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    纳滤膜对脱硫废水浓盐水分盐的应用

    更新日期:2023-02-13 13:45
    铭盛环境——工业污水,工业废水处理专家,提供污水处理解决方案
     
    目前,我国90%以上燃煤电厂采用石灰石/石膏湿法脱硫技术实施烟气脱硫,脱硫过程中需定时排放一定量的脱硫废水。脱硫废水水质较差,是火电厂最难处置的末端废水之一,其具有如下特性:
     
    (1)含盐量高,总含盐量可达30000~60000mg/L;
     
    (2)固体悬浮物含量高,大多在10000mg/L以上;
     
    (3)硬度高,Ca2+含量在1500~5000mg/L,Mg2+含量在3000~6000mg/L,SO42-含量可达4000mg/L以上,并且CaSO4处于过饱和状态,在加热浓缩过程中容易结垢;
     
    (4)腐蚀性强,pH为4~6.5,普通低于5.7;
     
    (5)水质随时间和工况不同而有较大变化。随着环保请求的日趋严厉,促使电厂不时提升废水处置规范,脱硫废水零排放也逐步被提上日程。
     
    目前,脱硫废水零排放的技术道路主要有以下几种:预处置+蒸发结晶、预处置+膜浓缩+蒸发结晶和预处置+烟道蒸发(或旁路烟气蒸发)。由于预处置+膜浓缩+蒸发结晶技术道路相对较为成熟,除了曾经用于脱硫废水零排放,在其它
    工业废水处理范畴也有着大量的应用案例,但该技术道路设计之初并未充沛思索结晶盐的应用问题。关于脱硫废水等高含盐废水,结晶盐产量较大,假如无法完成结晶盐的回收应用,相当于将水体污染物以固废的方式实施了转化,并未真正完成“零排放”的目的,反而进一步增加了水处置的本钱。因而,行业内强调对脱硫废水等高含盐废水施行分盐处置,以提升结晶盐纯度,完成资源的回收应用。
     
    1、废水来源与水质
     
    本研讨实验废水来自浙江某电厂脱硫废水零排放系统中的浓盐水,主要成分为氯化钠(NaCl)和硫酸钠(Na2SO4),其中NaCl约占到含盐量的80%左右,详细如表1所示。
     
    2、实验
     
    (1)主要中试设备
     
    纳滤分盐一体化设备1套,外形尺寸为4m×2.0m×2.2m,装机功率约5kW,内置进口膜组件1支,PE桶3只(1000L),提升泵1台。
     
    (2)工艺流程
     
    实验原水接自浙江某电厂脱硫废水零排放系统的浓盐水储罐,在原水罐暂存,用提升泵提升后进入一体化纳滤膜分盐设备,纳滤膜透过液进入储罐,截留局部进入截留液储罐。分盐系统工艺流程如图1所示。
     
    (3)中试水量
     
    实验设备实验水量为1m3/h,运转过程中控制透过液和截留液根本都在500L/h左右。
     
    (4)剖析办法
     
    Cl-检测采用了自动电位滴定法,SO42-检测采用了分光光度法。
     
    (5)实验运转时间
     
    分盐设备于2017年6月5日启动运转,有效运转时间24d。
     
    3、其它外在影响条件
     
    (1)水质
     
    实验取电厂脱硫废水零排放系统生产过程中浓水作为原水,原水水质随工程实践状况动摇,调查不同原水水质条件下分盐的效果。
     
    (2)水量
     
    由于实验过程中脱硫废水零排放系统检修及节假日等缘由,实验过程为非完整连续性。因本实验主要为物理过程,实验中缀对处置效果根本不形成影响。
     
    4、结果与讨论
     
    4.1 氯离子和硫酸根离子的别离
     
    对分盐设备运转期间30个特征点的原水和产水实施了取样检测,以评价分盐效果。有效运转期间,原水电导率在30~50mS/cm间动摇,产水电导率略小于原水,阐明膜对离子具有一定的截留效果,主要为硫酸根等二价或高价离子。由于硫酸根离子的比例相对较低,且单价离子可能呈现负截留率,即产水浓度高于原水,因而,产水电导率降低并不明显。
     
    研讨中进一步对原水和产水中的氯离子和硫酸根离子的浓度实施了检测和剖析。氯离子的浓度变化如图2所示。有效运转期间,原水中氯离子的浓度在12000~20000mg/L之间动摇,产水中氯离子浓度与原水相当,以至呈现略高于原水的状况,即膜对氯离子呈现负截留率。这主要是由于单价离子(钠离子和氯离子)具有较高的选择透过性,由于硫酸根离子被截留,为了维持产水中的电荷均衡,造成更多氯离子透过膜进入产水端,使得产水中的氯离子浓度高于原水。
     
    原水和产水中硫酸根离子浓度的变化如图3所示。有效运转期间,原水中硫酸根离子的浓度在1400~2800mg/L之间动摇,经过膜别离后,产水中硫酸根离子的浓度小于30mg/L,膜对硫酸根离子的截留率大于98%,综合氯离子的检测结果,阐明中试分盐设备对氯离子和硫酸根离子具备良好的别离效果。
     
    4.2 产水成分剖析
     
    本研讨的目的是完成氯化钠和硫酸钠别离,使得产水中两种成分的比例满足《工业盐GB/T5462-2015》中精制工业湿盐一级及以上的质量请求,即SO42-/NaCl的比例≤0.74%,产水经过进一步蒸发结晶后可取得相应质量的工业盐。分离氯离子和硫酸根离子的检测结果,对原水和产水中SO42-和NaCl的比例实施了计算,结果如图4所示。有效运转期间,原水中SO42-/NaCl大于4.5%,远高于精制一级工业湿盐对两种成分比例的请求,经过火盐处置后,产水中SO42-/NaCl根本维持在0.1%以下。因而,产水经蒸发结晶后可取得高纯度的NaCl,其盐质量高于精制工业湿盐的一级规范,以至满足精制工业湿盐的优级规范。
     

    5、结论
     
    (1)原水中氯离子的浓度在12000~20000mg/L之间动摇,产水中氯离子浓度与原水相当,以至呈现略高于原水的状况,这主要是由于单价离子(钠离子和氯离子)具有较高的选择透过性,由于硫酸根离子被截留,为了维持产水中的电荷均衡,造成更多氯离子透过膜进入产水端,使得产水中的氯离子浓度高于原水。
     
    (2)原水中硫酸根离子的浓度在1400~2800mg/L之间动摇,产水中硫酸根离子的浓度小于30mg/L,膜对硫酸根离子的截留率大于98%,中试分盐设备对硫酸根离子具备良好的别离效果。
     
    (3)原水中SO42-/NaCl大于4.5%,经过火盐处置后,产水中SO42-/NaCl根本维持在0.1%以下。
     
    (4)采用膜组件对脱硫废水零排放RO浓盐水实施分盐是可行的,产水中氯化钠和硫酸钠两种成分的比例满足精制工业湿盐一级及以上的质量请求。