化工尾水處理集成工藝的可行性分析

化工廢水的組成復雜，具有低毒和高鹽量。本研究以膜+冷凍結晶等集成技術處理山東某化工園區化工尾水，探究該技術處理化工尾水、回收硫酸鈉以及產生酸堿的可行性。1試驗部分1.1廢水cod及鹽質試驗用高鹽廢水取自化工園區化工尾水，廢水COD含量小于60mg/L，鹽含量小于15000mg/L，硬度小于1200mg/L，Fe1.2樹脂結晶除硬化工尾水經化學除硬后，多介質、超濾系統去除其中的懸浮物，得到超濾清液，超濾產水通過一段反滲透濃縮后進行樹脂除硬。樹脂產水經納濾濃縮，納濾濃縮液冷凍結晶制備硫酸鈉，冷凍結晶母液蒸發制備雜鹽，納濾產水由二段反滲透、電滲析進一步濃縮。二段反滲透產水和一段反滲透產水混合，然后作為循環水回用，電滲析的淡水返回一段反滲透，電滲析濃縮液通過雙極膜制備酸堿。中試工藝流程如圖1所示。1.3反滲透膜濃縮結晶中試試驗設備包括化學除硬裝置、多介質、超濾、一段反滲透、納濾、二段反滲透、電滲析、雙極膜和冷凍結晶裝置。化學除硬停留時間為30min；多介質裝置處理量為1.5～2.0m2結果與討論2.1治療效果分析2.1.1續工段運行造成的硬度去除效果化工尾水經化學除硬、多介質、超濾處理后，廢水的硬度大幅度降低，可有效防止硫酸鈣、氫氧化鎂結垢對后續工段的運行造成影響。中試90d對硬度的去除效果如圖2所示。由圖2可知，進水硬度在900～1000mg/L波動，預處理后硬度保持在85～100mg/L，平均去除率為90.6%。中試期間，預處理進出水硬度相對穩定，系統通過預處理，有效地降低了廢水的硬度，膜濃縮過程中結垢風險得到有效控制。2.1.2超濾單元的運行狀態分析在產水通量恒定的條件下，跨膜壓差(TMP)的升高能夠有效反映膜系統污染情況。在產水通量35L/(m在恒定通量35L/(m2.2水質檢測結果中試期間重點考察兩段反滲透單元的脫鹽率和濃水鹽含量，中試90d內兩段反滲透濃水電導率和產水電導率如圖4所示。由圖4可知，一段反滲透濃水電導率在35000～39000μS/cm波動，產水電導率在230～360μS/cm波動，一段反滲透的脫鹽率達到99.3%。二段反滲透濃水電導率在52000～55000μS/cm波動，產水電導率在420～500μS/cm波動，二段反滲透的脫鹽率達到99.1%，均滿足脫鹽率不低于97%的設計要求。將兩段反滲透產水混合后回用，水質檢測結果如表1所示。回用水COD、pH、鹽含量、硬度和Fe2.3納濾單元處理經化學除硬的低硬度廢水經過一段反滲透濃縮后，其仍然可能造成后續系統結垢。因此，一段反滲透濃水利用樹脂除硬，保證廢水硬度不超過10mg/L。由于廢水含有大量硫酸鈉和氯化鈉，為了實現廢水資源化利用，系統采用納濾單元進行分質處理。納濾濃縮5倍，濃縮液制備高品質的硫酸鈉，產水進一步濃縮處理。納濾單元重點考察納濾膜對硫酸根、氯離子的截留效果。中試期間每天取1次納濾進水、產水和濃縮液檢測Cl由圖5可知，在90d內，納濾單元對SO2.4冷凍結晶納濾濃縮液在-3℃下進行冷凍結晶處理，獲得NaSO2.5電滲析濃縮試驗二段反滲透濃縮后得到的廢水鹽含量約為4%，廢水經電滲析濃縮，將鹽含量提高，使其保持在10%～12%。電滲析采用恒流模式，電流小于10A。電滲析濃縮液經雙極膜制備酸堿，雙極膜的操作電壓不超過30V，電流小于4.4A。經過多次試驗，雙極膜制備的酸濃度