面向“双碳”目标流程的离子膜电渗析：机遇与挑战

逐渐加剧的温室效应以及高盐废水的大量排放给环境带来了很大的负担，碳达峰和碳中和政策要求形成绿色生产生活方式以及加强对资源综合利用，这对实现碳减排具有积极指导作用。而选择对高盐废水进行资源化回收的方式以及开发高效的碳捕捉技术有利于增强碳减排过程。离子膜电渗析因其独特的分离特性可实现对高盐废水的浓缩淡化、分离回用。为了降低温室效应，可采用淡化回收高盐废水和高效捕捉CO₂相结合的方式降低CO₂浓度，实现碳达峰和碳中和的目标以及对废水的零排放。本工作综述了以离子膜电渗析为基础的传统电渗析、双极膜电渗析、反向电渗析、置换电渗析、选择性电渗析和冲击电渗析等六种电渗析技术的工作原理，以及他们在碳捕捉转化和废水资源化方面的应用进展。展望了新型离子膜电渗析在处理高盐废水的应用前景，同时指出新型离子膜电渗析技术在降低碳排放方面的限制与挑战，最后为新型电渗析技术实现低碳排放提供新思路。     

膜集成技术在高盐废水资源化工程中的应用

介绍了膜集成技术在山东某石化集团200 m~3/h含盐污水零排放资源化项目中的工程应用情况。该工程通过高低压反渗透、分盐纳滤、均相电驱动膜和离子选择性电驱动膜等膜分离及膜浓缩组合工艺,对高盐废水进行分盐、浓缩和结晶等处理,产淡水和工业盐。运行结果表明:整个工艺安全、可靠、稳定,产水水质良好,回用水TDS的质量浓度约300 mg/L,满足企业的用水要求;结晶盐品质较好,氯化钠和硫酸钠的质量分数分别达到97.5%和98.6%,均分别优于GB/T 5462-2003和GB/T 6009-2014的工业盐二级标准,且杂盐产率小于10%。整体工艺运行费用较低,结晶盐品质较好,实现了高盐废水的资源化回收利用,使石化行业高盐废水的资源化零排放达到经济可行。     

电渗析集成技术在高盐废水处理中的应用研究进展

随着高盐废水排放造成的资源流失及水环境问题的日益突出，不断提升的废水排放标准导致积极回收高盐废水中的有价资源，回用废水减少排放以降低对环境的危害成为必然趋势。为解决高盐废水处理难的问题，膜分离技术，尤其是电渗析（ED），由于对废水中的荷电离子分离、淡化和浓缩的能力，受到研究者的广泛的关注。然而使用单一电渗析技术处理高盐废水时，成本能耗过高，因此将ED技术与压力驱动的膜技术进行集成。这种方法实现了高效回收高盐废水中的有价资源的目标，并减少了向环境中排放的废水，成为了高盐废水处理的热门工艺。本文介绍了ED技术的基本原理和常用的几种电渗析模式，重点介绍了ED+压力驱动膜集成技术处理高盐废水的研究发展现状。最后结合了近年ED-膜技术集成工艺的发展，并对这些集成联用技术在高盐废水的资源化处理应用前景进行了展望，为未来高盐废水处理研究提供参考。     

焦化废水浓盐水零排放处理技术研究进展

焦化废水处理过程中产生的浓盐水盐分含量高，处理难度大，是焦化废水能否实现零排放的关键问题。首先分析了焦化废水中盐分的来源和特征，然后分别介绍了主要的废水浓缩技术和盐分结晶技术的特点及其在浓盐水处理中的应用。废水浓缩是为了进一步提高浓盐水中的盐分含量，降低后续盐分结晶的成本，常用的浓缩技术包括电渗析、纳滤、反渗透等。浓缩后的浓盐水需要进行盐分结晶分离，才能实现零排放处理。与混盐结晶相比，分质结晶通过纳滤分离不同价态离子，将废水中的NaCl和Na2SO4分别回收，可以实现盐分的资源化利用，降低处置成本。最后对浓盐水零排放处理技术的未来发展进行了展望。     

膜集成技术在高含盐废水资源化中的应用

介绍了纳滤、反渗透、均相电驱动膜和双极膜等膜分离及膜浓缩组合工艺,在盐分单一及盐分复杂的高盐废水处理过程中的应用。膜分离和膜浓缩组合集成工艺技术可以大幅减少蒸发量和蒸发器投资,同时也大幅降低了结晶分盐的难度,可实现氯化钠和硫酸钠等盐分的分别回收利用,结晶盐的品质较好;双极膜技术可以替代蒸发结晶技术,实现液体盐转化为酸碱回收利用。多个项目实际运行结果表明,2种方法在技术上均实现了高盐废水的"零排放"、资源化利用,经济可行。     

