

煤氣化廢水深度處理與回用研究進(jìn)展
- 期刊名字:化工學(xué)報
- 文件大?。?76kb
- 論文作者:張潤楠,范曉晨,賀明睿,蘇延磊,姜忠義
- 作者單位:天津大學(xué)化工學(xué)院,天津化學(xué)化工協(xié)同創(chuàng )新中心
- 更新時(shí)間:2020-07-12
- 下載次數:次
第66卷第9期化工學(xué)報Vol.66 No.92015年9月CIESC JournalSeptember 2015綜述與專(zhuān)論煤氣化廢水深度處理與回用研究進(jìn)展張潤楠12,范曉晨12,賀明睿.2,蘇延磊12,姜忠義1.2('天津大學(xué)化工學(xué)院,天津300072; 2天津化學(xué)化工協(xié)同創(chuàng )新中心,天津300072)摘要:煤氣化廢水水質(zhì)復雜,污染物濃度高,處理難度大。分析了煤氣化廢水的組成及特點(diǎn),概述了煤氣化廢水深度處理與回用的工藝現狀。針對不同工藝存在的問(wèn)題,以提高水回收率為重點(diǎn),探討了多膜工藝(超濾、納濾、反滲透、電滲析)深度處理煤氣化廢水的可行性,展望了煤氣化廢水深度處理與資源化利用工藝的發(fā)展方向。關(guān)鍵詞:煤氣化廢水;深度處理;回用;多膜工藝;回收率DOI: 1.119/j.ssn.0438-1157.20150770中圖分類(lèi)號: X 703文獻標志碼: A文章編號: 0438- -1157 (2015) 09- 3341- -09Research progress on deep treatment and reclamation of coalgasification wastewaterZHANG Runnan', FaN Xiaochen12, HE Mingruil2, SU Yanlei'?, JIANG Zhongyi1+2 .('School of Chemical Engineering and Technology, Tianjin University, Tianjin 300072, China; Collaborative Innovation Center ofChemical Science and Engineering (Tianjin), Tianjin 300072, China)Abstract: The treatment of coal gasification wastewater is difficult because of its complex composition and manycontaminants with high concentrations, such as oils, phenols and NH3-N. In this paper, the compositions andcharacteristics of the wastewater from coal gasification were analyzed and the feasibility of recent technologies forthe deep treatment and reclamation of it were reviewed. Aiming to overcome the shortcomings of differenttechnologies and to obtain high water recovery, the feasibility of multi-membrane technologies (ultrafiltration,nanofiltration, reverse osmosis, electrodialysis) for treating it deeply was specially discussed. At last, an outlookon the development trends of the technologies