基于多级逆流倒极电渗析器的煤化工含盐废水处理方法

基于多级逆流倒极电渗析器的煤化工含盐废水处理方法
【专利摘要】本发明涉及工业废水处理工艺领域。本发明的基于多级逆流倒极电渗析器的煤化工含盐废水处理方法，包括以下步骤：1)将煤化工含盐废水使用臭氧催化氧化处理；2)将步骤1)臭氧催化氧化后的废水依次经多介质过滤和膜过滤处理；3)将步骤2)膜过滤出水经多级逆流倒极电渗析器处理，实现煤化工含盐废水的深度处理与脱盐回用；其中，所述多级逆流倒极电渗析器包括：电渗析膜堆单元、频繁倒极控制单元和在线监测与过程控制单元。本发明具有淡水回收率高、浓水排放量低、运行成本低、系统运行稳定等优点，可避免常规技术存在淡水回收率低、浓缩倍数低、处理成本高、膜污染严重和系统运行不稳定等问题。
【专利说明】基于多级逆流倒极电渗析器的煤化工含盐废水处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及工业废水处理工艺领域，具体地，本发明涉及基于多级逆流倒极电渗析器的煤化工含盐废水处理方法。
【背景技术】
[0002]煤化工含盐废水主要来源于生产过程中煤气洗涤废水、循环水系统排水、化学水站排水等，有时还包括生化处理后的有机废水，其特点是含盐量高、污染物以总含盐量为主，部分废水中还含有难降解的有机物。这类废水TDS通常在5000mg/L左右，甚至更高，无法直接回用。目前，这类工业废水虽然C0D、氨氮等达到环保外排标准，但水里面含有NaCl、Na2SO4,CaCl2,MgSO4^MgCl2等盐类，直接回用会引起设备结垢、腐蚀和软泥沉积等，需进行脱盐处理。虽然可用于煤灰增湿及冲洗路面或冲厕所，但消耗量也很有限。因此，需要对煤化工含盐废水进行深度处理和脱盐回用，实现废水循环利用和减少外排。
[0003]尽管目前关于煤化工废水处理的报道较多，但大多是研究如何实现煤化工废水达标排放。如王奉军(小氮肥，2010，38⑴:1-4)报道了 A/0法处理煤化工废水的应用；王文标等(广东化工，2010, 37(6): 186-188)报道了采用氯碱氧化/混凝气浮/HBF-N联合工艺处理安徽某煤化工企业综合废水，出水可达到一级排放标准；唐秀华(中国给水排水，2011，27(16):85-87)报道了强化生物脱碳脱氮及回用工艺处理煤化工废水，并采用臭氧生物活性炭技术作为 深度处理单元，出水水质虽然达到《城市污水再生利用工业用水水质》标准，但仍无法作为工业循环水再利用。近年来有关煤化工废水处理与应用的发明专利，如《煤化工废水的生化处理方法》(CN201310198071)、《一种高浓度含酚氨煤化工废水的萃取脱酚方法》(CN103496757)、《煤化工废水外循环移动床反应器和曝气生物滤池联用短程脱氮系统及方法》(CN103351078)、《煤气化废水深度处理系统》(CN201310475332)等，大多是提出利用生物法、臭氧氧化、萃取等方法或联合使用，目的是使煤化工废水实现达标排放。
[0004]煤化工含盐废水尽管可达到国家和地方废水排放标准(C0D〈100mg/L，SS〈60mg/L, pH6~9)，但这类工业废水中仍存在部分难降解有机物、微生物、胶体、颗粒悬浮物、Ca2+和Mg2+及其他高价离子、无机盐等。目前，通常采用膜分离或热浓缩工艺富集废水中的杂质,清水回用于循环水系统,浓水外排。如谢晓和凌怡敏(水处理信息报导,2010，6:15-20)探讨了煤化工废水零排放策略，指出国外处置高含盐废水及废水零排放的措施有:自然蒸发塘、深井灌注、焚烧、蒸汽驱动的多效蒸发、机械压缩循环蒸发技术(MVC)等；而国内采用节水工艺提高用水效率，以及通过膜技术如反渗透膜(RO)、电渗析(ED)、微滤(MF)、超滤(UF)和膜生物反应器(MBR)工艺等技术处理，最大限度地减少高含盐废水量。