碳纳米管生产酸洗废水处理工艺的研究

针对碳纳米管生产酸洗废水，采用基于双极膜电渗析技术的综合处理工艺，以实现废水的零排放及全量资源化处置。考虑到废水pH低、含有纳米级别碳粉等特点，采用组合工艺“预处理+超滤+活性炭吸附+膜浓缩模块+双极膜电渗析”。经膜处理的产水达到回用标准，膜浓缩液通过双极膜电渗析转变为盐酸和液碱回用于生产。本项目通过小试着重探究纳米级碳粉的残留问题，超滤实验结果表明，预处理工艺可对原水中残留的纳米级碳粉实现有效拦截，保证后端膜设备的稳定运行。该研究转变了传统的酸性废水中和后蒸发出盐的处理方式，为企业解决酸性废水处理难点提供新思路。     

印染废水除杂及资源化处理工艺研究

采用“电絮凝浮选+多介质滤器+弱酸床树脂”对印染废水进行除杂软化膜前预处理，预处理产水再经过RO浓缩和NF分盐将废水中氯离子和硫酸根离子进行有效分离，并对分离后两股盐溶液分别进行盐回收和制酸碱处理。通过对废水除杂、膜分盐浓缩及双极膜产酸碱等处理效果进行分析，实验结果表明回收盐硫酸钠品质达到II类一等品标准，可回用于印染加工过程，同时废水中盐转化制得的酸碱可用于系统的再生及中和处理等。该处理工艺实现印染废水的资源化循环利用，为废水除杂及资源化处理提供参考。     

煤化工高盐废水零排放分盐处理技术进展研究

针对某新建大型煤化工项目高盐废水零排放问题,首次提出了将气化废水单独处理后与清净废水混合,通过多级预处理+膜浓缩实现减量化,继而通过纳滤实现NaCl和Na2SO4分离,最终通过分质蒸发结晶实现产出高纯度硝盐产品的新型高盐废水零排放工艺路线,提高现代煤化工绿色发展水平.     

浓盐水EDMB膜脱盐工艺中试研究

煤化工浓盐水成分复杂、难处理，是废水零排放的瓶颈。以山西焦化污水深度处理反渗透装置产出的浓盐水为试验对象，通过电渗析和EDMB膜处理相结合的工艺装置进行中试，其出水盐含量降至5g/L以下，同时产出了满足膜工艺和树脂工艺再生用的酸和碱，实现了焦化废水节能减排及资源化目标。     

杂盐变纯盐 废水零排放 煤化工废水走向资源化利用

<正>记者上周从上海东硕环保科技有限公司了解到,由该公司自主研发,并获得国家专利授权的煤化工废水零排放浓盐水资源化利用工艺包已通过专家评审。这标志着煤化工排放的浓盐水将走上资源化利用道路,实现真正的零排放。上海东硕开发出的完整煤化工浓盐水资源化利用工艺包关键技术包括:以高效微生物为主线的强化双级A/O工艺、AOP高级催化氧化工艺、ED离子膜浓缩工艺、结晶盐资源化利用工艺等。其中,     

高盐废水零排放结晶盐资源化工艺分析与比较

高盐废水零排放结晶盐资源化是高盐废水处理发展的趋势,从已有的零排放资源化工程案例来看,其运行情况并不理想。对具有代表性的高盐废水零排放结晶盐资源化工艺进行了介绍,并以典型项目水质为例,分析了各种工艺的优缺点及适用水质,为工程项目的设计与运行提供一定的参考价值。     

膜法分盐浓缩在处理氯碱化工废水中的应用

随着环保要求的不断提高,化工废水零排放与资源化势在必行,水处理相关技术也需进一步完善。以氯碱废水经回用装置处理后的RO浓水为研究对象,通过"除硅-药剂软化-树脂软化"前处理后,采用"超滤-纳滤-反渗透"进行分盐浓缩,并对预处理废水的除硅、除硬、NF分盐和RO浓缩等处理效果进行分析。中试结果确定相关工艺的操作参数,并验证膜集成工艺可以实现氯碱废水中盐的分离与浓缩,为废水零排放/资源化项目设计与实施提供理论依据和实验支持。     

高盐工业废水零排放技术研究进展

随着《水污染防治行动计划》、新修订的《中华人民共和国环境保护法》等一系列政策法规的出台与实施,高盐工业废水零排放已成为一种发展趋势。对用于高盐工业废水零排放的废水浓缩工艺的热浓缩技术(多级闪蒸、多效蒸发、机械式蒸汽再压缩)和膜浓缩技术(纳滤、反渗透、电渗析、正渗透、膜蒸馏)进行了综述,并展望了结晶废渣的处理方法。     