for the deep treatment and reclamation of coal gasificationwastewater was given.Key words: coal gasification wastewater; deep treatment; reclamation; multi-membrane technology; recovery引言煤氣化除了可以生產(chǎn)天然氣,還可以進(jìn)一-步生產(chǎn)甲醇、二甲醚、烯烴、化肥、油品等較高附加值產(chǎn)品,世界石油資源的緊缺,迫使中國能源結構發(fā)生因此被譽(yù)為新型煤化工產(chǎn)業(yè)的龍頭技術(shù)。根據現代調整,煤炭在中國能源生產(chǎn)結構中占有比重達到煤化工十三五規劃,預計到2020年,煤制天然氣產(chǎn)70%~80%,占據相當重要的地位"。煤化工特別是業(yè)規模將達到300億~350億立方米。煤氣化行業(yè)新型煤化工成為中國能源發(fā)展戰略重點(diǎn)之一-。其中最大的特點(diǎn)是耗水量和廢水量巨大,廢水水質(zhì)復雜,2015-06-01收到初稿,2015-06-08 收到修改稿。Received date: 2015-06-01聯(lián)系人:姜忠義。第一作者:張潤楠(1989- -), 男,博士研究生。Corresponding中國煤化Iju.edu.cn基金項目:國家杰出青年科學(xué)基金項目(21125627);天津市自然科Foundation iteHC NMH Grience Fund for學(xué)基金項目( 14JCZDIC37400,13JCYBJC20500)。Distinguished Young' schnotars (21123021) ana une Natural ScienceFoundation of Tianjin (14JCZDJC37400, 13JCYBJC20500)..3342●化工學(xué)報第66卷表1典型煤氣化廢水主要 指標及排放限值Table 1 Main indexes of typical coal gasification wastewater and emissions limitsltemCOD/mg* L-'Total phenolic contents/mg. LNH3-N/mg. Itypical coal gasification wastewater> 60001500- -5003000- 100002014 emissions limits000.152015 emissions limits8010emissions limits in ecologically fragile areas40污染物濃度高,處理難度大。伴隨著(zhù)國家層面對環(huán)氰化物和硫化物,而氨和氣化過(guò)程生成的少量甲酸境保護的日趨重視,《環(huán)保法》自2015年1月開(kāi)始又可以反應生成甲酸氨,高濃度的氨氮造成煤氣化實(shí)施以及《水污染防治行動(dòng)計劃》的通過(guò)和即將執廢水的碳氮比(C/N) 極不均衡,進(jìn)一步增加了生行,針對煤氣化行業(yè)廢水排放指標要求也不斷提高,化處理的難度。如表1所示。此外,隨著(zhù)原料煤種類(lèi)(褐煤、煙煤、無(wú)煙煤此外,中國煤氣化的產(chǎn)業(yè)布局通常優(yōu)先選擇在和焦炭)以及煤氣化工藝[固定床(魯奇爐)、流化煤炭資源地或煤炭集散地,而中國煤炭資源主要分床(溫克勒爐)和氣流床(德士古爐) ]的不同,煤布在水資源相對匱乏、生態(tài)比較脆弱的中西部地區氣化廢水水質(zhì)差異很大。如固定床氣化一個(gè)典型特(如山西、內蒙古、陜西、新疆、寧夏等),這其中點(diǎn)是氣化分灰層、燃燒層、氣化層、干餾層、干燥很多地區水資源嚴重匱乏,生態(tài)環(huán)境脆弱,沒(méi)有納層等。