焦化废水RO浓水除COD

1、RO浓水处理历史
反渗透（Reverse Osmosis，RO）是正渗透的逆向过程，当向反渗透膜的一侧的浓溶液施加外界压力，浓溶液中的水分子透过反渗透膜进入稀溶液的过程就是反渗透过程。随着反渗透的进行，浓溶液不断浓缩，反渗透膜就会出现膜污染和膜结垢现象,此时就达到了反渗透膜的极限,也就是最大产水率,剩余的浓溶液不能再被浓缩就成为了反渗透浓水(Reverse Osmosis Concentrated Wastewater, ROC).
    由于反渗透技术不仅能去除废水中的有机物和氨氮,还能去除污水中的硬度和盐类,在稀溶液侧可得到纯水,处理效果十分理想,所以反渗透技术被大规模应用于焦化废水的处理中。但反渗透技术的产水率只有70%~75%,也就是说剩余25%~30%的反渗透浓水无法有效处理反渗透浓水是经过反渗透工艺浓缩以后的出水,所以浓水的水质跟进水水质、预处理方法等有很大关系,由于经过了浓缩,水中的污染物成倍的增加,导致反渗透浓水中的溶解性总固体(TDS)的含量高、电导率高、有机物含量大、可生化性差,成分复杂。
随着反渗透技术的逐渐推广和应用,反渗透浓水的量也逐渐增加,如何稳妥处理反渗透浓水,节约水资源越来越引人关注。目前来看,国内外普遍采用下列方法来处置反渗透浓水:
一是直接或间接排放,这种方法主要是把浓水直接排放到海洋、地表水体、市政污水管网中,或是采用深井灌注法直接排放到1300~2000米的地下,或是采用蒸发塘技术使浓水自然蒸发。这些处理方法操作简单,处理成本低。但这种方法也有许多不合理的地方,受海洋和地表水的纳污能力的限制,直接排放到市政污水管网中还需考虑浓水的腐蚀现象,深井灌注还要考虑当地的水文地质情况,防止当地地下水受到污染。
二是综合利用,可以将反渗透浓水用作城市绿化、道路清扫用水,在工业上可以用作除尘水、冲灰冲渣水等。在食品、制药行业中反渗透浓水还可进一步浓缩,提取盐或某些化工原料等。例如生产中将一级反渗透浓水用作发电机组冷却水的补充水,研究表明长时间运行的效果稳定、安全,既减少了污水排放又提高了经济效益。
2、焦化RO浓水处理技术
由于焦化反渗透浓水中含有许多对人体和环境危害较大的污染物,直接或间接排放不仅满足不了现阶段环保法规的要求而且存在巨大的潜在危险。浓水的综合利用对水质有较高要求,且回用水量相对于浓水产量来说比较小。所以探索反渗透浓水的综合处理技术,最大限度的回用浓水,使本就日益减少的水资源得到合理高效利用成为当前研究的重点.
    反渗透浓水的主要处理技术归纳起来主要有物理法、高级氧化法、正渗透法和膜蒸馏法等.物理法包括混凝沉淀法和活性炭吸附法。
混凝沉淀法:
是一种传统的水处理方法,被广泛运用。混凝沉淀处理流程包括投药、混合、反应及沉淀分离几个部分：首先是投药，混凝剂的配制与投加方法可分为干法投加和湿法投加两种。干法投加指把药剂直接投放到被处理的水中。干法投加劳动强度大，投配量较难控制，对搅拌机械设备要求高。目前，国内较少使用这种方法。湿法投加指先把药剂配成一定浓度的溶液，再投入被处理污水中。湿法投加工艺容易控制，投药均匀性也较好，可采用计量泵、水射器、虹吸定量投药等设备进行投加。再经混合，即当药剂投入污水后发生水解并产生异电荷胶体与水中胶体和悬浮物接触形成细小的絮凝体（俗称矾花）这一过程。混合过程大约在10~30s内完成。混合需要搅拌动力，搅拌动力可采用水力搅拌和机械搅拌两种，水力搅拌常用管道式、穿孔板式、涡流式混合等方法；机械式可采用变速搅拌和水泵混合槽等装置。到了反应阶段，当在混合反应设备内完成混合后，水中已经产生细小絮体，但还未达到自然沉降的粒度，反应设备的任务就是使小絮体逐渐絮凝成大絮体以便于沉淀。最后沉淀阶段废水经过加药、混合、反应后，完成絮凝过程，进入沉淀池进行泥水分离。沉淀池可采用平流、辐流、竖流、斜板等多种结果形式。缺点是维护管理较难，一般适用于污水厂的初级或二次沉淀池。而且去除COD效果较差，且产生了新的固废。
活性炭吸附法:
