膜处理技术在煤化工废水中的应用

膜处理技术在煤化工废水中的应用

赵志勇

国家能源集团宁夏煤业有限责任公司煤制油分公司公用工程管理中心 宁夏回族自治区、银川市  750000

摘要：水污染对环境的影响是不容忽视的，与此相对应的，对化学污水进行高效的治理与排放也是一个值得关注的问题。根据研究，目前全国有 75% 的湖泊出现了富营养化现象，90% 的城镇水体受到了严重的污染，特别是在我国南方，水体污染又是造成水资源短缺的主要因素。随着煤化工产业的快速发展，废水处理成为了一个亟待解决的问题。膜处理技术作为一种高效、环保的废水处理方法，在煤化工废水处理中得到了广泛应用。

关键词：膜处理技术；煤化工废水；应用

中图分类号：TQ09文献标识码：A

引言

煤化工废水是指在煤化工生产过程中产生的含有高浓度有机物、重金属等污染物的废水。由于其复杂的组成和高难度的处理，煤化工废水处理及资源化利用一直是研究热点和挑战。随着环境保护意识的提高和严格的环保法规的实施，煤化工企业面临着越来越大的压力来减少废水排放和实现资源化利用。

1 水处理中膜技术的工作原理

膜技术的核心是膜的应用，即通过具有选择性分离的功能薄膜材料，以其为核心进行设备的集成与应用。与此对应，膜技术的运作也依赖薄膜本身的特性。与常规的水处理方法相比，膜技术是利用溶液中各种材料的物理化学特性，来实现对溶液中各种材料的选择。首先，因其物性差别，以体积大小，形状质量等为主要差别，对其进行了初步的简易分离。其次，以材料的内在化学特性的不同为依据，对不同的粒子或薄膜的反应，以及接触薄膜的流动速度等，展开深度和复杂性的筛选工作。

2 煤化工废水的影响

（1）水环境污染。煤化工废水中含有高浓度的有机物和重金属离子等污染物。当这些废水排入水体时，会对水环境造成严重污染，破坏水体的生态平衡。有机物的存在可能导致水体富营养化和藻华，降低水质，影响水生生物的生长和繁殖。重金属的积累和毒性也可能对水生生物和生态系统构成潜在威胁。（2）土壤污染。如果煤化工废水未经适当处理直接排放或泄漏到土壤中，将造成土壤污染。有机质和重金属的积累可能会影响土壤质量和肥力，限制作物的生长和发育。此外，一些有机物可能在土壤中逐渐降解为有害的代谢产物，进一步影响土壤质量和生物多样性。（3）直接接触风险。如果人们接触到未经处理的煤化工废水，可能会对他们的健康构成直接威胁。有机化合物和重金属对人体具有潜在毒性，可能导致急性或慢性中毒。一些有机化合物也可能具有致癌或致畸作用，对长期暴露的人群构成健康风险。此外，高浊度和高温废水还可能引起皮肤刺激、消化道问题等。

3 煤化工废水主要处理方法

3.1 反渗透

在科学技术日新月异的今天，反渗透技术作为一种重要的膜分离技术，已广泛应用于各个领域，如海水淡化、水处理、医药和食品工业等。反渗透是一种利用半透膜使水分子从高浓度溶液向低浓度溶液移动的膜分离技术。在这一过程中，水分子在压力驱动下，通过半透膜过滤掉水中的溶质、微生物、病毒等杂质，从而实现水的净化。反渗透技术的核心在于半透膜的选择性透过性，它只允许水分子通过，而将其他溶质拒之门外。某煤化工废水零排放处理工程采用RO膜进行深度处理，为后置的MVR蒸发结晶工艺降低投资成本。RO膜的进水压力为1.2MPa，通量大于15L/(m3·h)，回收率可达75%，脱盐率达到97%，有效降低了蒸发结晶装置的规模与投资成本。

