化工废水脱盐技术浅析

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摘要：本文介绍了含盐化工废水的来源、特征及常见处理方法，并总结了各处理方法的不足，最后对含盐化工废水脱盐处理技术进行了展望

关键词：化工废水；脱盐处理；太阳能

1. 前言

含盐化工废水是在化工生产过程中产生的的总含盐(如Na+、K+、C1-、S042-等)质量分数≥1％的废水。化工废水来源广泛，化工生产在制造化学药剂（如杀虫剂）时使用大量的无机盐应用于工序中；染料在精炼、漂白的工序中需要投加氢氧化钠、次氯酸及其他的碱性物质，从而产生大量的盐分[1]；在工业上，海水可以广泛的用作锅炉冷却水应用到热电、核电、石化、冶金、钢铁等行业；对于制碱、橡胶以及海产品等加工行业，海水还可以作为工业的生产用水。当含盐废水渗流入土壤系统中时，其中的高盐份会使土壤生物、植物因脱水而死亡，造成了土壤生态系统的瓦解，且废水中含有的高浓盐分若未经处理直接排放，将给水体环境带来更大的压力。随着技术的发展、社会的需求和环境压力的增大，水资源匮乏已经越来越成为社会发展的制约，因此废水回用技术的研究也得到了重视。因此，对含盐化工废水脱盐处理技术的研究迫在眉睫，探索行之有效的高盐度化工废水脱盐处理技术已经成为目前废水处理的热点之一。

2. 常见含盐化工废水脱盐处理技术

2.1 化学沉淀法

化学沉淀法就是在废水中投加化学剂，使水中需要去除的溶解物质转化为难溶物质而析出的水处理方法，常用的化学沉淀方法分为氢氧化物沉淀法，硫化物沉淀法，碳酸盐沉淀法，卤化物沉淀法和氧化还原沉淀法等。化学沉淀法主要针对废水中的阴、阳离子。在化工废水脱盐处理中，化学沉淀法不但可以除去钙、镁、铁、锰、锌、氯、硫酸根离子和碳酸根离子等之外，还可以用来回收各种稀有金属，例如铬、镉、镍、银、汞等。

化学沉淀法的脱盐效果较好，特别适宜于水量不大、成分简单的金属回收项目，但是沉淀一般需要在适宜的pH或温度条件下进行，对于成分复杂且水量巨大的化工废水来说，脱盐成本太高，不宜于工业化。

2.2 离子交换法

离子交换法是液相中的离子和固相中离子间所进行的一种可逆性化学反应。离子交换法的交换介质是离子交换树脂。阴阳离子交换树脂可被分别包装在不同的离子交换床中，分成所谓的阴离子交换床和阳离子交换床。也可以将阳离子交换树脂与阴离子交换树脂混在一起，置于同一个离子交换床中。不论是那一种形式，当树脂与水中带电荷的杂质交换完树脂上的氢离子及(或)氢氧根离子，就必须进行“再生”。再生的程序恰与纯化的程序相反，利用氢离子及氢氧根离子交换附着在离子交换树脂上的杂质。

成熟的离子交换脱盐工艺主要为预处理+阳床+阴床+混合床的全离子交换工艺，出水水质稳定。但离子交换器多为直径较大的罐体，体积大、质量大，不便于运输及安装调试，施工周期长[2]；运行需要投加絮凝剂和耗费大量的酸碱，不利于环境保护。但是若将离子交换法与其他纯化水质方法(例如电渗析法、反渗透法等)组合应用时，则离子交换法在整个纯化系统中将扮演非常重要的角色。

2.3 薄膜法

薄膜法最常用和最有效的主要是反渗透和电渗析方法。

电渗析法是将阴、阳离子交换膜相间排列，隔成多个区间，预处理后的废水充满其中，在外加直流电场作用下，阴、阳离子分别通过阴离子膜和阳离子膜。因此，某区间中的废水脱盐的同时，也使相邻区间的废水被浓缩，使淡水与浓盐水得以分离。电渗析法的核心是离子交换膜，良好的离子交换膜应具有优良的选择透过性、优良的电化学性能、足够的机械强度和化学稳定性等。但是电渗析装置在进行废水脱盐的过程水温升高，会加剧浓水室结垢，耗电量也上升[3]，因此电渗析机组的入口水温要求严格且需要设计好浓水回收电渗析组化学清洗辅助旁路。