當溫度在550"C以上時(shí),- - 些干餾產(chǎn)物焦油、污水體或納污能力薄弱,即使煤氣化廢水經(jīng)過(guò)處理輕質(zhì)油等進(jìn)行深度裂化產(chǎn)生芳香族烴類(lèi)(酚和萘達到國家排放標準,當地的生態(tài)環(huán)境仍不允許外排。等)。而流化床氣化、氣流床氣化工藝產(chǎn)生的酚類(lèi)極同時(shí),極大的耗水量與水資源的嚴重短缺也迫切要少,一般廢水中酚含量低于20mg.L-.因此,如求提高煤氣化廢水處理的水回收率,這樣就亟需對何形成可應用于大多數煤氣化廢水深度處理與回用廢水進(jìn)行深度處理,達到或接近“零排放”,否則會(huì )的優(yōu)化組合工藝,是亟待解決的難題。嚴重破壞生態(tài)環(huán)境,制約中國現代煤化工的可持續2煤氣化廢水深度處理與回用工藝發(fā)展?,F狀1煤氣化廢水的來(lái)源與特點(diǎn)煤氣化廢水處理一般采用常規的三級處理,即煤氣化廢水主要來(lái)源于氣化過(guò)程的洗滌、冷凝預處理-生化處理_深度處理的方法。其中預處理和和分餾工段。在氣化過(guò)程中產(chǎn)生的有害物質(zhì)大部分生化處理是保證深度處理的必要條件。預處理單元溶解于洗氣水、洗滌水、貯罐排水和蒸汽分流后的中油類(lèi)物質(zhì)的去除通常采用隔油、氣浮等方法;酚分離水中,形成了煤氣化廢水。類(lèi)物質(zhì)的去除主要采用溶劑萃取法進(jìn)行;而氨類(lèi)的煤氣化廢水是一種典型的難生物降解的廢水,去除采用蒸汽汽提法。二級處理即生化處理,采用外觀(guān)一-般呈深褐色,黏度較大,泡沫較多,有強烈厭氧、好氧、厭氧/缺氧/好氧(A2/O)及強化工藝的刺激性氣味。廢水中含有大量固體懸浮顆粒和溶(USAB、SBR、PACT等)降解廢水中的有機物;解性有毒有害化合物( 如氰化物、硫化物、重金屬三級處理為深度處理,采用混凝沉降、高級氧化(臭等),可生化性較差,有機污染物種類(lèi)繁多,化學(xué)組氧氧化、Fenton 氧化等)、膜技術(shù)(超濾、納濾、成十分復雜,除了含有酚類(lèi)化合物(單元酚、多元反滲透、電滲析等)、蒸發(fā)結晶(蒸發(fā)塘、機械再壓酚)、稠環(huán)芳烴、咔唑、蔡、吡咯、呋喃、聯(lián)苯、油縮蒸發(fā)、多級閃蒸、多效蒸發(fā)等)等方法提高產(chǎn)水,等有毒、有害物質(zhì),還有很多的無(wú)機污染物如氨氮、水質(zhì)、滿(mǎn)足排放或回用的要求。硫化物、無(wú)機鹽等。其中無(wú)機鹽主要來(lái)源于煤中含2.1預處理及 生化處理有的氯、金屬等雜質(zhì);酚類(lèi)等芳香族化合物主要來(lái)煤氣化廢水水質(zhì)復雜,含有大量油類(lèi)、酚類(lèi)和源于某些煤氣化工藝中產(chǎn)生的焦油、輕質(zhì)油高溫裂氨等物質(zhì),大MH中國煤化工術(shù)等深度處化;氨氮、氰化物以及硫化物主要來(lái)源于煤中含有理技術(shù)的可承CNMHG處理及生化的氮、硫雜質(zhì),在氣化時(shí)這些雜質(zhì)部分轉化為氨、處理進(jìn)行高濃污染物脫除以及水質(zhì)凈化,從而減輕第9期張潤楠等:煤氣化廢水深度處理與回用研究進(jìn)展●3343 ●后續深度處理的負荷,保證產(chǎn)水的水質(zhì)。型萃取體系16-8]。在脫氨脫酸方面,國內傳統工藝一2.1.1預處理 預處理 主要針對煤氣化污水中的油般采用雙塔加壓汽提脫氨脫酸,先脫除酸性氣體,類(lèi)、氨及酚類(lèi)污染物,通過(guò)除油、蒸氨、脫酚等過(guò)最后進(jìn)行脫氨,然而廢水中濃度較高的二氧化碳會(huì )程,提高廢水可生化性,減輕生化處理的負荷。與氨反應生成銨鹽結晶,造成設備結垢、堵塞。近煤氣化廢水中油類(lèi)物質(zhì)黏度大,容易吸附在管年來(lái),Qian等17-12提出單塔加壓側線(xiàn)抽提工藝,實(shí)道、塔板等表面,影響傳熱和脫氨脫酚單元分離效現了煤氣化廢水中酸性氣、游離氨和固定氨在汽提率。