煤炭化工行业的高盐废水进行反渗透处理

这是一家以煤为原料，通过气化工艺将煤制成合成气，再将合成气转化成甲醇，最后通过甲醇制造烯烃的煤化工企业。在生产过程中，会产生大量化工废水，经过深度处理后会生成高盐废水。

然而，煤化工企业所处的生态环境往往非常脆弱，且缺水现象非常严重。如果这些高盐废水直接排放，会对企业周围的环境造成巨大的污染和破坏。因此，考虑采用反渗透技术来处理大部分废水。本文选用双级反渗透系统，并进一步使用连续蒸发结晶系统来处理废水中的水分，以满足企业的用水需求和环保要求，并获得相当可观的经济效益。

进口水的质量和处理要求。

本项目的高盐废水来源于上游的再生装置产生的浓水，100吨/h。进水时的pH值：7-9，电导率是5000-65000μS/cm，硬度高达1000mg/L，CL-含量为1200mg/L。

可以看出：

(1)电导率高，波动范围大，高浓度的氯离子对金属设备有很强的腐蚀性。

(2)硬度高，会使膜表面容易产生无机盐垢，从而影响系统的正常运行。

本项目的废水最终的电导率≤500μS/cm。

二是工艺选择与系统设计。

根据污水的水质特点和处理要求，本工程采用两级反渗透系统进行处理。

高盐硬度和无机盐结垢极大地影响了RO系统。如果不及时清除，反渗透膜将被严重堵塞。因此，在对高盐废水进行软化处理时，需要消除水的硬度，通过使用石灰碱软化法来实现。

石灰粉、纯碱和水中的钙镁会反应产生碳酸钙和氢氧化镁，并定期排出系统。RO进水要求总SDI≤5。对于经过软化处理后的高盐废水，经澄清后，上清液中仍会残留一些悬浮颗粒，因此需要进行进一步处理，以保证反渗透装置正常运行。本工程采用机械过滤器对澄清池的出水进行进一步处理。为确保进水硬度符合要求，本工程设置了离子交换系统，以进一步去除高盐废水的残留硬度。为满足RO进水温度的要求，使用换热器来调节进水温度，使其稳定在25~30℃。在进入一级反渗透设备之前，需要添加还原剂(含磷小分子)，以控制反渗透进水中的余氯，保证进水系统未被氧化，并进行进一步的去除处理。

三是系统运行状态。

预处理后，高盐废水进入二次反渗透系统，温度约30℃.pH为9~10.10mg/L，浑浊约1NTU.Fe.Al。

1.反渗透系统的脱盐率和产水质量。

反渗透系统运行过程中，产水质量良好，各项水质指标符合设计要求。产出的水被回收作为工厂的循环水使用。然而，当一套反渗透装置的回收率达到50%左右时，脱盐效果可以保持在97.5%以上。而二次反渗透装置的回收率约为92%，脱盐效果基本保持在82%以上。

随着时间的推移，一级反渗透（RO）的脱盐率逐渐降低。这主要是因为进水水质波动和操作控制，以及膜件局部受损所引起的。在常规监测中，我们注意到部分膜壳体的水力导率异常上升，可能是由于安全阀泄漏导致膜元件损坏。

产品水力导率在200μS/cm以内。

以上可以看出，与一级反渗透装置相比，二级反渗透装置的整体脱盐率下降较小。系统产水的水力导率基本保持在200μS/cm以下，这表明本工程采用了双级反渗透系统来处理高盐废水，所以系统产水非常稳定。在运行过程中，二次反渗透浓水的导率在1000至12000μS/cm之间，远低于一次反渗透的水力导率，因此对系统的影响不大。

2.高浓度水中的水质和压力。

在6.8~7.2MPa的范围内，一级反渗透系统的浓水导率稳定在1万微秒至7.2MPa之间。由此可知，生产出的水符合系统的处理要求，实现了高盐废水处理系统的回用。

由于系统运行时间的增长和累积污染物的增加所导致的。在进行化学清洗后，系统压力会下降。另外，在预处理过程中，必须确保系统的稳定性，以防止膜元件受到污染。

3.系统清理。

在正常运行过程中，反渗透膜元件会受到微生物、胶体颗粒和不溶性有机物的污染。这些污染物会沉积在膜表面，导致进水和浓水之间的压差增大。如果压差超过设计值，就需要清洗膜元件。为了清洗上述污染物，需要选择适当的清洗液。

本工程使用酸性和碱性清洗剂来清洗反渗透膜元件。在离线循环和浸渍反渗透设备时，根据实际的污染情况，观察清洗液的状况，直到满足清洗要求为止。首先，用小流量的清洗液替代原水。整个过程结束后，以30℃的恒定清洗液进行中低流量循环。重复此步骤1小时，并浸泡1小时。其次，使用高流量的清洗液在系统内循环1小时，以清洗污染物。最后，使用符合要求的洗涤剂进行最终清洗。本发明使用0.2%盐酸、0.1%NaOH、0.02%硅酸钠作为碱性清洗剂。先使用化学清洗剂清洗，然后再用清洗剂进行最终清洗。

4.运行能耗。

作为双级反渗透系统的主要运行能耗，我们计算了双级RO系统的工作功率。药物消耗的主要包括还原剂和阻垢剂，每升水中含量为3毫克，还原剂的成本为每千克1元，阻垢剂的成本为每千克26元。电费为每千瓦时0.5元，系统运行成本约为每吨水1.8元。

四.结论

双级反渗透系统能够成功处理煤化工高盐废水。这意味着它不仅能够确保系统产出的水满足设计要求，还可以保持高盐系统产水水质的稳定性，从而促进系统产水的回收利用，为企业节约水资源做出贡献。双级反渗透系统作为处理高盐废水的浓缩回用单元，在整个水处理系统中扮演着重要的角色，对于实现全厂废水处理乃至零排放具有重要意义，同时也符合企业的环保需求。

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