某煤化工企業(yè)以煤作為生產(chǎn)原料，通過(guò)煤氣化工藝的合成氣制甲醇，甲醇再制成烯烴。在其生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生了大量的化工生產(chǎn)廢水，這些廢水經(jīng)過(guò)廠(chǎng)區深度處理后，會(huì )產(chǎn)生大量的高鹽廢水。而煤化工企業(yè)周?chē)纳鷳B(tài)環(huán)境往往比較脆弱，并且企業(yè)往往建在水資源短缺的地方。此部分高鹽廢水若直接排放，將對企業(yè)周邊環(huán)境造成極大的污染和破壞。因此考慮使用反滲透技術(shù)對本部分廢水進(jìn)行處理，同時(shí)回用其中大部分水資源。由于進(jìn)水電導率較高，本研究采用雙級反滲透系統，在使產(chǎn)品水達到回用水水質(zhì)要求的同時(shí)，濃水可以進(jìn)入后續蒸發(fā)結晶系統進(jìn)一步處理，不僅滿(mǎn)足了企業(yè)的用水要求及環(huán)保要求，還實(shí)現了可觀(guān)的經(jīng)濟效益。

一、進(jìn)水水質(zhì)及處理要求

本項目的高鹽廢水來(lái)源于上游回用裝置產(chǎn)生的反滲透濃水，水量100 m3/h，進(jìn)水pH 7～9、電導率50000～65000 μS/cm、硬度1000 mg/L、Cl- 12000 mg/L，可以看出：(1)電導率高，且波動(dòng)范圍較大，高濃度的氯離子對金屬設備具有較強的腐蝕性

(2)硬度較高，易在膜表面產(chǎn)生無(wú)機鹽垢，影響系統的運行。本項目要求廢水最終產(chǎn)品水的電導率≤500 μS/cm，濃水電導率>100000 μS/cm。

二、工藝選擇及系統設計針對進(jìn)水水質(zhì)特征及處理要求，本項目采用雙級反滲透系統進(jìn)行減量處理，

　　高鹽廢水的硬度較高，而無(wú)機鹽結垢對反滲透系統的影響很大，若不加以去除將造成反滲透膜嚴重污堵。所以，需先對高鹽廢水進(jìn)行軟化處理，選用石灰純堿軟化法用于去除水中的硬度，石灰、純堿與水中的鈣、鎂反應生成碳酸鈣和氫氧化鎂沉淀，產(chǎn)生的污泥定時(shí)排出系統外。反滲透進(jìn)水一般要求SDI≤5，而高鹽廢水經(jīng)過(guò)軟化澄清后，上清液中仍有部分的懸浮物顆粒，所以需要對澄清池出水進(jìn)一步處理，從而保證反滲透的正常運行，本項目采用機械過(guò)濾器對澄清池產(chǎn)水進(jìn)一步處理。為了保證進(jìn)入反滲透的水的硬度達標，本項目設置離子交換系統，進(jìn)一步去除高鹽廢水殘留的硬度。通過(guò)換熱器調整進(jìn)水溫度穩定在25～30℃，滿(mǎn)足反滲透系統進(jìn)水水溫的要求。在進(jìn)入一級反滲透裝置前，需要投加還原劑(亞硫酸氫鈉)和阻垢劑(含磷小分子)，還原劑的作用是控制反滲透進(jìn)水的余氯低于0.1mg/L，保證反滲透膜不被氧化，阻垢劑的作用是保證反滲透系統正常運行不結垢，確保反滲透系統長(cháng)期穩定運行。為達到設計產(chǎn)水水質(zhì)要求，一級反滲透濃水作為系統濃水去蒸發(fā)結晶系統進(jìn)一步處理，一級反滲透產(chǎn)水需要進(jìn)入二級反滲透裝置進(jìn)一步處理，二級反滲透裝置濃水回RO給水箱。

三、系統運行情況

本項目高鹽廢水經(jīng)前面預處理后，進(jìn)入雙級反滲透系統的水溫度30℃、pH9~10、硬度約10mg/L、濁度約1NTU、Fe、Al均未檢出。

　　3.1 系統脫鹽率及產(chǎn)水水質(zhì)

　　在雙級反滲透運行期間，系統產(chǎn)水水質(zhì)良好，各項產(chǎn)水水質(zhì)指標均達到設計要求，產(chǎn)水作為廠(chǎng)區循環(huán)水補水進(jìn)行回用。其中，一級反滲透裝置回收率約50%時(shí)，其脫鹽率基本維持在97.5%以上，二級反滲透裝置回收率約92%時(shí)，其脫鹽率基本維持在82%以上，