因此在除油過(guò)程中,提高油水分離效率非常必單塔中的同時(shí)脫除,不易結垢,工藝如圖1所示"。要。隔油、氣浮是煤氣化廢水常采用的除油技術(shù)。該技術(shù)已經(jīng)成功應用在中煤龍化、大唐國際克旗、隔油采用重力分離的原理,主要包括平流隔油和斜大唐國際阜新、新汶礦業(yè)伊犁、云南煤化集團、新板/斜管隔油,其中斜板/斜管隔油除油效率高、占疆廣匯等多家煤氣化廢水處理過(guò)程13-15。地面積小,應用尤其廣泛。然而由于煤氣化廢水中sour gasammonia乳化油含量較高,難以形成很清晰的油水界面,因--M-|> 99%此單純的斜板/斜管隔油難以滿(mǎn)足下游工藝要求。氣) partialondenser浮除油是通過(guò)曝氣或者溶氣的方法,在水中形成高to wastewater度分散的微小氣泡,聚集水中的疏水性油滴,上浮tankflash tanks后形成浮渣被刮除,實(shí)現油水分離。實(shí)際應用中常CO.distillation采用混凝-氣浮結合的工藝,通過(guò)混凝劑吸附油滴形to wasttewater成絮體網(wǎng)絡(luò ),更容易與氣泡結合,從而提高氣浮效CO2 strpping率。原哈爾濱氣化廠(chǎng)采用絮凝-加壓溶氣氣浮工藝,處理煤加壓氣化廢水,將含酚廢水中的油含量降至500 mg. L以下,懸浮物降至50 mg. L以下,NH;TO1 | dstiltion基本達到設計要求2。吳翠榮凹采用隔油~氣浮工藝處理煤氣化廢水,除油率達到97.1%。然而,傳統氣浮- -般采用空氣作為氣源,會(huì )將廢水中的酚類(lèi)氧treated wastewater化為較難生物降解的醌類(lèi)物質(zhì),不僅影響后續脫wastewaterF-80t.h-1酚的效率,同時(shí)造成廢水的可生化性降低。賀海pH=9-10NH, <450 mg-L'韜等+采用氮氣氣浮代替空氣氣浮,改善了煤化工圖1單塔加壓側線(xiàn)抽提I藝同步處理煤氣化廢水中的廢水生化處理單元效能,COD去除率增加。氨與酸性氣流程目前,煤氣化廢水中酚氨的處理回收技術(shù)較為Fig. 1 Flowchart of novel single stripper with side-draw to成熟,整體技術(shù)向高效低成本方向發(fā)展,如南非remove ammonia and sour gas simultaneously forcoal-gasification wastewater treatmentSasol Scunda 煤間接液化廠(chǎng)氣化工段采用自有專(zhuān)利T01- sour water sripperPhenosolvan工藝和CLL工藝對氣化污水中酚氨進(jìn)行回收以及酸性氣體脫除。工藝流程為:酚萃取-2.1.2 生化處理 由于煤氣化廢水的成分復雜,喹酸性氣體脫除-氨回收,提高了酚氨回收的比率,降啉、吲哚、吡啶、聯(lián)苯等污染物生物可降解性差,低了回收成本,同時(shí)也降低后續生化處理的難度[51。單純的厭氧工藝和好氧工藝都不能滿(mǎn)足廢水的處理在脫酚方面,萃取脫酚工藝簡(jiǎn)單,萃取劑可循要求。厭氧/好氧(A/O)及厭氧/缺氧/好氧(A7/O)環(huán)利用,過(guò)程中不易引發(fā)二次污染,是目前處理含等集成生化處理工藝已經(jīng)廣泛應用于煤氣化廢水處酚廢水的主要方法。目前萃取脫酚法主要的不足是理16-17。然而傳統的厭氧-好氧組合工藝具有設備占溶劑對酚類(lèi)化合物專(zhuān)-選擇性差、中油夾帶量較大、地面積大、停留時(shí)間長(cháng)、傳質(zhì)效率低、處理效率低、多酚萃取率偏低,此外- - 些萃取劑的水溶性較強,耐沖擊能力差、生物易死亡等缺點(diǎn)。針對這些問(wèn)題,造成分離時(shí)能耗高、耗水量大。