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國內(nèi)高鹽污水處理簡述
高鹽污水處理“零排放”是當(dāng)今很多企業(yè)需要面臨的非常嚴(yán)峻的環(huán)保問題，而離子膜電滲析由于其獨特的分離機制能夠?qū)崿F(xiàn)高鹽污水處理中無機鹽的分離、濃縮和資源化利用，從而實現(xiàn)水和鹽的回收利用。本文綜述了離子膜電滲析目前在高鹽污水處理“零排放”鹽濃縮工藝中的應(yīng)用情況；展望了電滲析在高鹽高COD污水處理中的應(yīng)用前景以及新型的電滲析技術(shù)如選擇性電滲析和雙極膜電滲析在混鹽分離和鹽的資源化利用中的機遇；同時指出離子膜電滲析在大規(guī)模應(yīng)用中仍存在很多挑戰(zhàn)，如離子膜性能的提高、電滲析工藝的優(yōu)化和電滲析設(shè)備的投資成本和能耗如何降低。本文將為高鹽污水處理“零排放”提供新思路，同時為離子膜電滲析在高鹽污水處理“零排放”中的規(guī)模化應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。
隨著我國工業(yè)化進程的加速推進，在煤轉(zhuǎn)化、火電廠脫硫、印染、造紙、化工和農(nóng)藥及石油、天然氣的采集加工等生產(chǎn)領(lǐng)域通常會產(chǎn)生大量的高鹽污水處理，多含 Cl-、SO42-、Na+、Ca2+等鹽類物質(zhì)，其總含鹽量高于1%。這種高鹽污水處理對環(huán)境的危害遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于城市生活污水，但由于治污成本較高、環(huán)保監(jiān)管難，其無序排放不僅會造成環(huán)境污染，還會引起土壤的鹽堿化。以煤化工為例，煤在轉(zhuǎn)化過程中每年會產(chǎn)生10億噸的含鹽污水處理，主要以高濃度煤氣洗滌污水處理為主，還包括焦化污水處理、煤氣化黑水、煤直接/間接液化污水處理和合成氣轉(zhuǎn)化催化劑制備過程中產(chǎn)生的污水處理等。我國水資源遠(yuǎn)低于世界平均水平，而煤炭資源與水資源呈逆向分布，約70%的煤礦資源分布在水資源匱乏的地區(qū)，作為煤化工發(fā)展主體的新疆、內(nèi)蒙古、山西和陜西，其水煤比僅為1∶22、1∶30、1∶45和1∶7，水資源目前已成為煤化工發(fā)展的首要約束指標(biāo)。隨著 2015年4月國務(wù)院“水十條”法規(guī)的頒布，國家對這類高鹽污水處理的處理提出了更高的要求，并制定造紙、焦化、氮肥、有色金屬、印染、農(nóng)副食品加工、原料藥制造、制革、農(nóng)藥、電鍍等行業(yè)專項治理方案，實施清潔化改造，努力實現(xiàn)污水處理“零排放”方式對污水處理中的無機鹽加以綜合利用，以最大化地減少對環(huán)境的危害和實現(xiàn)資源的循環(huán)利用。
目前，高鹽污水處理“零排放”處理工藝流程主要包括預(yù)處理過程、生化處理過程、超濾+反滲透（RO）、鹽濃縮單元、蒸發(fā)結(jié)晶等。與傳統(tǒng)的達標(biāo)排放工藝流程相比，“零排放”和蒸發(fā)結(jié)晶是高鹽污水處理治理新形勢下的工藝需求。傳統(tǒng)的達標(biāo)排放對水的回收率為50%～60%，此時污水處理中含鹽水總?cè)芙夤腆w （TDS）通常為4000～50000mg/L。為實現(xiàn)污水處理“零排放”，在蒸發(fā)結(jié)晶工藝之前通常會設(shè)計鹽濃縮工藝，實現(xiàn)污水處理的減量化，降低過程能耗和成本。因此，針對高鹽污水處理的鹽濃縮技術(shù)研究成為學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的關(guān)注熱點。
工業(yè)上主流的鹽濃縮技術(shù)主要包括高壓反滲透（HPRO）、正滲透 （FO）、膜蒸餾（MD） 和離子膜電滲析（ED）等。離子膜電滲析是通過陰陽膜交叉排列的膜對組合，在直流電場的作用下，利用離子膜對反離子的高選擇透過性，可實現(xiàn)離子型化合物的分離、淡化和濃縮。近年來，電滲析在電廠脫硫、電鍍和印染等高鹽污水處理領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，并取得了一定的成效。此外，在含高COD和高鹽的污水處理 （如煤化工污水處理和制藥污水處理）處理中，很多學(xué)者和企業(yè)也開始利用電滲析的方法來處理，首先實現(xiàn)COD與鹽的分離，再對分離出來的鹽進行濃縮回用。對于煤化工高鹽污水處理濃縮后產(chǎn)生的鹽，其組分主要為氯化鈉和硫酸鈉的混鹽。該類混鹽的價值通常較低，因此可通過雙極膜電滲析將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的酸和堿，從而提高鹽的價值。因此，本文將詳細(xì)介紹離子膜電滲析相關(guān)過程在高鹽污水處理“零排放”中的應(yīng)用、機遇與挑戰(zhàn)。
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