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    高盐废水处理如何实现零排放 双极膜电渗析技术值得关注

    发布时间:2022/01/15 点击量:0
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    目前国内煤化工、电厂、冶金、钢铁、石化等行业超低排放、零排放的火热程度依旧。在这些领域中,末端的高盐废水处理,依旧是企业最头疼的环节。据技术人员介绍:末端高盐废水处理系统主要含以下几个单元:

    有效地控制投资成本、运行成本、提高系统的运行稳定性往往是大多数企业追求的首要目标,目前又多了一个盐硝等无机盐产品的处置问题。对企业而言寄希望调整工艺,从源头尽量避免含盐废水的产生。或者高盐废水处理后,最终得到的纯度较高可外售处理的无机盐。在目前这种大环境背景下,在1000+万吨每年无处安放的废盐驱动下,双极膜电渗析技术火了。

    双极膜电渗析BMED是由BPM、阴离子交换膜(AEM)、阳离子交换膜(CEM)等基本单元按照一定的排列方式组合而成的。在电场作用下,双极膜中的H2O快速解离为H+和OH-,将盐溶液转化为酸和碱。核心取决于膜性能的功能化。主要针对于高盐废水,双极膜技术可以将对应的无机盐转化成酸和碱,比如说:硫酸钠废水,可以转化成硫酸、氢氧化钠; 氯化钠废水,可以转化成HCl、NaOH。

    双极膜电渗析的优势:

    无需添加其他物料的分离、收率高、成本低、品质好。

    双极膜电渗析的原理:

    双极膜一般由阴离子交换树脂层(AL)、阳离子交换树脂层(CL)和中间层组成。

    1. 中间层市场上常用别称:过渡层、催化层、复合层、界面层等;

    2.中间层,厚度一般在10*10^-9m以内(纳米级别),且跟制膜原理、工艺有关。

    在直流电场的作用下,阴、阳膜复合层间的水解离成H+和OH-,并进行离子定向迁移,分别通过阳离子交换膜层和阴离子交换膜层,作为系统H+和OH-离子供应源。H+和OH-则主要通过过渡区水的解离而得到及时的补充,消耗的水又通过周围溶液中的水向膜中间渗透而弥补。

    双极膜电渗析系统进水水质主要考虑以下几点:

    1. 基于双极膜的基本原理,双极膜只适用于Li、Na、K、铵等一价盐系统;

    2. 对盐浓度要求:1.5N-2.5N浓度最佳(以浓度当量计);

    3. 二价及二价以上阳离子总量:<1ppm(越低越好,技术活);

    4. 油、表面活性剂总量<2ppm(越低越好),有机溶剂类别及含量需要询问厂家。

    5. 硅含量<200ppm,TSS类指标<0.1ppm。

    双极膜电渗析的系统相对简单,系统能耗主要由整流器、动设备组成。在能耗方面,大部分是整流器的能耗,动设备的占比相对非常小。针对于目前国内的运行数据反馈,以硫酸钠15%为例:双极膜系统生产1KG氢氧化钠,运行能耗约为1.5-2.2kWh,折算到硫酸钠进水,吨水能耗约127-186kWh,电费以0.6元/度估算,则吨水处理能耗约76-112元,或生产1t氢氧化钠能耗费用约900-1300元。

    以氯化钠15%为例:双极膜系统生产1KG氢氧化钠,运行能耗约为1.3-1.8kWh,折算到氯化钠进水,吨水能耗约133-185kWh,电费以0.6元/度估算,则吨水处理能耗约80-111元,或生产1t氢氧化钠能耗费用约780-1100元。

    电渗析系统是电驱动的原理,离子迁离产生电流形成回路,在不考虑其他因素的影响下,所需处理离子含量越多,则能耗越高。很明显,生产1KG氢氧化钾能耗要远远低于生产1KG氢氧化钠。同样的原理,折算到进水各类一价无机盐废水系统,硫酸盐、硝酸盐、氯化盐等系统,吨水处理能耗也会有明显的差异。

    基于双极膜的原理,单个工艺单元的吨水处理能耗要比常规的膜处理工艺高很多。但整体个工艺包而言,双极膜系统用相对较低的能耗生产得到了附加值较高的碱,解决高盐废水处理问题,这样的创新工艺思路往往更能引起客户的兴趣。

    由此来看,双极膜电渗析BMED工艺因其具有可实现清洁生产、零污染排放、提升经济效益等优点,近年来在酸碱生产、环境保护等领域受到越来越多的关注。特别是BMED与其他技术的集成化会成为之后应用发展的趋势。但BMED存在一些制约其发展的问题:双极膜制备成本较高,在运行过程中存在膜污染、离子泄漏等问题,在未来发展中通过寻找新型膜材料、改善膜制备工艺、对双极膜电渗析工艺过程中的操作条件不断进行升级调控后,双极膜电渗析技术将会拥有一片天地。

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