因此,當前大多數研究人員分別針對厭氧和好氧工段進(jìn)行相應的優(yōu)研究都集中在萃取劑的選擇與改進(jìn)上,除了常用的化,開(kāi)發(fā)了兩中國煤化工:厭氧污泥床萃取劑如二異丙醚、甲基異丁基甲酮(MIBK)、乙酸反應器(UASYHCNMHG泥床反應器丁酯等,還開(kāi)發(fā)出了如磷酸三丁酯(TBP)-煤油等新(SBR) [23-24]、 膨脹顆粒污泥床反應器(EGSB)[25]、光火,●3344●化工學(xué)報第66卷粉末活性炭~活性污泥反應器(PACT) (26)、 流動(dòng)床照產(chǎn)生羥基自由基的方式不同,可以分為臭氧氧化生物膜反應器(MBBR) [27-29]及 BioDopp 工藝[30]技術(shù)、Fenton 氧化技術(shù)、催化濕式氧化技術(shù)、光催等新型生化處理技術(shù),應用于煤氣化廢水處理,成化氧化技術(shù)、電化學(xué)氧化技術(shù)、超聲波氧化技術(shù)與效顯著(zhù)。同時(shí),針對煤氣化廢水中酚類(lèi)、吡啶、喹超臨界水氧化技術(shù)等[940]。其中,Fenton 氧化技術(shù)啉等典型污染物,培育、篩選功能性細菌以及探索由于其操作簡(jiǎn)便、成本低等優(yōu)點(diǎn),在煤氣化廢水深新型生物降解機理,也是強化煤氣化廢水生化處理.度處理.上已經(jīng)有所應用141。但仍存在氧化能力相對單元效能的重要途徑。Fang 等B1]將脫酚菌(PDB )較弱,出水中含大量Fet,產(chǎn)生大量含鐵污泥,反作為微生物添加劑添加至生物接觸氧化反應器應條件苛刻等問(wèn)題。Xu等[42]采用非均相Fenton 氧(BCOR)中,提高了生化處理對于典型污染物的化(HFO) 技術(shù)與生化反應相結合,對于煤氣化廢去除,COD去除率達到78%,總酚去除率可達80%。水COD、色度等的降低有較好的效果。Wang等[32]提出了厭氧共代謝的方法,以甲醇為共相比之下,臭氧氧化還原電位較高,反應條件代謝基質(zhì),可以有效降低煤氣化廢水的毒性,提高溫和,過(guò)程綠色無(wú)二次污染,因此在煤氣化廢水深可生化性,強化了對于COD、總酚的去除。度處理中更有優(yōu)勢43-41。由于傳統臭氧氧化過(guò)程的2.2深度 處理與回用臭氧利用率較低,又發(fā)展出了非均相催化臭氧氧化由于煤氣化廢水可生化性較差,經(jīng)過(guò)預處理和.技術(shù),該技術(shù)利用固體催化劑與臭氧的協(xié)同作用,生化處理后,仍殘余- -定量的難降解有機物,而單降低了反應的活化能、改變了反應歷程,很大程度純的預處理和生化處理對水中的無(wú)機鹽沒(méi)有去除效上提高了臭氧分解利用的效率,達到了強化臭氧氧果,造成二級出水色度較高,鹽含量、COD和氨氮化的效果。同時(shí)成本低、易操作、催化劑可重復再經(jīng)常超標,難以達到GB 18918- -2002 - -級B排放標生使用、不引入二次污染等優(yōu)點(diǎn),使其在難降解有準及《工業(yè)循環(huán)冷卻水處理設計規范》GB 50050-機物的去除方面將有更廣闊的應用前景[45]。近年來(lái)2007中再生水水質(zhì)標準,因此對生化出水深度處理有關(guān)非均相催化臭氧氧化技術(shù)的研究主要集中在新勢在必行。型高效非均相催化劑的研發(fā)上,開(kāi)發(fā)出了金屬氧化2.2.1傳統深度 處理與排放傳統深度 處理單元一物基催化劑、硅膠基催化劑、碳基催化劑及天然礦般針對生化出水中的氨氮及難降解有機物,采用混物基催化劑等各種非均相催化劑46)。Zhuang 等147]凝沉淀、高級氧化等技術(shù),最終使出水達標排放。將錳、鐵的氧化物負載于污泥基活性炭(SBAC)混凝沉淀技術(shù)能夠捕獲水體中的膠體懸浮物、制備新型非均相催化劑,用于催化臭氧氧化處理魯有機物、重金屬離子等有害物質(zhì),形成絮體而分離,奇氣化廢水生化出水,與單純的臭氧氧化相比,處從而有效去除水中的懸浮物、色度以及COD33),已理效率有很大提升,COD去除率由42.1%提升至經(jīng)廣泛應用于煤氣化廢水的深度處理34-35]?;炷^(guò)78.1%。