3.2 超滤膜技术

超滤膜工艺的优势和功能是纯化、分离、浓缩，一般应用于化学工业中。其基本原理是利用膜的孔径大小来实现对废水中的固体粒子的有效分离与筛选，从而大幅度降低废水的混浊程度与污染性。其中，卷状的超滤膜技术可以针对细菌和藻类微生物，进行拦截或消除，降低和消除细菌和微生物的粘性。而且在添加了一些氧化物质之后，还能大大降低它们的繁殖速度。超滤膜技术主要利用超滤膜的特殊结构和性能，实现液体中悬浮颗粒、胶体、细菌、病毒等杂质的分离和去除。超滤膜具有孔径小、通透性好、耐污染等特点，能够在较低的操作压力下实现高效的过滤效果。超滤膜技术的核心在于超滤膜的制备与选用，合适的超滤膜需具备良好的物理和化学稳定性，以及较长的使用寿命。超滤膜技术的特点：（1）高效分离：超滤膜技术能够在较低的操作压力下实现高效的杂质去除，提高水质的纯度。（2）节能环保：与传统的水处理方法相比，超滤膜技术无需添加化学药剂，减少了二次污染，同时降低了能耗。（3）适用范围广：超滤膜技术适用于各种水质处理场景，如饮用水、工业废水、海水淡化等。（4）操作简便：超滤膜技术设备紧凑、占地面积小，易于实现自动化操作和维护。

3.3 电渗析

电渗析过程的两个基本条件是离子交换膜和直流电场。其中，选择性离子交换膜是分离介质。在直流电源产生的电场作用下，电解质中的阴离子和阳离子选择性地通过膜，实现原水的浓缩和脱盐。以二灰软化废水为原料，改变操作电压，进行电渗析脱盐研究。采用臭氧催化氧化法处理软化废水中的有机污染物，以降低后续电渗析脱盐过程中的膜污染程度，并与未经处理的废水水和电渗析进行比较。在纯碱软化时，选择在室温和加热条件下进行。反应所需的苏打灰的理论量是根据石灰软化水的钙硬度和碳酸盐碱度计算的。研究了不同温度和苏打灰理论残留量对软化过程的不同影响。电渗析脱盐包括使用经石灰-纯碱软化的废水作为进料液，保持浓水侧不变，并多次更换材料室的水样，以实现更高的水再利用率和增加浓水侧的含盐量。研究工作电压对脱盐速度、电流效率、渗透率和能耗的影响，研究浓缩室盐度对脱盐速度的影响，探索COD的迁移规律。并对臭氧催化氧化法处理前后废水的脱盐特性对比。

3.4 纳滤

在进行膜分离的时候，由于高 TDS 和原水硬度，大分子留在分离膜上。当它不断集中在膜细胞中并超过溶解度极限时，浓度极化、吸附、堵塞等因素会导致膜污染，从而污染膜表面，导致膜通量急剧下降。回收率越高，污染风险就越高。废水预处理，可有效地去除污水中的浑浊、硬度、硅和杂质，保证处理后的污水达到下一阶段污水的排放标准。因此，如何正确地选用合适的前处理技术，对该过程的稳定性和效率起着至关重要的作用。纳滤膜作为近年来膜分离领域的研究热点之一，有很多优点。首先，其运行能耗低，操作简单方便；其次，纳滤膜占地面积小，设备紧凑且模块化，出水水质好；最后，与反渗透相比，纳滤膜孔径更大、操作压力更低、抗污染性能更强，且用在反渗透工艺之前可有效去除水中硬度并延长膜寿命，可对反渗透膜起到保护作用。煤化工废水通常为高盐废水，产生于煤气化或液化产品生产过程中的工艺循环污水、除盐水站给水及锅炉排水等，溶解性无机盐含量高，对环境的危害较大。

3.5 微滤膜技术

微滤膜技术，作为一种高效、环保的分离技术，近年来在各个领域得到了广泛应用。它基于膜的孔径大小和表面性质，通过物理筛分原理实现不同尺寸分子的分离，从而达到纯化、浓缩或富集的目的。微滤膜通常由高分子材料制成，如聚乙烯、聚丙烯等。其孔径大小通常在0.1~10微米之间，能够有效截留大于孔径的粒子或微生物。在微滤过程中，溶液在压力驱动下通过膜表面，小于膜孔径的溶质和溶剂透过膜层，而大于膜孔径的溶质则被截留在膜表面，从而实现溶液的分离和纯化。由于其净化性能较好，目前主要应用于石矿井业。由于这项技术采用的是微小滤膜，所以可以很好地去除石化废水中的有害物质，甚至细菌。

结束语

为促进社会经济的健康发展，对工业污水进行高效治理并进行科学排放是十分必要的。要达到这一目的，使用膜技术是非常有意义的。但是，虽然其具有一定的普遍性和高效性，但是要确保最后的处理结果，仍然需要依据废水的情况等，对其进行适当的选择。

参考文献

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[2] 王波,文湘华,申博.正渗透在煤化工废水零排放处理工艺中的应用研究[J].工业水处理,2019,39(5):16-19.

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