　　一級RO的脫鹽率隨運行時(shí)間的增加略有下降。這一方面是由于進(jìn)水水質(zhì)的波動(dòng)及運行控制造成的，另一方面是膜元件的局部損壞造成的，在日常監測過(guò)程中陸續發(fā)現有幾只膜殼產(chǎn)水電導率異常升高，應是保安過(guò)濾器泄漏造成的膜元件損傷。

　　雙級反滲透的產(chǎn)水電導率基本維持在200μS/cm以下，

　二級反滲透相對于一級反滲透裝置的整體脫鹽率下降較小，系統的產(chǎn)水電導率基本可以維持在200μS/cm以下，說(shuō)明本項目采用雙級反滲透系統處理高鹽廢水可以保證系統產(chǎn)水的總體穩定性。運行時(shí)二級反滲透濃水電導率在10000~12000μS/cm，相較于一級RO進(jìn)水電導率低很多，回流后對系統運行影響較小。

　　3.2 系統濃水水質(zhì)及壓強

　　在雙級反滲透運行期間，一級反滲透系統壓強在6.8~7.2MPa，系統濃水的電導率較穩定，基本維持在100000μS/cm以上，系統產(chǎn)水滿(mǎn)足系統處理要求，實(shí)現了高鹽廢水處理系統濃縮和回用的要求，監測結果見(jiàn)圖4。

　　系統壓強總體不斷變化，這是由于隨著(zhù)運行時(shí)間的增加，系統內積聚的污染物質(zhì)增多導致，通過(guò)化學(xué)清洗后，系統壓強會(huì )隨之降低。在實(shí)際過(guò)程中也應保證前處理的穩定，以免膜元件受到污染。

　　3.3 系統清洗情況

　　在正常運行期間，反滲透膜元件會(huì )受到微生物、膠體顆粒和不溶性有機物質(zhì)的污染。運行過(guò)程中這些污染物沉積在膜表面，導致進(jìn)水和濃水間的壓差上升，當上升超過(guò)設計值時(shí)，需要對膜元件進(jìn)行清洗。清洗時(shí)需要針對上述污染物選擇合適的清洗藥劑，本項目采用酸性清洗藥劑和堿性清洗藥劑對反滲透膜元件進(jìn)行清洗，并根據實(shí)際污染情況對反滲透裝置進(jìn)行離線(xiàn)循環(huán)及浸泡，并隨時(shí)觀(guān)察清洗液的情況，直至達到清洗要求。首先，以較低流量的清洗液置換系統內的原水，待完成后，恒定清洗液溫度在30℃，以較低流量在系統內循環(huán)，循環(huán)1h后，浸泡1h。其次，再以較高流量的清洗液在系統內循環(huán)1h，沖洗清洗下來(lái)的污染物。最后，用合格的產(chǎn)品水沖洗系統內的清洗液，備用。其中，酸性清洗藥劑是質(zhì)量分數為0.2%的鹽酸，堿性清洗藥劑是質(zhì)量分數為0.1%的NaOH和0.02%的硅酸鈉?；瘜W(xué)清洗完后用RO產(chǎn)水進(jìn)行沖洗，至清洗液完全被沖洗出為止。

　　3.4 運行能耗

　　對雙級反滲透系統運行電能、藥劑消耗進(jìn)行核算，其中用電消耗是運行能耗中的主要部分，藥劑消耗主要是還原劑和阻垢劑，均按3mg/L投加進(jìn)行核算，還原劑按1元/kg、阻垢劑按26元/kg、電費按0.5元/(kW窯h)核算時(shí)，系統運行費用約在1.8元/t。

四、結論

通過(guò)雙級反滲透系統在煤化工高鹽廢水處理中的成功應用，可以看出雙級反滲透系統不但可以使系統產(chǎn)水達到設計要求，而且可以很好地保證高鹽水處理系統產(chǎn)水水質(zhì)的穩定性，更加有利于實(shí)現系統產(chǎn)水的循環(huán)復用，為企業(yè)節省更多水資源。雙級反滲透系統作為高鹽廢水處理中的濃縮回用單元，其穩定的濃水指標對全廠(chǎng)的水處理系統起到重要作用，是實(shí)現全廠(chǎng)廢水處理要求，乃至到達零排放要求的重要環(huán)節，為企業(yè)的環(huán)保需求做出了貢獻。