曹曉玉

（拜城縣眾泰煤焦化有限公司，新疆 阿克蘇 842300）

引言

煤化工在生產(chǎn)的過程中會產(chǎn)生大量的脫硫廢液，由于存在極大的污染性，因此無法直接排放到環(huán)境中，需要對其進行凈化處理后才能井下排放。目前對焦化脫硫廢液的處理主要是通過在廢液內(nèi)添加化學(xué)藥劑，通過發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，來實現(xiàn)凈化。但由于在化學(xué)反應(yīng)過程中會產(chǎn)生多種化學(xué)沉淀物及重金屬離子，需要再次進行過濾，因此處理周期長，而且在處理后溶液存在氨氮超標的現(xiàn)象，效率低、成本高，無法滿足煤化工企業(yè)高效、底本的凈化處理需求[1]。

過濾膜技術(shù)是近年來興起的一種新的物理凈化技術(shù)，能夠快速的將廢水中的顆粒污染物、硫酸物等進行吸附，從而達到物理凈化的目的，根據(jù)試驗驗證，該方案能夠?qū)U液處理效率提升11.6%，將廢液處理成本降低7.5%，極大的提升了焦化廠廢水處理的效率和經(jīng)濟性，具有重要的推廣意義。

1 膜法凈化工藝方案

根據(jù)過濾膜的工作原理，本文設(shè)計了一種新的多層過濾膜凈化脫硫廢水的工藝流程，該凈化裝置整體結(jié)構(gòu)，如圖1 所示[2]，圖中Kn表示閥門、Pn表示壓力表、Tn表示溫度計。

圖1 膜法凈化工藝流程圖

為了保證膜法凈化的可靠性，在進行膜組選擇時，陶瓷膜選擇孔徑為50 nm，通道數(shù)為20 的高密度膜，納濾膜則選擇截留分子量不低于200 Da 的膜組，反滲透膜的孔徑不大于10 nm。

為了驗證該膜法凈化工藝的凈化效果，取焦化脫硫廢液，測定其中硫代硫酸銨的含量（質(zhì)量濃度）為71 g/L，硫氰酸銨的含量（質(zhì)量濃度）為118 g/L，對其經(jīng)過過濾膜處理后的溶液進行測定。在對反應(yīng)效果進行分析時，采用了國標法來對廢液中的硫含量進行測定，利用濁度儀對處理后溶液的濁度進行測試，利用滴定法來對硫代硫酸銨的含量進行測試，利用分光光度法來對硫氰酸銨的濃度進行測試。

2 陶瓷膜凈化過程分析

按上述試驗方案，采用膜法對焦化脫硫廢液進行處理，結(jié)果如第270 頁圖2 所示，圖中MC表示料罐2 內(nèi)的硫元素濃度和脫硫廢液中的硫濃度之比，J表示膜的滲透通量值。隨著凈化時間的增加，料罐2內(nèi)的硫元素濃度和脫硫廢液中的硫濃度之比逐漸增大，這主要是在該凈化工藝過程中設(shè)置了1 沉淀罐，脫硫廢液在沉淀罐內(nèi)靜置，使一部分的含硫溶液沉淀，從而降低進入到陶瓷膜內(nèi)的硫的濃度，減少了在陶瓷膜處的固化量[3]，提升了陶瓷膜的使用壽命和經(jīng)濟性。

圖2 膜法焦化廢水處理結(jié)果

在反應(yīng)過程中陶瓷膜的滲透通量逐漸下降，在前20 min 內(nèi)，由于溶液內(nèi)的硫在陶瓷膜處快速的沉積，因此導(dǎo)致陶化膜表面的通量快速的下降，當(dāng)在20 min～130 min 的范圍內(nèi)，滲透通量逐漸的區(qū)域穩(wěn)定，約為427 L/（m2·h），這主要是由于在陶瓷膜的表面形成了一個穩(wěn)定的濾餅層，阻止了沉淀物的進一步集聚。在整個反應(yīng)過程中溶液的出水濁度均穩(wěn)定在0.22 NTU 以下，滿足納濾過程中的進水需求，在此過程中陶瓷膜主要是對硫進行過濾，對硫代硫酸銨和硫氰酸銨不截留。

