正渗透技术应用于脱硫废水处理的基础研究

来源 :西安热工研究院 | 被引量 : 7次 | 上传用户:guangminghuayuan
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随着国家环保标准和政策的日益严格,国内越来越多的火电厂亟需进行脱硫废水零排放技术改造。在此背景下,正渗透技术以其低压力、低污染和低能耗的特点日益受到关注,尤其以NH4HCO3和NH4HCO3-NH4OH混合溶液作汲取液的碳铵体系正渗透系统在脱硫废水等高含盐量废水处理领域展现出广阔的应用前景。本课题即以NH4HCO3和NH4HCO3-NH4OH混合溶液作汲取液研究正渗透,确定了脱硫废水预处理/浓缩工艺路线并进行了试验验证;研究了原水预处理、错流速率、进水p H、温度和汲取液浓度等因素对正渗透工艺性能的影响;研究了正渗透膜污染及其控制清洗技术,并提出了正渗透进水预处理目标;此外,还初步探讨了汲取液的分离回收。这些研究成果可为后续中试应用和工程实际提供有益参考和借鉴。论文的主要工作和结论如下:(1)结合正渗透的特点,针对某电厂脱硫废水提出了以软化澄清和超滤为核心的预处理及反渗透和电渗析相结合的预浓缩工艺路线,并通过试验验证了其可行性。试验确定了具体的软化工艺为Na OH-Na2CO3联合软化工艺,吨水药剂费用6.21元;超滤最佳通量为20 L/(m2·h)。采用反渗透和电渗析相结合,可初步将脱硫废水浓缩至含盐量60 000 mg/L以上。(2)工艺性能试验表明,除进水p H外,错流速率、温度和汲取液浓度均对正渗透工艺性能有着较大影响。一般只需控制进水p H为6.08.0即可。正渗透膜通量随错流速率、温度和汲取液浓度的提高而提高。但错流速率不宜过高,确定最佳速率为19.0cm/s。温度对膜通量、反向溶质渗透通量以及汲取液的溶解度都有着重要影响,综合考虑确定系统最适运行温度为3540℃。通过将NH4OH和NH4HCO3混合,可进一步提高汲取液的渗透压,从而获得更高的膜通量。但考虑到反向溶质渗透通量,确定适宜的汲取液为NH4HCO3溶液,浓度为4.5 mol/L。系统运行期间正渗透膜未发生明显污堵现象,说明脱硫废水经严格预处理后可有效减缓膜污染。(3)膜污染试验表明,采用碳铵体系正渗透系统处理高含盐量脱硫废水时,引起正渗透膜污染的因素主要是Ca CO3结垢。结垢主要是由于汲取液中的HCO3-反向扩散至原水并与Ca2+反应导致的。因此,实际运用中需严格控制正渗透进水Ca2+浓度<50mg/L。在此基础上,本论文进一步提出了正渗透进水预处理目标。研究还表明添加阻垢剂一定程度上有利于抑制膜表面结垢,延缓通量下降。对于污染较严重的膜,采用渗透反洗,可有效恢复膜通量至90%以上。(4)影响汲取液分离回收的重要因素是碳氮比、稀释旁路比和操作温度。现阶段,正渗透系统的能耗虽较传统的蒸发结晶工艺明显降低,但其分离回收工艺还需优化,并进一步降低能耗。
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