具有操作简单、效果显著的优点,也被广泛的运用到废水处理领域。研究表明，分别采用颗粒活性炭(GAC)和粉末活性炭(PAC)对比处理反渗透浓水,对COD 的去除率分别为88%和95%。颗粒活性炭的缺点是再污染严重情况下使用寿命很短。
高级氧化法:
原理是利用各种现有和外加条件,在废水中生成具有强氧化能力的基团,使水中的有机物氧化分解。对进水使用高级氧化法只能去除水中的有机物,对水中的硬度离子和盐分去除效果很低且含量和种类有比较严格的要求,普适性差,对渗透用膜的要求也比较苛刻,现阶段还需要进一步探索合适膜材料和驱动液。
正渗透法:
原理是采用比反渗透浓水浓度更高的液体为驱动液(通常为能容易分离的铵溶液),浓水中的水分子就会自发通过正渗透膜向驱动液一侧扩散,进而实现浓水的浓缩,研究表明利用5mol/L的糖溶液为驱动液采用正渗透技术处理浓盐水,研究表明,温度为50'C,产水通量为8.21kg/(m²·h)时,能截留浓水中99%的盐分,经过长时间(18h)的处理,平均产水率为76%。但是也存在较多问题，比如溶质与溶解物在反应器中进行长期积累，使得渗透压差不断降低，对膜通量产生影响。另外能耗较高以及膜污染较为严重，且低分子量污染截留量较低。
膜蒸馏技术:
近几年发展起来的新技术,是把膜技术和蒸发技术结合在一起,传质推动力是膜两侧的蒸汽压差。利用膜蒸馏技术对内蒙古某火电厂的反渗透浓水进行了中试验,试验效果很好。但膜蒸馏在投资、运行成本上，没有太大的优势，即使在厂区有余热利用的情况下，也没有优势。总结的结果，第一：膜材料成本较高，系统投资偏高，目前只能应用于某些特定的需求系统。第二：系统的运行成本偏高，尽管可以利用余热、太阳能、地热能等，工艺也可以做成四效、五效等，但是运行成本目前依然是劣势。第三：系统的无机结垢、有机污染等依然也制约着膜蒸馏技术的推广。
3、行业客户需求：
焦化废水一直是业界公认的难处理废水，目前采用深度膜组过滤回用系统，这样虽然解决了废水回用的难题，但是又带过来了新的问题，主要集中在纳滤和反渗透的浓水处理上。尤其是反渗透浓水，往往伴随着高COD、高氯离子、高氟离子、高总氮、高总氰等不利因素。
废水处理需要满足以下几点：
1、高效、稳定的去除RO浓水中的COD。
2、一次投资费用低、运行费用低、设备操作维护方便。
3、工艺先进可靠、无二次污染。
4、海普定制化工艺简介：
江苏海普功能材料有限公司地处苏州工业园区，是一家以特种吸附剂、催化剂为核心技术，配套应用工艺开发、技术服务、工程实施等，为客户解决相关环保难题的国家高新技术企业。海普的技术团队分别于2013年、2015年获得苏州工业园区领军人才奖，2015年获得姑苏领军人才奖，江苏海普功能材料有限公司于2015年、2018年连续两次被评为国家高新技术企业，2018获批为苏州市吸附与催化功能纳米材料工程技术研究中心。江苏海普功能材料有限公司在吸附材料处理方面具有领先的技术水平，配套的吸附处理工艺高效、稳定，为国内多家行业龙头企业解决了多项环保难题。
海普吸附工艺的原理是利用我公司开发的特种吸附材料对要去除的组分或物质进行选择性吸附，当吸附饱和时，再利用特定的脱附剂对吸附材料进行脱附处理，使吸附材料得以再生，如此不断循环进行，吸附法处理废水常规工艺见下图。

1. 案例介绍

本新建废水吸附处理设施的总设计处理规模为400m³/d，废水为高含量COD废水，达不到排放要求，影响企业的稳定生产。海普对该废水进行了定制化的工艺设计，废水处理效果如下表。

	COD含量(mg/L)	水量 （m3/d）
吸附进水	784	400
吸附出水	232	400

从实验结果来看，原水过滤液经特种吸附剂吸附处理后出水无色，COD去除效率可达到70%。达到客户的要求。
吸附法的优点：
1.深度去除废水中的COD；
2.采用特种改性的吸附材料，吸附容量大，设备投资少，运行费用低；
3.工艺流程简单，可实现全程自动化操作，操作维护方便。
4.可实现多层布置，占地面积小，安装周期短。