高含盐废水资源化利用技术的研究进展

高含盐废水的资源化利用对环境以及企业的可持续发展至关重要。综述了高含盐废水的多种处理工艺,同时分析了各种处理技术的优势和不足。其中,分盐工艺是处理高含盐废水的发展方向,目前已经初步得到应用的分盐工艺主要有热法分盐和纳滤分盐,其应用使高盐废水达到了近零排放,但两种分盐工艺依然存在不足之处。最后对高含盐废水资源化利用技术的进一步研究与应用提出了展望。     

高浓高盐化工废水的资源化综合处理工艺

介绍了一种高浓高盐化工废水的资源化综合处理工艺,包括以下步骤:将废水集中,加入有机絮凝剂,沉降大颗粒杂质和大部分的悬浮物、漂浮物;加入活性炭吸附剂,吸附有机质;过滤,除去水中的颗粒状杂质、胶体物质和悬浮物,然后通过一级纳滤分离废水中的一二价离子;含一价离子水经过反渗透,制得纯水可作工业用水;浓水经过电渗析进行一价盐的提浓,得到NaCl副产物;含二价离子水进行冷冻结晶,离心后结晶体层经过双级膜电渗析,制得酸碱产物,水层进行纳滤处理;吸附了有机质的饱和吸附剂经过脱水干燥,进行回收利用。该工艺成本低,可同时去除废水中的有机质和无机盐,并加以利用,节能环保。     

膜集成技术在煤化工高盐废水资源化中的应用

简要介绍了纳滤膜、正渗透、电驱动膜等膜工艺,采用杭州水处理技术研究开发中心研发的膜组合集成工艺技术,对煤化工高盐废水进行分盐、浓缩、结晶制盐和制酸碱等。应用结果表明:膜集成工艺可以大幅减少蒸发量,降低蒸发器投资与结晶分盐的难度,双极膜电渗析装置可以替代蒸发结晶单元,使液体盐转化为酸碱,回收利用,实现了煤化工高盐废水的资源化,使"零液排放"达到经济可行。     

纳滤—电渗析处理纤维染色废水反渗透浓水研究

针对反渗透处理纤维染色废水过程中产生的高COD、高色度和高盐含量浓水,研究采用纳滤-电渗析集成技术对其进行脱色、一二价盐分离和盐浓缩中试。结果表明,纳滤膜NF5和NF4分别用于废水脱色和分盐,经过2级纳滤处理后废水色度降低至原水的1/1200,COD从原水的200 mg/L降低至小于100 mg/L,Cl^-和SO4^2-离子的质量浓度比从原水的3:2提高到21:1。电渗析可将纳滤膜NF4透过液中的总溶解盐浓缩至质量分数10%以上。盐浓缩液可重新用于染色,染色效果良好。表明该集成技术在纤维染色废水的深度处理上具备良好的工业化应用前景。     

火电厂湿法脱硫废水零排技术研究进展

综述了石灰石-石膏法脱硫废水零排放主流技术工艺,对化学混凝沉淀、电渗析、正渗透、反渗透等预处理工艺和MVR、MED以及烟道蒸发等蒸发结晶工艺进行了简要阐述。脱硫废水零排放的实现主要通过对废水进行预除盐和浓缩减量后,对浓缩废水进行蒸发结晶处理,介绍了脱硫废水零排放改造几种主流技术路线组合,以期为脱硫废水零排放技术的应用和研究提供参考。在选择脱硫废水零排放工艺时,注重处理效果的同时,还应考虑零排放工艺设施的引入,是否产生其他衍生问题,从而影响设备本身以及下游设备的运行维护。     

碳中和背景下高盐废水中盐分的高效分离和资源化

随着我国工业化进程的加快，高盐废水的排放量也与日俱增。在双碳背景下，高盐废水的资源化不仅要求对水资源进行利用，还要求对废水中的盐分（主要是NaCl和Na2SO4）进行分离和资源化利用。系统归纳了高盐废水处理中的几种混盐分离技术，包括传统的变温结晶分盐和纳滤分盐，以及近年来研究人员广泛关注的选择性电渗析法（SED）分盐、电容脱盐法（CDI）分盐等电化学方法，以期为实际生产过程中选取适宜的高盐废水资源化手段提供一定借鉴。分析表明，传统方法具有低成本、技术成熟的优点，但也存在高能耗、膜污染等弊端；电化学方法是很有前景的混盐分离手段，但还需要开发高性能的离子交换膜和电极等电化学材料，才能进行大规模的工业化应用。对分离后得到的NaCl和Na2SO4的资源回用途径进行了详细介绍，指出Na2SO4的资源化利用是重点和难点，需要将其转化为K2SO4等其他产品以提高其经济价值。     

催化废水零排放及分盐中试研究

以某石化厂催化废水为研究对象进行中试研究,采用预处理+膜浓缩+蒸发结晶工艺,同时结合纳滤分离及分质结晶工艺,实现催化废水的零排放及分盐目标,有效回收废水中的氯化钠及硫酸钠,并分别达到《工业盐》的标准,验证零排放循环经济的可行性。