郭森等(煤化工，2011, 1:27-30)探讨了煤化工含盐废水的处理方法，认为反渗透膜技术和热浓缩工艺可用于煤化工含盐废水的处理。近年来有关高含盐工业废水处理与零排放的发明专利，如《利用循环水余热处理高含盐废水的装置及方法》(CN103553166)、《利用废热烟气处理高含盐废水的方法》(CN103553170)、《一种农化高浓含盐废水处理工艺》(CN103601331)，大多是利用热浓缩工艺来实现高含盐废水减排。
[0005]目前煤化工含盐废水主要是采用热浓缩和膜技术处理，但热浓缩工艺普遍存在设备庞大、能耗高的问题，而且废水热浓缩过程中氯离子对设备的腐蚀及钙镁离子的结垢，会造成维护费用高，而且加大企业的投资和运行风险。采用超滤-反渗透双膜法处理煤化工废水，仅有60% -70%的淡水回用，剩余30% -40%的浓水还需外排。由于废水中有机物浓度较高，容易形成膜污染，需要经常进行化学清洗，造成膜使用寿命缩短，膜材料损耗大，系统无法长期稳定运行，投资运行成本高。而且外排废水中盐分大，外排很容易造成土壤板结，严重时会使土壤盐碱化。电渗析技术虽然在苦咸水淡化、海水浓缩制盐等获得应用，但由于受到反渗透技术的冲击，目前该技术处于停滞和萎缩状态。采用常规电渗析技术处理煤化工含盐废水，由于煤化工含盐废水中的杂质含量高，还含有少量难降解有机物，必然会导致电渗析过程脱盐效率低、膜污染严重、系统难以长期稳定运行、维护成本高等问题。总之，现有脱盐技术用于煤化工含盐废水处理，其设备投资和运行成本都较高，经济上不合算。需进一步研究高效、低成本的废水处理技术，提高这类废水的回收利用率。

【发明内容】

[0006]针对煤化工含盐废水的水质特点，本发明提出了一种采用多级逆流倒极电渗析处理煤化工含盐废水的新方法，该方法把倒极电渗析与臭氧催化氧化、多介质过滤、膜过滤等技术耦合，实现煤化工含盐废水的深度处理与脱盐回用。采用该技术处理煤化工含盐废水，具有淡水产率高、浓水排放量小、降低电渗析膜污染和提高系统运行稳定性等特点，其中淡水产率超过85%，浓水浓缩10倍以上。该方法可避免常规超滤-反渗透技术处理煤化工含盐废水时存在淡水回收率低、 浓缩倍数低、运行成本高、膜污染严重和系统运行不稳定等问题，可促进煤化工等行业含盐废水深度处理与脱盐回用的工程化应用。
[0007]具体地，本发明的基于多级逆流倒极电渗析器的煤化工含盐废水处理方法，包括以下步骤:
[0008]I)将煤化工含盐废水使用臭氧催化氧化处理；
[0009]2)将步骤I)臭氧催化氧化后的废水依次经多介质过滤、精密过滤和膜过滤处理；
[0010]3)将步骤2)膜过滤出水经多级逆流倒极电渗析器处理，实现煤化工含盐废水的深度处理与脱盐回用；
[0011]其中，所述多级逆流倒极电渗析器包括:电渗析膜堆单元、频繁倒极控制单元和在线监测与过程控制单元；
[0012]所述电渗析单元包括:电渗析膜堆3、输液泵、流量计、压力表、管路、储液罐4、组装框架和整流器5 ;所述电渗析膜堆3包括:若干交替排列的抗污染离子交换膜、隔板、膜堆两侧的电极板、夹紧装置，共同构成电渗析膜堆3的极室、脱盐室和浓缩室；由两个以上所述膜堆组成一组，同一组膜堆由一个整流器5并联供电；两组以上的膜堆3进行串联；所述储液罐4包括极水罐、浓水罐、淡水罐；所述不同膜堆3的不同隔室间的管路串联，控制其浓水/淡水的流向相反，由此构成多级/逆流体系，以减小膜堆3中相邻隔室间的浓差扩散，提高废水脱盐率与浓缩倍数。