程非常復雜,受體系物理、化學(xué)、熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)然而,單獨使用臭氧氧化使廢水中的有機物轉等多個(gè)方面的影響,同時(shí)與絮凝劑的性質(zhì)、絮凝劑-化為二氧化碳,需要消耗的臭氧量很大,成本較高,絮凝劑、絮凝劑_分散介質(zhì)間的多重相互作用(壓縮因此臭氧氧化常與吸附或生化工藝結合,從而達到雙電層、電中和、吸附架橋、卷掃網(wǎng)捕等)有關(guān)。理想的處理效果。臭氧生物活性炭(O3-BAC) 技目前常用的絮凝劑種類(lèi)繁多,主要包括有機絮凝劑術(shù)就是將臭氧氧化與吸附及生化工藝結合而形成的(聚丙烯酰胺等)、無(wú)機絮凝劑(聚合氯化鋁、聚合新型深度處理技術(shù),工藝流程如圖2所示1[849。氯化鐵等)和微生物絮凝劑三大類(lèi),而新劑型的開(kāi)臭氧氧化將難生物降解的芳環(huán)化合物轉化為發(fā)一直是絮凝工藝單元研究熱點(diǎn)之-[36-38。隨著(zhù)水易生物降解的短鏈化合物,提高廢水可生化性的同排放指標的不斷提高,國內外各種新型絮凝劑的研時(shí),還增加了水中的溶解氧,有利于后續好氧生化究和開(kāi)發(fā)均朝著(zhù)高效、低毒、無(wú)公害方向發(fā)展。反應的進(jìn)行;活性炭具有很高的比表面積和發(fā)達的高級氧化技術(shù)(AOT)又稱(chēng)深度氧化技術(shù),是孔道,作為微生物載體的同時(shí)可以吸附小分子有機指在特定反應條件下(如催化劑、超聲波、電、光物,提高局部有機物濃度,強化生化處理效率;生輻射等),利用具有高氧化還原電位的羥基自由基化反應在分解中國煤化工了活性炭再(●OH),將難降解的大分子有機物氧化成易生物生的作用,解YHCNMHG問(wèn)題,降低降解的小分子有機物或者無(wú)機物。高級氧化技術(shù)依了成本[50]。該技術(shù)將臭氧預氧化、活性炭吸附、生第9期張潤楠等:煤氣化廢水深度處理與回用研究進(jìn)展●3345●H overflow port針對這些問(wèn)題,研究者相應開(kāi)發(fā)出了多種分離sand filtration過(guò)程,提出了一系列解決方案。針對反滲透進(jìn)水水質(zhì)要求高的問(wèn)題,開(kāi)發(fā)了雙oz0ne contactor BAC filtration膜(超濾-反滲透)工藝。超濾(UF)分離機理為level tankvalve文篩分作用,截留分子量500~500000,作為反滲透的預處理,可以有效地去除水中的濁度、膠體、大reservoir分子有機物以及微生物,產(chǎn)水可以達到反滲透進(jìn)水flowmetersmplig. esampling要求,大大降低了反滲透膜的污染。馬孟等[5]采用ozone generator浸沒(méi)式超濾-反滲透組合的雙膜工藝深度處理煤氣pumpvalve字. BAC efluent化廢水,反滲透系統運行良好,脫鹽率穩定。杜亦然等1561采用預處理-深度氧化-雙膜工藝處理Shell圖2臭氧-生物活性炭工 藝流程煤氣化工藝廢水,出水達到工業(yè)循環(huán)水標準。工業(yè)Fig. 2 O3-BAC technological process化應用方面,雙膜工藝已經(jīng)被廣泛應用于煤氣化廢物分解、活性炭生物再生結合在一起,已被成功應水深度處理回用及零排放工藝,如伊犁新天煤制天用于煉化污水深度處理等方面15I,在煤氣化廢水深然氣項目、中煤鄂爾多斯能源化工有限公司圖克化度處理上有廣闊的應用前景。肥項目、中電投伊南煤制天然氣項目等[52]。超濾目2.2.2脫鹽深度處理與回用 煤氣化廢水中除 了氨前的研究主要集中在新型高性能膜材料的研制.