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纳滤膜分离浓缩煤化工高盐废水(下)
来源:济南乾来环保技术有限公司 发布时间:2022-12-20 09:09:36 浏览次数:
2.3   NF-HF和 NF-HS对结垢离子的截留效果
            NF-HF和 NF-HS对结垢离子的截留效果如表4所示。
            
            从表中可以看出,NF-HF对结垢离子(钙、镁和硅)的截留效果均优于 NF-HS,最 高 分 别 达 到90%、80%和40%。依据两只膜对二价离子的截留参数(见表2),NF-HF 对 钙、镁离子的截留效率应该低于 NF-HS对其截留效率。出现相反的结果 说明含盐水中多种污染物能够影响纳滤膜 Donnan效应与筛分作用。上述两种纳滤膜对硅离子的截留率为30%~40%。超滤膜与纳滤膜可以去除胶体硅,但对溶解性硅基本没有截留,所以,二级反渗透浓缩液中的硅40%为胶体硅。2.4 NF-HF和 NF-HS的抗污染性能分析采用 NF-HF 和 NF-HS对 煤 化 工 废 水 二 级 反渗透浓水进行连续流处理,在膜通量和回收率保持恒定的条件 下,其 运 行 压 力 变 化 如 图7、图8所 示。
           
          从图8可以 看 出,在 膜 通 量 和 回 收 率 分 别 为19.77LHM 和87.5%的 条 件 下,NF-HF 连 续 运 行336h后,其运行压力从初始的2.5 MPa不断升高至3.8MPa。由图9可知,在膜通量和回收率分别为19.58LHM 和85%的条件下,当 NF-HS连续运行168h后,其运行压力从初始的3.2 MPa连续升高至4.5MPa。保持膜通量 不 变 的 条 件 下,纳滤膜运行压力升高,说明纳滤膜发生 了 污 染。二级反渗透浓缩液成分复杂,含 有 结 垢 离 子 与 有 机 物。NF 膜 表 面 特性很可能被其表面吸附的有机污染物改变,进 而 影响随后 NF膜表面的无机结垢。纳滤浓缩液中钙离子、硫酸根离子浓度高,易形成硫酸钙晶核沉积在膜表面。相比单一污染物 的 膜 污 染,有机与无机污染物共存对 NF膜的 污 染 更 复 杂。与 NF-HF 型 膜 相比,NF-HS能够截留更低分子量的有机物,过 滤 压力高,小分子有机物也容易进入膜孔造成不可逆污染,因 此,NF-HF 具 备 更 优 的 抗 污 染 性 能 和 节 能效率。NF-HF对煤化工 废 水 二 级 反 渗 透 浓 水 进 行 连续处理336h后,其 膜 通 量 变 化 如 图9所 示。
         
          从 图中可以看出,当 NF-HF 连 续 运 行336h后,膜 通 量下降了11%,说明 NF-HF膜已经发生了轻度污染。利用酸洗之 后,NF-HF 的 清 水 通 量 恢 复 不 明 显;而碱洗之后,NF-HF 膜 的 清 水 通 量 恢 复 至 初 始 通 量,说明膜表面主要发生了有机物污染。
2.5 STRO对纳滤透过液的浓缩效果
            
            利用 STRO 对 NF-HF 的 透 过 液 进 行 浓 缩 处理,从表5可知,STRO 的脱盐率可达94%以上,其产水电导率和 TDS分别为1619μs/cm 和932mg/L,其 浓 水 电 导 达 到 77100μs/cm。STRO 也 对COD表现出较高的截留率(96.23%)。STRO 浓缩液可直 接 进 入 蒸 发 结 晶 处 理 装 置,产 出 工 业 级 氯化钠。另外,利用 STRO 对 NF-HF 的 透 过 液 进 行 连续浓缩处理,STRO 的膜通量与运行压力变化如图10所示。
         
           实验 过 程 中,保 持 进 水 压 力 不 变,产 水 一直外排,不断浓缩 NF产水。随着运行时间的增长,浓水盐含 量 越 来 越 高,膜 通 量 不 断 下 降,当 运 行 到187min时,膜通量下降到11.3LMH,将运行压力升高到8.4MPa,膜通量又升高到13.37LMH,再运行24min后,膜通量又下降到9.6LMH,实验结束。这表明STRO 膜已经发生了严重的污堵现象。
       污染后的STRO 经过化学清洗后,其膜通量可以恢复,但 其 抗 污 染 性 能 较 差,运 行 3h 就 需 要 化 学 清洗。从工艺运 行 的 稳 定 性 与 经 济 性 考 虑,STRO 不适用于纳滤膜透过液浓缩处理工艺。
         
           如图11所示,DTRO 浓缩120h后才出现运行压力明显上升与膜通量下降 的 现 象,具有更优的抗污染性能。因 此,NF+DTRO 分离浓缩工艺具备较强的应用优势。
 
3    结论
       1)NF-HF对煤 化 工 废 水 二 级 反 渗 透 浓 水 具 有优异的 Cl- 和SO2-4 分离效果,其 Cl- 的截留率低至3.38%,对 SO2-4 的 截 留 率 可 高 达97.16%;NF-HF对结垢离子具有优异 的 截 留 效 果,其 中,对 钙、镁 和硅的截留率最高分别达到 90%、80% 和 40%。此外,NF-HF表现出优异的抗污染性能且碱洗后可完全恢复初始膜通量。
       2)煤化工废水二级反渗透浓水经 NF-HF处理后,其浓缩液电导率可达50033~55000μs/cm,经过除 硅 除 硬 去 COD 后,可 蒸 发 结 晶 得 到 工 业 硫 酸钠。利用STRO 对 NF-HF 透 过 液 进 行 浓 缩 处 理,其浓水电导率为77100μs/cm,可直接蒸发结晶产出工业氯化钠。然而,STRO 抗污染性能较差,工业化应用受限。
       3)综合 考 虑,NF-HF+DTRO(碟 式 高 压 反 渗透)组合工艺使煤化工废水膜浓缩液进一步分离浓缩具备良好的可行性。





原标题:纳滤膜分离浓缩煤化工高盐废水
原作者:陈发源   田小军  范飞   蒋林煜   王舒东  王樟新   何頔