[0013]所述倒极控制单元包括:PLC单元6、自动控制阀和整流器5，用于完成电渗析膜堆3倒极过程中自动控制阀开启或关闭、整流器5正负极换向信号输出，以及电渗析过程控制；通过触摸屏进行膜堆3的倒极时间间隔、电源关闭或开启的延时时间以及手动自动模式的设定。
[0014]所述参数在线监测与过程控制单元包括:电导率传感器1、温度传感器2、无纸记录仪、PLC单元6、自动控制阀；所述多个电导率传感器I安装在膜堆中淡水和/或浓水的出水管，用于在线监测一组膜堆3淡水脱盐率和浓水浓缩倍数；通过PLC单元6把电导率传感器I的数据传输到无纸记录仪保存，并与预设值进行比较，由PLC单元6输出信号控制对应自动控制阀开启或关闭，实现不同隔室溶液在膜堆3中循环或部分循环，使管路中淡水/浓水返回另一组膜堆3处理或直接排放；所述温度传感器2，用来监测膜堆极室溶液的温度。
[0015]本发明所述的煤化工含盐废水，包括但不限于来源于煤化工行业生产过程中的煤气洗涤废水、循环水系统排水、化学水站排水等，有时还包括生化处理后的有机废水，其特点是含盐量高(TDS通常在5000mg/L左右甚至更高)，还含有部分难降解有机物，这类废水需要进一步深度处理和电渗析脱盐才能实现回用。煤化工含盐废水中含有部分难降解有机物，以及细菌、胶体、颗粒悬浮物、Ca2+和Mg2+及其他高价离子、其他可溶性无机盐等，虽然达到了外排标准，但会造成大量的水资源浪费，要实现这种工业废水资源化与循环利用，必需进一步去除废水中的残余有机物和无机盐等。本发明提出了一种采用多级逆流倒极电渗析处理煤化工含盐废水的方法，其特征在于经过常规处理达标排放的煤化工含盐废水，先采用臭氧催化氧化、多介质过滤、膜过滤等技术处理，并采用多级逆流倒极电渗析脱盐，实现煤化工含盐废水的深度处理与脱盐回用。其目的是利用多级逆流倒极电渗析与臭氧催化氧化、多介质过滤和膜过滤等技术的耦合与协同作用，发挥不同技术优势和克服单一技术的局限性。本发明提出的电渗析处理煤化工含盐废水的新方法，可避免常规超滤-反渗透技术处理煤化工含盐废水时存在淡水回收率低、浓缩倍数低、处理成本高、膜污染严重和系统运行不稳定等问题。该方法具有对原水适应性强、淡水回收率高、浓水浓缩倍数高等特点，大幅度提高煤化工含盐废水的淡水回收率和减少浓水排放量，该技术还适用于化工、油田、纺织、造纸等行业含盐废水的深度处理与脱盐回用。
[0016]所述多级逆流倒极电渗析处理煤化工含盐废水的方法，其特点是，所述的多级逆流倒极电渗析脱盐单元，采用煤化工含盐废水处理的专用电渗析器和电渗析膜堆优化组合，可显著提高淡水回收率、降低浓水排放量、减小膜污染和提高系统运行稳定性。
[0017]所述用于煤化工含盐废水处理的多级逆流倒极电渗析单元，其特点是，所述专用电渗析器由电渗析膜堆单元、倒极控制单元、在线监测与过程控制单元等共同构成。电渗析系统通过多个电渗析膜堆串联或并联，实现煤化工含盐废水的多级脱盐或浓缩处理；通过膜堆间不同隔室的管路连接与溶液流向控制，使每组电渗析膜堆的淡水与浓水流向相反，减小相邻淡水与浓水隔室间的浓差扩散，提高淡水脱盐率和浓水浓缩倍数；通过PLC控制系统、整流器和自动控制阀(如电动阀、气动阀或电磁阀)等，共同实现电渗析脱盐单元自动倒极，且倒极周期可根据煤化工含盐废水水质和处理目标进行调节，减小电渗析过程的浓差极化和膜污染。采用所述的多级逆流倒极电渗析单元处理煤化工含盐废水，可实现淡水产率大于85%，浓水浓缩10倍以上。
[0018] 所述多级逆流倒极电渗析单元，是指至少2个或2个以上电渗析膜堆串联及其组合，提高淡水脱盐率和浓水浓缩倍数，可实现煤化工含盐废水脱盐率为80% -95%，满足工业水回用标准，且脱盐率可根据处理目标进行调节。[0019]本发明所述的抗污染离子交换膜是在离子膜表面覆盖与本体膜带相反电荷的薄膜层，利用静电作用和减小膜表面粗糙度，抑制污染物在膜表面的吸附沉积。
