高盐废水路在何方?
不同行业的废水在去除有机物后,剩下的水最终都走向一条道路:高盐废水。其零排放的需求日益增强。
1 不同行业高盐废水的特点分析
工业上高盐废水一般为循环排污水、离子交换酸碱再生废水、中水回用RO 浓水或脱硫废水等。这类废水含有大量的Cl-,SO42-,Na+,Ca2+,Mg2+等,利用污水回用的浓水还含难降解有机污染物,处理过程较为复杂。目前主要零排放行业的废水水质有如下特点。
1.1 煤化工高盐废水
煤化工高含盐废水水质具有以下特点:①盐分高且成分复杂,杂质离子组分较多;②COD 含量比较高;③含有一些容易结垢的离子,比如硬度及可溶性硅;④不同项目采用不同的主工艺,废水组分多变,水质不确定性比较大。
1.2 电厂脱硫废水
火电厂脱硫废水主要来源于湿法脱硫(FGD) 工艺产生的废水,主要特点是高悬浮物,高盐度( 高氯根、高硫酸根) 高腐蚀性、高硬度、及含有部分重金属,且水质波动大。
1.3 炼油及石化行业废水
炼油及石化行业废水属于难处理废水,其水质特点是高COD、高氨氮,高无机盐,部分油脂、酚类、硫化物及部分含汞废水。
1.4 制药行业废水
废水特点:成分复杂、有机物含量高、毒性大、色度深和含盐量高,特别是生化性很差,且间歇排放,难处理。
2 工业废水零排放主要膜处理技术介绍
实现工业高盐废水的零排放需要系统的解决方案,首先一般通过物理或化学的预处理方法,实现悬浮物、胶体及一般易结垢离子的去除,再通过膜处理工艺实现淡水的回用,同时达到废水减量的目的,最后浓缩液通过蒸发结晶等工艺最终实现废水的零排放目的。本文主要对目前常用的膜处理工艺展开介绍。
按照膜过滤孔径分离,常用膜技术可分为微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透等。按照过滤压力及最终浓缩倍数来分,废水零排放常用的反渗透又可进一步分为低压反渗透( 类如BWRO)、中压反渗透( 海水膜SWRO),高压反渗透(HPRO 或DTRO) 等。同时目前市场上还有( 电渗析)ED、正渗透(FO) 等技术已应用于高盐零排放行业。因其使用范围不同,针对不同的工况,其组合式的设计在零排放项目上已有广泛应用。
2.1 微滤及超滤技术
2.2 纳滤(NF)技术
纳滤(NF) 最早被称为疏松反渗透,操作区间介于反渗透和超滤之间。对一价盐的去除率为20%~50%,但对CODcr 及二价盐的去除率高达90% 以上。
纳滤膜的一个很大特性是膜本体带有电荷,这是它在很低压力下具有较高除盐性能和截留相对分子质量为数百的物质,也可脱除无机盐的重要原因。
在高盐废水零排放处理工艺中,纳滤技术可用于去除绝大多数的Ca2+,Mg2+,SO42-等易结垢离子,同时其特殊的膜表面电荷及孔径使它比反渗透更耐COD 的污堵,因此可用于反渗透的预处理,以降低结垢离子对RO 膜的污染。
同时因纳滤膜对二价离子的高截留性( 对于硫酸根的截留可达98% 及以上),目前在部分高盐废水零排放中用于分离硫酸根及氯离子,实现水中氯化钠的回收。已有电厂脱硫废水采用通过软化预处理( 混凝+ 微滤)+ 膜浓缩处理(NF+DTRO)+ 蒸发结晶干燥技术,制成纯度为97.5% 的袋装氯化钠,作为工业盐销售,实现了脱硫废水的资源化回收利用。通过纳滤的选择性过滤实现分盐的技术在高盐废水资源化的应用将会越来越多。
2.3 高效反渗透HERO技术
2.4 高压反渗透DTRO技术
2.5 电渗析ED技术
2.6 正渗透(FO)技术
2.7 膜蒸馏(MD)技术

3 常用零排放膜处理工艺组合探讨
工业高盐废水零排放是一项复杂的处理工程,在工业化应用中,是系列工艺的组合应用,膜处理技术的组合在实际案例中也经常可见。实际设计中,可根据工艺流程的水盐平衡进行膜组合设计应用。
零排放工艺常规分为三个工段:预处理工段、膜浓缩工段及蒸发结晶工段,除蒸发结晶外,其余两个工段均可应用到膜处理工艺:
(1) 预处理工段:预处理主要是去除高盐废水当中的悬浮物、硬度、硅或有机物,涉及的膜处理工艺主要为微滤或超滤。
目前市场上主要有两种微滤,以管式微滤及袋式微滤为主,与传统的多介质或砂滤比较,微滤与混凝沉淀药剂软化组合工艺,出水硅及硬度的去除高,效率高,耗能少。
(2) 膜浓缩工段:膜浓缩工段可根据进水盐分的不同,采用梯级组合工艺,高盐进水TDS 在10000ppm 以下时,可先采用抗污染苦咸水膜进行预浓缩,再用海水反渗透膜进一步浓缩,或至一定浓度时,可用HPRO 或DTRO 或ED 或正渗透工艺进一步浓缩至蒸发进水。若有分盐要求,也可结合钠滤工艺进行设计。
零排放常用膜处理工艺对来水盐含量建议适用范围见表2。

4 结语
零排放工程上采用膜处理组合工艺对高盐废水进行回用及浓缩减量,具有以下优点:
(1) 膜处理单元自动化程度高,可实现精准加药,减少外界盐的人为增加;
(2) 模块化工艺,降低运行难度及风险;
(3) 利用各类膜的特点可实现多级浓缩,搭配利用,降低最终进蒸发结晶的量,有效降低整体建设成本及运行成本。
但是目前膜处理技术在高盐难处理废水零排上的应用也存在着一些问题,主要表现为膜的污堵及清洗频繁,导致膜的更换费用高;反渗透技术的运行能耗高;正渗透、膜蒸馏技术前景较好,但由于部分材料或技术的原因在工业化的应用上还需要一定的时间;膜浓缩工艺还需注意COD 累积的问题,可与臭氧等高级氧化工艺结合应用。同时,膜浓缩后的浓水经蒸发结晶后的固体盐的去向及处理也是一个难题。


