍生物,具有超高的水通量、可控的层间距以及优异的分离性能,广泛应用于海水淡化和污水处理等领域。为探究氧化石墨烯膜对工业实际浓盐水的分离效果,对氧化石墨烯膜的制备及分离效果进行了探究。实验结果表明,以13.81 mg/m^(2)制备氧化石墨烯膜为最佳,制备的氧化石墨烯膜对0.6 mol/L的氯化钠溶液具有20.43%的截留率,对0.2 mol/L的硫酸钠溶液具有25.49%的截留率,对实际工业浓盐水SO_(4)^(2-)和Cl^(-)分别具有17.98%~19.83%和21.23%~23.33%的截留率。制备的氧化石墨烯膜,在较低的压力作用下,能够展现出较好的分离能力,是一种具有良好应用前景的水处理膜材料。

双碱法工艺在浓盐水机械加速澄清池的应用和总结

浓盐水厂是呼伦贝尔金鑫化工5080项目污水处理零排放系统中的重要工艺单元,主要对中水回用厂排放的浓水和污水回用厂排放的污水进行浓缩回收。该装置的主要工艺包括预处理、高效反渗透(HERO)和蒸发浓缩三个单元。生产工艺废水经工业深度处理后循环利用。预处理系统采用传统的机械搅拌加速澄清技术,设计中采用石灰纯碱法软化降低原水的浊度,以满足膜系统进水水质的要求。通过运行观察,石灰和纯碱工艺在系统运行过程中存在较大的潜在环境和健康危害。为了消除这一潜在危害,通过技术改造,将石灰纯碱工艺改为双碱工艺,从而达到改善现场操作环境,降低劳动强度,消除潜在危害的目的。