[0020]本发明的多级逆流倒极电渗析处理煤化工含盐废水的方法，利用多介质过滤、精密过滤和膜过滤等进一步处理经臭氧催化氧化后的出水，去除废水中残余的少量胶体、悬浮物、菌体、大分子有机物等。其中，所述多介质过滤使用石英砂、活性炭和粉煤灰作为过滤介质；所述膜过滤采用微滤、超滤和纳滤膜技术中的一种或几种。通过优选膜组件及其组合，提高膜过滤出水水质，减小后续倒极电渗析脱盐过程的膜污染。
[0021]所述臭氧催化氧化单元，采用高效催化剂来提高臭氧氧化效率，可促进难降解有机物的氧化去除，大幅度降低煤化工含盐废水中残余的难降解有机物。具体地，所述臭氧催化氧化在臭氧催化塔中进行，其中填充碳基复合型高效催化剂(如KL-C03)，催化剂使用寿命为1-3年。所述臭氧催化氧化技术，具有催化氧化效率高、不带入其他杂质、对高含盐工业废水中难降解有机物去除效果好等优点。该臭氧催化氧化单元可弥补电渗析脱盐单元不能去除有机物的不足，提高电渗析产水水质和减小电渗析膜污染。本发明提出采用臭氧催化氧化处理煤化工含盐废水，具有催化氧化效率高、不带入其他杂质、对废水中难降解有机物去除效果好等优点。同时不排除其他高级氧化技术如(电)芬顿、湿式氧化法、紫外催化氧化等的使用，其目标是去除煤化工含盐废水中残余的有机物、硫化物和Fe2+等，使难降解有机物发生开环和氧化降解、以及杀灭细菌等。
[0022]所述多级逆流倒极电渗析与臭氧催化氧化、多介质过滤、膜过滤等单元技术耦合，可预先去除煤化工含盐废水中的细菌、颗粒悬浮物、胶体、大分子有机物、Ca2+和Mg2+及高价离子等，减小后续电渗析膜污染，膜清洗周期延长3-6个月。同时可降低水处理运行成本和提闻系统运行稳定性。 [0023]本发明提出了一种采用多级逆流倒极电渗析处理煤化工含盐废水的方法，并与臭氧催化氧化、多介质过滤、膜过滤等技术耦合与协同作用，实现煤化工含盐废水的深度处理与脱盐回用。具有淡水回收率高、浓水排放量低、运行成本低、系统运行稳定等优点，可避免常规超滤-反渗透技术处理煤化工含盐废水时存在淡水回收率低、浓缩倍数低、处理成本高、膜污染严重和系统运行不稳定等问题。其中产生淡水可作为生产工艺水、循环冷却水或锅炉水等；少量浓水可进一步蒸发或用于洗煤、冲渣等，不会对环境造成污染。
[0024]本发明与现有技术相比的优点在于:
[0025](I)本发明采用多级逆流倒极电渗析用于煤化工含盐废水处理，与臭氧催化氧化、多介质过滤、膜过滤等技术耦合与协同作用，实现煤化工含盐废水的深度处理与脱盐回用，对原水适应范围广、抗冲击性强、系统运行稳定。
[0026](2)本发明提出的煤化工含盐废水深度处理与脱盐回用处理工艺，具有淡水回收率高、浓水浓缩倍数高、运行成本低等特点。系统产水率大于85%，而外排浓水量小于15%。
[0027](3)本发明提出的煤化工含盐废水深度处理与脱盐回用处理工艺，采用高效臭氧氧化催化剂，可提高废水中难降解有机物的去除率，显著减小后续处理过程的膜污染和提高产水水质。
【专利附图】

【附图说明】[0028]图1为本发明的煤化工含盐废水处理方法流程图。
[0029]图2为本发明的多级逆流倒极电渗析器的电渗析单元示意图。
[0030]附图标记
[0031]1、电导率传感器 2、温度传感器
[0032]3、电渗析膜堆4、储液罐(含极水罐、淡水罐、浓水罐)
[0033]5、电控柜(含整流器)6、PLC单元
【具体实施方式】
[0034]本说明书中公开得任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或者类似特征中的一个例子而已。所述仅仅是为了帮助理解本发明，不应该视为对本发明的具体限制。
