膜分离技术在焦化废水处理中的应用

金鑫

摘要：焦化企业的生产工艺相对复杂，在焦炭生产和煤气净化过程中会产生相应的焦化废水。这种类型的废水危害严重，因为其内部成分更加复杂，并且焦化废水的量也非常大。 废水中的某些成分是剧毒的，容易致癌。在现阶段，已成为中国典型的水污染问题之一，受到了整个社会的高度关注。本文将在分析焦炭废水特性的基础上，讨论膜分离技术在焦炭废水处理中的应用。

关键词：焦化废水;处理技术;膜分离技术

1焦化废水特点

在煤炭产品加工过程中，废水是通过多种环节产生的。废水中含有相对大量的污染物，因为煤炭质量，产品和加工技术的差异会导致不同的废水水质。但是，产生的废水量没有明显变化。实际上，这类废水包含更多的有机物，多环芳烃和大分子物质。主要污染物是苯酚和含有氮，氧和硫的杂环化合物。这是相对特殊的工业废水之一，其中包含许多难以分解有机化合物。化学需氧量（CODcr）占废水总量的很大一部分。废水中的生化需氧量（BOD5）小于化学需氧量（CODcr），但前者与后者的比率较小。该比率通常是废水可生物降解性和焦炭形成的量度，因为该比率通常可以达到0.28至0.32，并且B/C<0.3是典型的持久性生物降解性。对微生物有毒的氨氮和总氮成分。因此，需要增添脱氮、深度处理等工序，才能进一步满足废水排放标准。

2焦化废水的处理技术

按照处理过程中废水有害物质浓度的差异，焦化废水处理可以分为三个阶段，即三级处理：

焦化废水的一级处理是对其中高浓度的有害物质进行去除，如苯酚、氨、氰化物等。二级处理主要集中在以生化处理为中心的无害处理，但还包括生物铁法和增强曝气法。三级处理法主要是指生化处理后的废水还不够时使用的深度净化法，如活性炭吸附法等标准。大多数焦化厂没有三步法，因为购买和操作设备的成本高于之前的两步法。

二次处理技术在我国焦化行业中应用了较长的时间，主要集中于我国颁布新的工业污染物排放标准之前。二级处理技术主要是对污染物中的油和悬浮固体进行去除，然后通过生化技术进行处理。化学需氧量和氨氮处理预处理污水的方法。自2012年以来，我国就焦化工业的污染物排放标准制定了新法规。该标准要求的标准更全面，更严格，并具有其他指标，例如氮，磷和硫化物。目前，我国很多焦炭生产企业所排放的废水都不符合排放标准的要求，废水中的CODcr和氮等有害物质的含量不满足要求。从目前许多焦化厂实际处理焦化废水的角度看，废水处理仍存在隐患。因此，问题在于如何用较简单的技术和较低的设备分三个阶段对焦化厂的污水进行高度处理，这是亟待解决的问题。

3膜分离技术在焦化废水处理中的应用

3.1膜分离技术原理

膜分离技术使用天然或合成的聚合物膜来完成两组分或多组分溶质和溶剂的分离，分类，纯化和浓缩。驱动力主要来自膜两侧的压力/浓度/电势/温度等能量水平的差异。根据发展情况，通常使用诸如微滤（MF），超滤（UF），纳滤（NF），反渗透（RO）和电渗析（ED）之类的方法。该技术具有节能，高效，使用方便，成本低等优点，可以直接替代早期的分离技术，如精馏和萃取。

膜分离技术的原理是膜具有选择性的渗透性。根据分离阶段推进力和膜孔径的不同，可将其分为MF，UF，NF，RO，渗析，ED，气体分离（GS），全蒸发（PVAP）和乳化液膜（ET）等等。在制备膜元件的过程中通常选择有机聚合物或陶瓷材料。膜的孔结构用于支持通过分离膜对物质的选择性分离。膜的孔径直接影响混合系统中不同粒径物质通过分离膜的能力。MF的驱动力来自膜两端的压力差，主要涉及聚合物颗粒和材料中悬浮固体的去除。UF的驱动力与MF的来源相同，但主要涉及各种相对分子量或各种形状的高分子物质。用于浓缩蛋白质或多肽溶液，纯化酶制剂等，效果极佳。NF通常自身携带相应的电荷，并且可以实现99%的次级离子（尤其是二价阴离子）的去除率。它通常用于水净化领域，并且可以透析RO膜中保留的无机盐。RO是不对称膜，可向溶液施加压力以抵消溶剂的渗透压，从而使溶剂从溶液中沿相反方向分离。它通常负责去除小分子溶质，悬浮固体和胶体，主要用于海水淡化以及酒精和糖的浓缩制备。

3.2膜分离技术在焦化废水上的应用

3.2.1预处理+超滤+纳滤工艺

通过将该工艺用于焦化废水的深度处理，可以将除氯离子以外的其他水质参数排放到标准液中并作为循环水重复使用。在现实生活中，该过程会增加水的排放量，但纳滤膜无法分离氯离子，从而在废水回用期间严重腐蚀设备。

3.2.2预处理+UF+RO工艺

此过程用于完成处理站中生化废水的深度处理，所得水可作为循环水补充剂再利用。基于这些事实，废水是高质量的，可以直接作为循环水再利用。此外，极低的氯离子含量不会对设备产生严重的腐蚀作用。

3.2.3预处理+MBR+RO工艺

一些公司已经使用这种方法来完成焦化废水的深度处理。处理后，废水可作为锅炉补充水再利用。经过处理后，废水的成分不超过标准，但膜分离活性污泥法在操作过程中很容易堵塞，清洗频率高。

3.2.4预处理+UF+NF+RO工艺

此过程可用于完成焦炭废水的深度处理，并且所产生的水可作为循环水重复使用。根据实际情况，增加纳滤分离过程不仅可以降低反渗透过滤的負荷，而且可以延长反渗透的工作周期和使用寿命，有效地减少了膜的反洗次数，提高了整体出水率。该过程中，经过RO处理得到废水后，废水中的氯离子含量非常低，对设备没有严重的腐蚀作用。但是，在此过程中的一次性投资相对较高，并且不会导致大规模的推广或使用。

结语

从煤化工废水的深度处理的角度来看，膜技术具有实用性，可控性，高效性，节能性和简便性等优点。尽管仍处于研发阶段，但市场潜力巨大，已成为各种水处理研究机构的重要研究课题，也是开发项目之一。

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