上,氮、有機物之外,還含有一-定量的無(wú)機鹽。 傳統的Jiang等57-59在 抗污染超濾膜材料研發(fā)方面做了很深度處理工藝(混凝、高級氧化等)對于無(wú)機鹽沒(méi)多探索,提出了以表面偏析為核心的一系列膜表面有去除作用,產(chǎn)水直接回用會(huì )造成無(wú)機鹽在系統中構建與結構調控新方法,建立了多重抗污染機制, .的累積,對設備造成損害。因此,一般采用脫鹽技賦予膜抗污染和自清潔雙重功能,應用于油水分離術(shù)進(jìn)行深度處理,才能滿(mǎn)足工業(yè)循環(huán)冷卻水回用要等方面,實(shí)現膜的持久高通量。然而,由于超濾膜求。而最大限度地提高水回收率,減少濃水排放量,對于離子沒(méi)有截留效果,無(wú)法解決反滲透膜結垢的實(shí)現近零排放,是脫鹽深度處理的重點(diǎn)。目前常問(wèn)題。.用的脫鹽技術(shù)包括離子交換、膜分離技術(shù)、蒸發(fā)納濾(NF)是一-種介于超濾和反滲透之間的壓技術(shù)等。力驅動(dòng)膜分離過(guò)程,其分離機理為篩分效應與荷電離子交換技術(shù)在脫鹽方面的應用已經(jīng)相對成效應協(xié)同作用160-62],對于較小分子有機物及多價(jià)離熟,但是水中殘留的有機物會(huì )污染離子交換樹(shù)脂,子有很好的去除作用,尤其是對硬度的去除效率高;而且樹(shù)脂再生過(guò)程會(huì )產(chǎn)生酸、堿廢水。而蒸發(fā)技術(shù)同時(shí)相對于反滲透,納濾的操作壓力低很多,更節設備占地面積大、能耗高,不適合直接大規模處理能。因此,納濾可以作為反滲透的預處理工藝,減生化出水[52]。相對而言,以反滲透(RO)為核心的輕反滲透膜的污染和結垢,甚至在某些方面可以替膜分離技術(shù)具有分離效率高、能耗相對較低、設備.代反滲透工藝。納濾在煤化工廢水深度處理上的應緊湊、操作簡(jiǎn)便、綠色無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)廣泛應用目前還處于研究階段,聞曉今等16)采用超濾納濾用于海水淡化、苦咸水淡化及各類(lèi)含鹽污水回用系組合工藝代替傳統的雙膜工藝,深度處理焦化廢水,統53-54。然而,反滲透應用于煤氣化廢水深度處理出水各項指標均達到循環(huán)冷卻水用水標準。周煜仍然面臨著(zhù)一些問(wèn)題。坤164]研究了超濾納濾-反滲透組合工藝對于煤化工(1)反滲透對于進(jìn)水水質(zhì)(濁度、COD、微生廢水二級生化出水的深度處理,系統出水水質(zhì)完全物等)的要求很高,否則容易引發(fā)膜污染,造成膜滿(mǎn)足回用要求,納濾主要起到減輕反滲透污染的作性能銳減、清洗頻繁、壽命縮短、成本增加。用,工藝在運行期間不需要化學(xué)清洗。足以見(jiàn)得,(2)煤氣化廢水中硬度的存在,易造成反滲透納濾技術(shù)在煤氣化廢水深度處理.上的應用前景十分膜結垢,尤其是硅垢形成后很難清洗,導致膜性能廣闊,發(fā)展空間很大。降低。超濾和納中國煤化工上解決反滲(3)常規反滲透的水回收率較低(- -般單級在透膜污染和結MYHCNMHG提高反滲透70%左右),產(chǎn)生大量的濃鹽水處理困難。單元的水回收率,造成大量水資源的浪費。同時(shí),●3346●化工學(xué)報第66卷產(chǎn)生的濃水含鹽量、有機物含量高,無(wú)法直接排放。及生化處理工藝相對成熟,深度處理與回用工藝因此,濃鹽水的濃縮及達標處理,提高整體水回收仍有很大的問(wèn)題,需要進(jìn)一步探索。 突出問(wèn)題可率,是煤氣化廢水深度處理與回用過(guò)程的關(guān)鍵。歸結如下。目前國內外的濃鹽水濃縮技術(shù)主要包括蒸發(fā)(1)當前隔油、氣浮等除油工藝分離效率較技術(shù)和膜技術(shù)。蒸發(fā)技術(shù)是利用熱能將濃鹽水蒸發(fā)低,易影響后端蒸氨、脫酚過(guò)程。