[0035]如图1所示，本发明提出采用多级逆流倒极电渗析处理煤化工含盐废水，并利用臭氧催化氧化、多介质过滤、膜过滤等技术耦合与协同作用，实现煤化工含废水的深度处理与脱盐回用。即煤化工含盐废水先经臭氧催化氧化处理去除大部分难降解有机物(COD)，其清液经过多介质过滤和精密过滤后进入膜过滤单元，经膜过滤去除细菌、颗粒悬浮物、大分子有机物和高价离子等， 膜过滤产水则进一步经多级逆流倒极电渗析脱盐。整个处理系统产水率大于85%，外排浓水小于15%。其产水可用于生产工艺水、循环冷却水补水和锅炉用水。本发明提出的煤化工含盐废水深度处理与脱盐回用方法，也可用于化工、冶金、纺织、油田、造纸等行业含盐废水的深度处理与脱盐回用。
[0036]如图2所示，所述用于煤化工含盐废水处理的专用电渗析器包括:电渗析膜堆单元、频繁倒极控制单元、在线监测与过程控制单元；所述电渗析单元包括:多个电渗析膜堆
3、输液泵、流量计、压力表、管路、储液罐4、组装框架和整流器5 ;所述电渗析膜堆3包括:若干交替排列的抗污染离子交换膜、隔板、膜堆两侧的电极板、夹紧装置，共同构成电渗析膜堆3的极室、脱盐室和浓缩室；所述膜堆由2或2个以上膜堆为I组，同一组膜堆3由一个整流器5并联供电，且根据膜堆脱盐率大小，把2组或2组以上膜堆3进行串联；所述储液罐4包括极水罐、浓水罐、淡水罐；所述电渗析膜堆单元，不同膜堆3不同隔室间的管路串联，控制其浓水/淡水的流向相反，即淡水由第一组的第I级进水、最后一组的最后I级出水，浓水从最后一组的最后I级进水、第一组的第I级出水，由此构成多级/逆流体系，以减小膜堆3中相邻隔室间的浓差扩散，提高废水脱盐率与浓缩倍数。所述倒极控制单元包括:PLC单元6、自动控制阀、整流器5，用于完成电渗析膜堆3倒极过程中自动控制阀开启/关闭、整流器5正负极换向等信号输出、以及电渗析过程控制；通过触摸屏可方便进行膜堆3倒极时间间隔、电源关闭/开启延时时间、手动/自动模式的设定。所述参数在线监测与过程控制单元包括:电导率传感器1、温度传感器2、无纸记录仪、PLC单元6、自动控制阀；所述多个电导率传感器I安装在膜堆中淡水/浓水的出水管，用于在线监测一组膜堆3淡水脱盐率和浓水浓缩倍数；通过PLC单元6把电导率传感器I的数据传输到无纸记录仪保存，并与预设值进行比较，由PLC单元6输出信号控制对应自动控制阀开启/关闭，实现不同隔室溶液在膜堆3中循环或部分循环，使管路中淡水/浓水返回另一组膜堆3进一步处理或直接排放；所述温度传感器2，用来监测膜堆极室溶液的温度；当监测温度大于系统预设值时，由PLC单元6输出信号控制系统断电/停机保护、输出报警信号。[0037]实施例1模拟煤化工含盐废水的电渗析脱盐
[0038]采用电渗析技术处理模拟煤化工含盐废水，考察浓水、淡水不同初始Cl-离子时对脱盐率、能耗和膜堆电压等的影响。研究表明，当淡水中Cl-初始浓度为600mg/L，而浓水初始浓度分别为1200、5000和8000mg/L时，在恒压条件下，随淡水含盐量降低其电阻增大，可导致电流密度下降。在150min时淡水中Cl-离子浓度可降到250mg/L以下，当浓水中Cl-离子浓度较高时，其Cl-离子脱除速度减慢，其原因推测是浓水中Cl-离子反向扩散造成；不同初始浓度的浓水电流效率都呈现前脱盐前期较高(85%以上)，随着脱盐进行其电流效率逐渐下降到60%以下。淡水初始浓度为1200mg/L时，控制浓水初始Cl-离子浓度为1200、5000、8000和12000mg/L，同样在恒电位下操作，淡水中Cl-离子去除率随浓水中Cl-离子浓度增加而降低，意味着把淡水中Cl-离子脱除到指定浓度需要更长时间。结果表明，当淡水中Cl-离子浓度较高时，其单位时间内离子的绝对迁移量大于初始浓度较低的含盐废水；其次，浓水、淡水的浓度相差较大也会导致离子反向扩散加剧，从而降低其电流效率；当淡水浓度较高时其电流效率虽然呈现类似的变化趋势，但其下降幅度比淡水初始浓度低时要慢。
