煤化工高盐废水的纳滤处理
本研究以陕西榆林某煤化工污水处理厂的反渗透浓水为对象，设计规模为中试规模。模拟项目实际运行条件，连续运行90天。利用纳滤膜分离技术，研究了纳滤膜对有机物的截留效果。通过调整纳滤膜系统的运行条件和实验参数，根据不同条件下有机物的去除率，分析纳滤膜对有机物的截留特性。通过对比分析不同类型纳滤膜对有机物的截留效果，为实际工程中纳滤膜的选择和工艺参数的优化提供依据。
1.实验部分
1.1水样和测试方法
使用来自实验煤化工废水处理厂的浓缩反渗透水，处理水量为1m3/h，电导率为59.2 ~ 72.7 ms/cm，COD为170 ~ 250 mg/L，pH为9.23 ~ 11.56，氯化物和硫酸盐的质量浓度分别为7.995 ~ 10.83和20.94 ~ 26.17 g/L。
COD测试方法符合GB11914-89。
1.2纳滤膜
纳滤膜的实验参数见表1。
1.3实验过程
实验流程如图1所示。采用两个8寸纳滤膜，布置两级。进水压力为1.8 ~ 2.2 MPa，膜通量为6 ~ 10l/(M & # 8226；2h).
2.结果和讨论
2.1 COD截留效果
经调试，装置连续运行90天，进水平均电导率为62.7mS/cm，pH为10.16。采用1#膜在1.8MPa的操作压力下连续运行10天，考察了纳滤膜对COD的截留效果。结果如图2所示。
从图2可以看出，进水COD为170 ~ 240 mg/L，浓水侧COD为250 ~ 350 mg/L，产水COD稳定在78 ~ 110 mg/L，平均COD去除率为53.4%。虽然进水COD有波动，但出水COD相对平缓，说明纳滤工艺对有机物的去除具有一定的稳定性。原因可能是煤化工废水经过前端生化处理和过滤截留，反渗透浓水主要是残留的大分子难降解有机物，可以被纳滤膜截留去除，因此纳滤系统表现出较高的COD去除率。
2.2压力对COD截留的影响
对于1#膜，进水的平均电导率为62.7mS/cm，pH为10.16。通过调节高压泵的频率，分别调节不同的操作压力连续运行10天，测试纳滤膜对COD的截留效果。结果如图3所示。
从图3可以看出，当进水COD为170 ~ 250 mg/L时，产水侧平均COD为80、78、75、55mg/L，平均COD去除率分别为54.0%、56.8%、57.0%、59.9%。纳滤对COD的去除率随着操作压力的增加而增加，操作通量随着操作压力的增加而增加。纳滤过程是压力驱动的过程。随着压力的增大，单位时间内溶剂通过膜的体积逐渐增大，而单位时间内溶质通过膜的量不变，因此截留率相应增大。
2.3回收率对COD截留的影响
使用1#膜，进水平均电导率为62.7mS/cm，pH为10.16，COD为170 ~ 250 mg/L，结合实际工程纳滤回收率，考虑进水平均电导率较高，分别在40%、45%、50%、55%、60%五种情况下控制纳滤系统回收率，结果如图4所示。
从图4可以看出，随着回收率的增加，纳滤膜对COD的截留率逐渐增加，但增加幅度较小。同时，随着回收率的增加，渗透通量逐渐增大，这与操作压力的影响是一致的。考虑到纳滤膜对COD的截留率上升缓慢，主要原因是反渗透浓水含盐量较高，溶液逐渐浓缩，膜面浓度极化现象严重，部分溶质渗透，渗透液中溶质含量随着回收率的增加逐渐增加。因此，在工程案例设计过程中，合理选择膜回收率至关重要。
2.4含盐量对COD截留的影响
采用1#膜，操作压力为2.1MPa，平均进水pH为10.16。针对实际工程中反渗透浓水含盐量高的问题，采用电导率来表征含盐量。测试反渗透纳滤膜在不同电导率下对COD的截留效果。结果见图5。
从图5可以看出，进水COD为150 ~ 250 mg/L，产水侧COD为40 ~ 100 mg/L，浓水侧COD为230 ~ 350 mg/L，COD的去除率随着电导率的增加而逐渐降低，逐渐趋于平缓稳定。分析原因是随着含盐量的增加，在相同压力下，纳滤膜分离有机物的渗透通量明显降低，在高含盐量存在下，其通量随着含盐量的增加而逐渐降低。同时，由于膜表面的盐析现象，盐溶液中渗透了少量的有机溶质，导致通量和截留率下降。因此，在高含盐量条件下，纳滤对有机物的截留率随着含盐量的增加而降低。
2.5 the值对COD截留的影响
采用1#膜，操作压力为2.1MPa，进水平均电导率为62.7mS/cm。在碱性条件下，测试了不同pH值(8.0 ~ 11.5)下纳滤膜对有机物的截留效果，结果如图6所示。
从图6可以看出，随着pH的升高，有机物去除率虽然有波动，但有无线相关的趋势。可能的原因是纳滤膜对有机物的截留率与膜截留分子量有关(MWCO) [8]。二是受膜表面荷电基团与荷电物质之间的静电力影响，而废水中有机物的荷电性质不明显，调节pH并不能改变有机物荷电基团的荷电性质[9]。因此，pH对纳滤截留反渗透浓水中有机物的影响较弱。
2.6不同膜对COD截留的影响
在相同的pH值(9.5)、压力(2.1MPa)、进水电导率(60mS/cm)下，测试了1#、2#和3#纳滤膜对COD的去除效果。连续运行20天的结果如表2所示。
从表2可以看出，不同纳滤膜对有机物的截留性能存在一定差异。说明不同的纳滤膜制备工艺和材料对有机物的截留性能不同。
3.结论
针对榆林某煤化工项目的反渗透浓水，采用纳滤膜技术去除废水中的COD。通过实际先导试验，主要结论如下:
1)当实际进水COD为170 ~ 250 mg/L时，1#芳纶纳滤膜平均COD去除率为56%，产水COD为80 ~ 100 mg/L。
2)纳滤过程是压力驱动的过程。当纳滤系统的操作压力改变时，随着操作压力的增加，纳滤对COD的去除率逐渐增加；当系统回收率增加时，纳滤膜对COD的截留率逐渐增加，但增加幅度较小。当进水实际含盐量增加时，由于膜表面的盐析现象，溶液中同时渗透了少量的有机溶质，导致纳滤膜对有机物的截留率下降。pH值对纳滤膜截留有机物的影响较弱。
3)不同的纳滤膜，由于制备工艺和膜材料的不同，对有机物的截留性能也不同。在相同操作条件下，1#、2#和3#纳滤膜对有机物的截留率分别为48.8%、57.8%和63.0%。
因此，纳滤对有机物的截留率与操作条件密切相关。只有选择合适的操作压力、含盐量和回收率，才能达到较好的分离效果。(来源:田波环境集团有限公司)
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