反渗透是对半透膜一侧的废水加压使废水中的淡水通过膜而达到脱盐目的的方法。反渗透可去除原水中95%以上的溶解性固体，99%以上的胶体及有机物和大部分细菌[4]，具有出水水质稳定、能耗低、酸碱排放量少、设备简单的优点，近年在国内外化工、电力、制药、食品等行业得到了越来越广泛的应用。反渗透法的核心设备是半透膜，进水要求严格，否则膜极易被污染或受损，需要严格控制工艺参数，精心操作，及时维护才可以实现系统的良好运行。

2.4 组合方法

EDI(电去离子)技术是将电渗析和离子交换相结合的一种新型膜法分离技术，它综合了电渗析连续脱盐和离子交换树脂深度净化的优点。EDI装置的构造类似电渗析，不同的是在淡水室中充填有阴、阳离子交换树脂。EDI装置中离子交换树脂采用直流电进行连续再生，不但可以实现连续深度脱盐，还可以实现清洁生产的目的，产水水质稳定、制水成本低、占地面积小、日常管理方便可靠[5]，因此在工业上应用广泛。

石柏洲、张玉轩等采用反渗透+阳床+阴床的联合除盐组合模式应用于化工废水中水回用，反渗透作为离子交换的预脱盐系统，可以出去原水中95%的盐分和绝大部分的其他杂质。反渗透产水的盐分经过后继的离子交换系统除去。该系统大大减轻了离子交换的负荷，降低了酸碱消耗，产水完全满足锅炉给水的要求[6]。

以上可以看出，由于单一脱盐方法尚存在种种局限，因此综合运用多学科知识，采用综合方法对含盐化工废水进行脱盐处理，才能取长补短，不断优化废水处理工艺。

3. 新技术展望

目前大规模使用的废水脱盐方法中能量的主要来源是电能，而这部分能量主要来自不可再生的化石燃料，且会排放出大量的温室气体。因此，废水脱盐淡化装置容量的不断增加在缓解水资源紧张的同时，也给能源和环境带来了新的压力，因此，开发替代型能源迫在眉睫。从世界能源利用的趋势来看，工业中传统化石燃料的替代型能源主要包括核能、太阳能、地热能等。其中太阳能最具有开发潜力，并且太阳能取之不尽、用之不竭，是世界上最洁净、最安全、储备量最丰富的能源。

目前，国内外利用太阳能实现工业化的大多是应用于海水淡化脱盐，且太能能蒸馏技术、太阳能反渗透技术等的结合已经得到了广泛应用。因此，太阳能替代传统能源与现有化工废水脱盐淡化技术结合实现水资源回用也必将成为未来缓解化工行业水资源紧张的主力技术之一。

4. 结论

含盐化工废水脱盐处理方法主要有化学沉淀法、离子交换法和薄膜法等，单一脱盐方法存在种种缺陷，因此综合方法对化工废水进行脱盐处理越来越受到重视。目前，工业能源主要来自不可再生的化石燃料，开发太阳能作为替代能源用于缓解能源的紧张和来自环境的压力将成为必然趋势。

5. 参考文献

[1] 高欢，周岳溪，胡翔，等．含盐染料废水高温厌氧处理工艺特性研究[J]．环境工程，2OO7，25(3)：9-11．

[2] 尹磊．脱盐水处理工艺的经济技术比较[J]．科技情报开发与经济，2OO9，19(26)：220―221．

[3] 范工业，史昌明．电渗析水处理工艺的技术改进[J]．工业用水与废水，2O06，37(4)：54―55．

[4] 李扬．反渗透技术在预脱盐水的应用[J]．西部煤化工，2O11， 2：66―68．

[5] 张勇，谭克非．电去离子（EDI）膜法制春水的应用分析[J]．装备应用与研究，2O11，12(26)：52―53．

[6] 石柏洲，张玉轩，赵志超，等．反渗透+离子交换工艺在中水回用项目中的应用实践[J]．中氮肥，2O11，3：8-10．

姓名：郭丽玮

工作单位：天津辰鑫石化工程设计有限公司