[0039]实施例2实际煤化工含盐废水的电渗析脱盐
[0040]以煤化工曝气生物滤池外排水为例，虽然达到了工业废水外排标准，由于含Cl-离子等无机盐、少量难降解有机物、颗粒悬浮物和细菌等而限制其循环利用，需进一步去除Cl-等无机离子及其他污染物。采用电渗析技术进行脱盐处理，采用恒电位操作、浓水和淡水都采用采用5 μ m PP棉过滤后直接作为电渗析系统进水，经过10批次连续脱盐实验发现，随电渗析的进行，与模拟废水相似，在相同脱盐条件下淡水中Cl-离子下降到小于250mg/L达到回用标准。但在每批次实验中电流密度都随脱盐过程进行都呈下降趋势，不同批次下降趋势较为相似，恒电位下不同批次的初始电流密度略有下降，推测随电渗析脱盐过程可能发生膜污染。进一步拆膜堆发现，在阴离子交换膜两面都可明显观察褐黄色的污染物覆盖层，但阳离子交换膜表面没有观察到明显膜污染现象，分析原因是阴离子交换膜由于带正电荷，而煤化工含盐废水中带负电荷有机物通过静电作用吸附到膜表面而形成。阴离子交换膜表面形成的膜污染导致煤化工含盐废水电渗析过程难以持续稳定运行，需要进一步探讨其膜污染形成机理及其防治方法。
[0041]除了测量浓水和淡水中的COD变化外，进一步通过考察电渗析过程中淡水中有机物的迁移。如浓水用不含有机物的煤化工模拟废水、淡水与前相同，电渗析实验发现阴离子与淡室煤化工废水接触面可观察到明显的膜污染，而与模拟废水接触面没有观察到膜污染，表明淡水中有机污染物绝大部分被阴膜截留在淡水中而不会被电渗析过程浓缩。在该体系中同样没有观察到阳膜表面发生污染。由于阴膜表面的膜污染程度降低，在10批次电渗析脱盐实验中没有观察到明显的电流密度、脱盐率、电流效率下降等现象。但随着电渗析脱盐过程的进行，其膜污染必然逐渐加剧，也必然会影响电渗析运行的稳定性。
[0042]实施例3多级逆流倒极电渗析处理实际煤化工含盐废水
[0043]针对国内大型钢铁企业煤化工曝气生物滤池外排水(简称煤化工含盐废水)，虽然达到了外排标准，但废水中还含有少量难降解有机物、可溶性无机盐、Ca2+和Mg2+离子、悬浮物、胶体、色度及其他杂质等，经沙滤后直接采用多级逆流倒极电渗析处理，系统连续5天后，发现在同样施加电压下电流密度逐渐下降，导致电渗析脱盐速率急剧下降，单位废水脱盐率也大幅度降低，膜电阻显著升高，导致电渗析脱盐系统难以持续运行。拆电渗析膜堆发现，离子交换膜表面污染严重，尤其是阴离子交换膜表面可见一层黄褐色胶体状吸附层，而且通过化学清洗，离子交换膜性能恢复效果不理想。结果表明，煤化工含盐废水需进行预处理，减少造成膜污染的组分后再采用电渗析技术进一步脱盐。
[0044]由此，本发明了提出了一种采用多级逆流倒极电渗析处理煤化工含盐废水的方法，并与臭氧催化氧化、多介质过滤、膜过滤等技术耦合与协同作用。即煤化工含盐废水经臭氧催化氧化、多介质过滤、膜过滤等预处理后，可去除大部分难降解有机物、硬度、色度和颗粒悬浮物等，其中废水中COD从100mg/L左右下降到小于20mg/L,废水由浅黄褐色变为无色透明，可显著减小后续电渗析膜污染。再经多级逆流电渗析脱盐脱盐处理，其脱盐率可稳定达到90%以上，其中Cl-离子浓度小于250mg/L，满足工业废水回用标准。结果表明，电渗析系统经过3-6个月连续运行，阴离子交换膜、阳离子交换膜都没有出现明显的膜污染，其脱盐率、电流效率、单位能耗等都在系统运行过程中基本保持稳定。由此证明，本发明提出的煤化工含盐废水深度处理与脱盐回用方法，对煤化工含盐废水处理具有较好适应性，应用前景好且适合大规模推广应用。
