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【南京純水設備】ED在高鹽廢水“零排放”中的機遇

1、 高COD高鹽廢水的分離與濃縮

高鹽廢水中通常會含有一定含量的 COD，其中包括煤化工廢水在內的一些高鹽廢水中的 COD經(jīng)生化處理后其含量一般在0~100mg/L。針對該類高鹽廢水“零排放”處理，在經(jīng)過預處理、超濾和反滲透之后，在鹽含量得到增濃的同時，廢水中的COD 也大幅提高，一般可達 300~1200mg/L。COD含量的大幅提高將進一步影響到高鹽廢水后續(xù)蒸發(fā)結晶過程，這是因為蒸發(fā)結晶得到的鹽中將會含有大量的雜質 COD，導致得到的工業(yè)鹽無法使用，需要作為危廢處理。南京純水設備這不僅對生態(tài)環(huán)境造成了一定的危害，同時也浪費了大量的無機鹽資源。另外，在制藥和農藥等行業(yè)生產(chǎn)過程中經(jīng)常會產(chǎn)生大量的高鹽高 COD 廢水。針對該類廢水目前采用的處理方法主要是將廢水蒸發(fā)濃縮后對濃縮液進行焚燒，然后再對焚燒后留下來的固體進行危廢處理，這也浪費了大量的無機鹽資源。

在煤化工廢水中 COD 一般主要以分子形式存在，分子量大小不一。而在制藥和農藥廢水中COD 除了以分子形式存在以外，還有一部分是離子化的，其分子量大小不一。傳統(tǒng)的 COD 去除方法主要為生化法，但是在鹽含量較高的情況，生化法無法直接對 COD 進行處理，只有針對鹽含量很低的廢水才能進行COD降解處理。ED裝置中使用的是致密度較高的均相陰陽離子交換膜，在電場的作用下只允許離子通過離子膜，阻止分子通過離子膜。一般離子膜的致密度越高，阻止分子通過離子膜的能力越強。因此，高致密度的離子膜可實現(xiàn)高COD高鹽廢水中鹽與以分子形式存在的COD的有效分離。

以典型的煤化工廢水處理為例，其RO濃縮液TDS 約為 45000mg/L 時，COD 含量在 500~800mg/L之間。RO濃縮液中的鹽主要為氯化鈉和Na?SO?的混鹽。通過使用自主研發(fā)的均相陰、陽離子交換膜及ED設備對該濃縮液中的鹽和COD進行分離濃縮，取得了較好的分離效果。

通過實驗看出，ED分離過程性能較為穩(wěn)定，每一批次的實驗均可以將RO濃縮液的電導率降至10mS/cm以下，即ED淡化液中鹽含量被降低至很低的值，因此可以通過生化法對ED淡化液進行處理，降解 COD。整個實驗過程中，ED 對 COD 具有較好的截留率，可高達 85.3%~91.4%。通過 ED 對煤化工廢水分離之后，一方面淡化液中由于鹽含量很低，可以直接通過生化法對COD 進行降解處理；另一方面分離后的混鹽可以通過二級ED進行再次濃縮，將鹽含量提高至15%甚至20%以上?；谝陨贤ㄟ^ED對煤化工廢水進行處理的方法，提出將兩級ED引入到煤化工廢水“零排放”當中，實現(xiàn)多膜工藝與結晶分鹽的有機耦合，從而實現(xiàn)廢水中水和鹽的充分回收利用，達到“零排放”要求。

此外，在制藥和農業(yè)等行業(yè)產(chǎn)生的高 COD 高鹽廢水處理過程中，也可以嘗試先通過一級ED對該類廢水進行分離，實現(xiàn) COD 和鹽的有效分離，利于下一步 COD 的降解處理。同時，分離后的含鹽溶液可以通過二級ED進行再次濃縮，進一步地通過結晶分鹽等工藝實現(xiàn)鹽的回收，從而達到該類高鹽廢水的“零排放”目標。

2、 鹽的資源化利用

高鹽廢水“零排放”工藝過程中通常會產(chǎn)生大量的工業(yè)鹽，其價值一般比較低廉，在市場上也很難尋找到銷路。如何能找到合適的方法來提升這些工業(yè)鹽的價值，那么將會實現(xiàn)大量的工業(yè)鹽變廢為寶。近年來，由于受到環(huán)保的壓力，膜電解法制燒堿得到了一定的限制，導致了燒堿價格從約 2000CNY/t 上漲到約4000CNY/t，給很多需要消耗燒堿的企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟壓力。

BMED可以利用雙極膜的水解離特性，將鹽一步轉化為相應的酸和堿。與常規(guī)的膜電解法相比，BMED過程在產(chǎn)酸產(chǎn)堿時無副產(chǎn)物氯氣產(chǎn)生，水解離電壓明顯低于膜電解所需的值，因此BMED法制酸堿具有綠色、環(huán)保和節(jié)能等優(yōu)勢。近幾年，大量學者也在從事 BMED 轉化無機鹽制酸和堿。通過 BMED 轉化 NaCl 制鹽酸和氫氧化鈉，并將氫氧化鈉用作二氧化碳的捕捉劑。通過BMED轉化Na?SO?制得硫酸和氫氧化鈉用于工業(yè)生產(chǎn)中。通過BMED對反滲透濃鹽水進行解離生產(chǎn)氫氧化鈉和鹽酸及硫酸的混合酸，其中混合酸可用于反滲透進料調節(jié) pH。由此可見，BMED 在資源化利用無機鹽方面具有重要的潛力和應用價值，可以大幅提高無機鹽的附加值。

此外，對于高鹽“零排放”工藝過程中產(chǎn)生的混鹽溶液資源化利用，也可以利用雙極膜選擇性電滲析（BMSED）進行分離。南京實驗室純水設備該過程一方面可實現(xiàn)氯化鈉和Na?SO?的選擇性分離，另一方面可結合著BMSED中的雙極膜，在線將一價鹽氯化鈉轉化為氫氧化鈉和鹽酸產(chǎn)品。將BMSED用于RO濃水的資源化利用，得到的產(chǎn)品氫氧化鈉和鹽酸的濃度分別為 2.2mol/L 和 1.9mol/L，兩者純度均可達到99.99%。這表明了BMSED在資源化利用混鹽方面具有很高的分離效果。因此，BMSED在資源化利用高鹽“零排放”工藝過程中產(chǎn)生的混鹽溶液時也將具有重要的應用潛力。

總而言之，對于高鹽廢水“零排放”工藝過程中產(chǎn)生的大量混鹽溶液可選擇性地通過 BMED 或BMSED 進行轉化，實現(xiàn)鹽的資源化利用，提高工業(yè)鹽的附加值，同時可以避免混鹽作為固廢進行填滿處理。