双极膜电渗析煤化工浓盐水资源化利用实验研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hzqifeng
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国家对新建煤化工项目的废水要求实现“零排放”的目标,而浓盐水处理是实现煤化工废水“零排放”的最后关键环节。在此背景下,探究煤化工浓盐水资源化利用的新工艺对煤化工企业的发展具有重要意义。煤化工浓盐水中含有多种重金属,且存在数据采集困难、重金属去除效果较差等问题,限制了杂盐的资源化利用。实验采用了重捕剂法联合强化混凝技术去除重金属,并利用单因素法逐步确定最佳重捕剂种类及投量、最佳絮凝剂种类及投量和最佳助凝剂投量。与传统化学沉淀法比较,该方法对重金属的去除更加高效。同时实验考察了不同水质(水温、p H、盐度和有机物等)对重金属去除的影响。采用了4因子2次正交旋转组合实验设计,以初始重金属浓度、重捕剂TMT-18B投量、絮凝剂投量和助凝剂投量为自变量,出水总As浓度为因变量,得到了回归方程Y =0.1165 +0.04187x1-0.01829x3+0.00941x22 +0.0116x32-0.00719 x2 x3。该回归方程失拟项不显著,而回归方程达到极显著水平,说明该模型具有实用性,可用于预测出水中总As浓度。为进一步实现浓盐水的资源化利用,本论文提出了采用双极膜电渗析煤化工浓盐水生产酸碱,并将其回用于厂内锅炉给水工艺中的树脂再生过程,实现清洁生产和循环经济。采用三隔室双极膜电渗析装置,分别以纳滤淡水和浓水为原料,探究不同操作条件(电压、含盐量和流量等)和浓盐水初始条件(水温和p H)对产品碱液浓度和膜堆性能的影响。结果表明,双极膜电渗析纳滤淡水时,较适宜操作电压为17.5V,浓盐水总含盐量为6.472%,极室流量为60L/h,其余各室流量均为100L/h。在此条件下,制得酸和碱的浓度分别为3.13%和3.26%,转化率达61.71%,能耗为4.94k Wh·kg-1。而双极膜电渗析纳滤浓水时最适宜的操作电压为20V,此时制得酸和碱的浓度分别为4.96%和4.29%。最后对双极膜法的实验结果进行分析,制得的酸为混酸,而制得的碱纯度较高,达98%以上。当产品酸碱回用于树脂再生,可实现资源化利用。将该工艺与蒸发结晶MVR工艺进行经济对比评价,虽然双极膜电渗析工艺投资运行成本高于MVR工艺,但双极膜电渗析工艺的经济效益更可观,其年效益可达84.650万元/年,而MVR工艺的年效益仅为39.253万元/年,说明双极膜电渗析工艺具有一定的市场潜力。
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