3 納濾（NF）過程分析

當(dāng)廢水進入到納濾階段后，由于廢水中的鹽分含量高，納濾膜分離硫代硫酸銨、硫氰酸銨時較為困難，為了降低納濾膜兩側(cè)的濃度差，因此采用了去離子水進行預(yù)透析[4]，在整個過程中使透析水的添加量和納濾時的滲透量保持一致，保證料罐中液體體積的穩(wěn)定，在廢水的納濾階段納濾效果，如圖3 所示.圖中J 表示納濾膜通量，R 表示二價鹽截留率。

由圖3a）可知，在過濾時，納濾膜對硫代硫酸銨的截留率平均保持在94.6%，在過濾時納濾膜的通量平均在19.6 L/（m2·h）。由圖3b）可知，溶液中的NH4SCN 濃度隨著過濾時間的增加而迅速降低，當(dāng)在第240 min 時NH4SCN 的濃度僅為1.1%，說明在過濾的過程中NH4SCN 的過濾量可以達到98.9%。

圖3 納濾膜過濾效果示意圖

4 反滲透過程分析

當(dāng)廢水經(jīng)過納濾處理后，進入到反滲透膜組處，此時廢水中的鹽度很高，單次的反滲透處理無法獲取品質(zhì)較高的一價鹽硫氰酸銨[5]，因此需要進行多次反滲透處理，以提高在該階段對鹽的截留效果，在反滲透階段硫氰酸銨的濃度對過濾效果的影響，如圖4 所示。圖中J 表示反滲透膜通量，R 表示硫氰酸銨截留率。

圖4 硫氰酸銨的質(zhì)量濃度對過濾效果的影響分析

由圖4 可知，廢水中的鹽度越高，反滲透膜對硫氰酸銨的截留率就越低，反滲透膜的通量也就越小。在一級反滲透的過程中，由于廢水中還有少量的硫代硫酸銨，此時溶液內(nèi)的硫氰酸銨的質(zhì)量濃度約為118 g/L，因此反滲透膜對硫氰酸銨的截留效果要優(yōu)于第二級的反滲透過程。這主要是因為硫代硫酸銨的高截留率使反滲透膜的表面形成了一層極化層[6]，阻止了硫氰酸銨的滲透。在經(jīng)過四次反滲透的后，反滲透膜對硫氰酸銨的截留率可以達到99.7%，析出水的純凈度達到排放要求。

根據(jù)實際驗證結(jié)果，經(jīng)過膜法處理后，對污水內(nèi)重污染物的截留效率達到了98.7%，每噸水的處理效率比傳統(tǒng)化學(xué)凈化方案效率提升11.6%，將廢液處理成本降低7.5%，顯著的提升了對廢液的處理效果和經(jīng)濟性，具有極大的應(yīng)用推廣價值。

5 結(jié)論

為了解決煤焦化脫硫廢液采用化學(xué)處理所存在的效率低、經(jīng)濟性差的不足，提出了一種新的焦化脫硫廢液處理工藝，對陶瓷膜凈化、納濾膜凈化、反滲透膜凈化效果進行了分析，結(jié)果表明：

1）陶瓷膜主要是對硫進行過濾，對硫代硫酸銨和硫氰酸銨不截留，納濾膜對NH4SCN 的過濾量可以達到98.9%，但不截留硫氰酸銨。在經(jīng)過四次反滲透的后，反滲透膜對硫氰酸銨的截留率可以達到99.7%，析出水的純凈度達到排放要求。

2）膜法處理對污水內(nèi)重污染物的截留效率達到了98.7%，每噸水的處理效率比傳統(tǒng)化學(xué)凈化方案效率提升11.6%，將廢液處理成本降低7.5%；