[0045]本发明未详细阐述部分属于本领域公知技术。
[0046]当然，本发明还可以有多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明的公开做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本 发明的权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种基于多级逆流倒极电渗析器的煤化工含盐废水处理方法，包括以下步骤: 1)将煤化工含盐废水使用臭氧催化氧化处理； 2)将步骤I)臭氧催化氧化后的废水依次经多介质过滤和膜过滤处理； 3)将步骤2)膜过滤出水经多级逆流倒极电渗析器处理，实现煤化工含盐废水的深度处理与脱盐回用； 其中，所述多级逆流倒极电渗析器包括:电渗析膜堆单元、频繁倒极控制单元和在线监测与过程控制单元； 所述电渗析单元包括:电渗析膜堆(3)、输液泵、流量计、压力表、管路、储液罐(4)和组装框架和整流器(5);所述电渗析膜堆(3)包括:若干交替排列的抗污染离子交换膜、隔板、膜堆两侧的电极板、夹紧装置，共同构成电渗析膜堆(3)的极室、脱盐室和浓缩室；由两个以上所述膜堆组成一组，同一组膜堆由一个整流器(5)并联供电；两组以上的膜堆(3)进行串联；所述储液罐(4)包括极水罐、浓水罐、淡水罐；所述不同膜堆(3)的不同隔室间的管路串联，控制其浓水/淡水的流向相反，由此构成多级/逆流体系，以减小膜堆⑶中相邻隔室间的浓差扩散，提高废水脱盐率与浓缩倍数。
2.根据权利要求1所述的煤化工含盐废水处理方法，其特征在于，所述多介质过滤使用石英砂、活性炭和粉煤灰作为过滤介质。
3.根据权利要求1所述的煤化工含盐废水处理方法，其特征在于，所述膜过滤采用微滤、超滤和纳滤膜技术中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的煤化工含盐废水处理方法，其特征在于，所述倒极控制单元包括:PLC单元(6)、自动控制阀和整流器(5)，用于完成电渗析膜堆(3)倒极过程中自动控制阀开启或关闭、整流器(5)正负极换向信号输出，以及电渗析过程控制；通过触摸屏进行膜堆⑶的倒极时间间隔、电源关闭或开启的延时时间以及手动自动模式的设定。
5.根据权利要求1所述的煤化工含盐废水处理方法，其特征在于，所述参数在线监测与过程控制单元包括:电导率传感器(I)、温度传感器(2)、无纸记录仪、PLC单元(6)和自动控制阀；所述多个电导率传感器(I)安装在膜堆中淡水和/或浓水的出水管，用于在线监测一组膜堆(3)淡水脱盐率和浓水浓缩倍数；通过PLC单元(6)把电导率传感器(I)的数据传输到无纸记录仪保存，并与预设值进行比较，由PLC单元(6)输出信号控制对应自动控制阀开启或关闭，实现不同隔室溶液在膜堆(3)中循环或部分循环，使管路中淡水/浓水返回另一组膜堆(3)处理或直接排放；所述温度传感器(2)，用来监测膜堆极室溶液的温度。
6.根据权利要求1、4或5所述的煤化工含盐废水处理方法，其特征在于，所述的抗污染离子交换膜是在离子膜表面覆盖与本体膜带相反电荷的薄膜层，利用静电作用和减小膜表面粗糙度，抑制污染物在膜表面的吸附沉积。
【文档编号】C02F9/06GK104016529SQ201410246909
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月5日 优先权日:2014年6月5日
【发明者】石绍渊, 曹宏斌, 李玉平, 盛宇星 申请人:中国科学院过程工程研究所