適當地引入過(guò)濃縮,鹽達到飽和后結晶析出,水以蒸汽的形式分濾技術(shù)(如超濾),實(shí)現高效油水分離可能是一種離并冷凝回收,最終的廢鹽可做填埋處理。目前的可行方案。蒸發(fā)技術(shù)主要包括自然蒸發(fā)(蒸發(fā)塘)、多效蒸發(fā)、(2)萃取脫酚工藝的產(chǎn)物- -般通過(guò)堿洗回收得機械壓縮蒸發(fā)、膜蒸餾等。其中自然蒸發(fā)(蒸發(fā)塘)到粗酚,而粗酚精制難度較大,可以考慮將萃取后對于環(huán)境的要求較高,應用已經(jīng)受到限制;多效蒸的酚/萃取劑混合體系通過(guò)催化加氫的方法直接制發(fā)技術(shù)相對成熟,水回收率可達90%以上,已經(jīng)廣備輕質(zhì)油,縮短工藝流程。泛應用于海水淡化等領(lǐng)域,但是對于蒸汽的需求較(3)蒸氨工藝回收產(chǎn)物以濃氨水的形式存在,高;機械壓縮蒸發(fā)技術(shù)減少了蒸汽的消耗,降低了附加值較低??梢钥紤]利用氨、煤氣化過(guò)程的二氧能耗,但是設備投資較高;膜蒸餾設備相對簡(jiǎn)單,化碳廢氣及濃鹽水濃縮過(guò)程產(chǎn)生的飽和氯化鈉溶但是目前還處于研究階段??傮w而言,雖然蒸發(fā)液,通過(guò)聯(lián)合制堿的方法,制備純堿,實(shí)現較高附技術(shù)已經(jīng)廣泛應用于煤化工廢水濃鹽水處理[52],加值的資源化利用。但其對于熱蒸汽源的依賴(lài)性較大,適用于有工業(yè)(4)脫鹽深度處理過(guò)程中,蒸發(fā)技術(shù)能耗高,余熱等廉價(jià)能源的地區;同時(shí)由于濃水鹽度高,投資大,發(fā)展空間較小;雙膜(超濾-反滲透)工藝對設備的抗腐蝕性要求極高,造成設備投資極大,應用普遍,但回收率低是一大難題。 納濾、電滲析這些都限制了蒸發(fā)技術(shù)在煤氣化廢水深度處理中作為新型膜分離技術(shù),雖然仍處于研究階段,沒(méi)有的應用1561。用于煤氣化廢水深度處理的工業(yè)化實(shí)例,但是它們相對于蒸發(fā)技術(shù),膜技術(shù)設備投資相對較低,都具有雙膜工藝不可替代的優(yōu)勢。因此,隨著(zhù)對新不依賴(lài)熱源,更具有發(fā)展空間。目前國內外用于濃型膜材料和高效膜分離過(guò)程的深入研究與探索,超鹽水處理的膜技術(shù)主要包括多級反滲透、高效反滲濾、納濾、反滲透、電滲析相互耦合的多膜工藝,透(HERO)、納濾及振動(dòng)膜濃縮等167-69,,水回收率有望在未來(lái)代替傳統的雙膜工藝,成為煤氣化廢水可以達到90%。然而,隨著(zhù)濃縮倍數的提高,膜分深度處理與回用過(guò)程中的重要技術(shù)。離需要克服的滲透壓也隨之增加,大大提高了運行(5)隨著(zhù)研究的逐漸深入,各處理單元效能的成本。電滲析(ED)過(guò)程是電化學(xué)過(guò)程和滲析擴散提高空間變得越來(lái)越小,研發(fā)新技術(shù),優(yōu)化單- -操過(guò)程的結合,在外加直流電場(chǎng)的驅動(dòng)下,利用離子作單元難度很大,成本很高。因此,在保證煤氣化交換膜的選擇透過(guò)性(即陽(yáng)離子可以透過(guò)陽(yáng)離子交廢水深度處理回用系統正常運行的前提下,對其進(jìn)換膜,陰離子可以透過(guò)陰離子交換膜),陰、陽(yáng)離子行全過(guò)程優(yōu)化,將各單元效能控制在適宜的范圍,分別向陽(yáng)極和陰極移動(dòng),從而實(shí)現溶液淡化、濃縮、或許是降低總成本的一種新思路。精制或純化等目的170-72。電滲析技術(shù)相對于傳統的膜分離技術(shù),不受滲透壓的限制、操作簡(jiǎn)便、能耗References低,已經(jīng)廣泛應用于海水、苦咸水淡化領(lǐng)域。傳統[1] Wang Jiming(王基銘). 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