【www.szxqccs.com南京纯水设备】高盐废水“零排放”是当今很多企业需求面临的十分严峻的环保问题，而离子膜电渗析由于其共同的分别机制可以完成高盐废水中无机盐的分别、浓缩和资源化应用，从而完成水和盐的回收应用。

本文综述了离子膜电渗析目前在高盐废水“零排放”盐浓缩工艺中的应用状况；瞻望了电渗析在高盐高COD废水中的应用前景以及新型的电渗析技术如选择性电渗析和双极膜电渗析在混盐分别和盐的资源化应用中的机遇；同时指出离子膜电渗析在大范围应用中仍存在很多应战，如离子膜性能的进步、电渗析工艺的优化和电渗析设备的投资本钱和能耗如何降低。本文将为高盐废水“零排放”提供新思绪，同时为离子膜电渗析在高盐废水“零排放”中的范围化应用奠定根底。

随着我国工业化进程的加速推进，在煤转化、火电厂脱硫、印染、造纸、化工和农药及石油、自然气的采集加工等消费范畴通常会产生大量的高盐废水，多含 Cl-、SO42-、Na+、Ca2+等盐类物质，其总含盐量高于1%。南京纯水设备这种高盐废水对环境的危害远远高于城市生活污水，但由于治污本钱较高、环保监管难，其无序排放不只会构成环境污染，还会惹起土壤的盐碱化。

以煤化工为例，煤在转化过程中每年会产生10亿吨的含盐废水，主要以高浓度煤气洗濯废水为主，还包括焦化废水、煤气化黑水、煤直接/间接液化废水和合成气转化催化剂制备过程中产生的废水。我国水资源远低于世界均匀程度，而煤炭资源与水资源呈逆向散布，约70%的煤矿资源散布在水资源匮乏的地域，作为煤化工展开主体的新疆、内蒙古、山西和陕西，其水煤比仅为1∶22、1∶30、1∶45和1∶7，水资源目前已成为煤化工展开的首要约束指标。

随着 2015年4月“水十条”法规的发布，国度对这类高盐废水的处置提出了更高的央求，并制定造纸、焦化、氮肥、有色金属、印染、农副食品加工、原料药制造、制革、农药、电镀等行业专项管理计划，施行清洁化改造，努力完成废水“零排放”方式对废水中的无机盐加以综合应用，以减少对环境的危害和完成资源的循环应用。

目前，高盐废水“零排放”处置工艺流程主要包括预处置过程、生化处置过程、超滤+反浸透（RO）、盐浓缩单元、蒸发结晶。与传统的达标排放工艺流程相比，“零排放”和蒸发结晶是高盐废水管理新形势下的工艺需求。传统的达标排放对水的回收率为50%～60%，此时废水中含盐水总溶解固体 （TDS） 通常为4000～50000mg/L。为完成废水 “零排放”，在蒸发结晶工艺之前通常会设计盐浓缩工艺，完成废水的减量化，降低过程能耗和本钱。因而，针对高盐废水的盐浓缩技术研讨成为学术界和工业界的关注热点。

工业上主流的盐浓缩技术主要包括高压反浸透（HPRO）、正浸透 （FO）、膜蒸馏 （MD） 和离子膜电渗析（ED）。离子膜电渗析是经过阴阳膜穿插排列的膜对组合，在直流电场的作用下，应用离子膜对反离子的高选择透过性，可完成离子型化合物的分别、淡化和浓缩。

近年来，电渗析在电厂脱硫、电镀和印染等高盐废水范畴得到了普遍的应用，并获得了一定的效果。此外，在含高COD 和高盐的废水 （如煤化工废水和制药废水）处置中，很多学者和企业也开端应用电渗析的办法来处置，首先完成 COD 与盐的分别，再对分别出来的盐中止浓缩回用。关于煤化工高盐废水浓缩后产生的盐，其组分主要为氯化钠和Na₂SO₄的混盐。该类混盐的价值通常较低，因而可经过双极膜电渗析将其转化为相应的酸和碱，从而进步盐的价值。因而，本文将细致引见离子膜电渗析相关过程在高盐废水“零排放”中的应用、机遇与应战。

1 ED在高盐废水“零排放”中的应用

1.1 ED在盐浓缩工艺中的应用

ED作为一种高效的盐浓缩技术，目前已被普遍应用于高盐废水的浓缩过程当中，以完成高盐废水中水和盐的回收和应用。为了降低盐浓缩工艺的能耗和进步水的回收率，ED通常会和反浸透（RO） 中止集成或耦合，充沛发挥各自的优势。南京实验室纯水设备经过对单个 ED、ED-RO 简单集成和 ED￾RO循环集成中止比拟发现，当产水盐浓度为350mg/kg时，进水盐浓度低于3000mg/kg，则ED￾RO简单集成过程比单个ED过程更节能，且随着进水盐浓度的降低，节能效果越明显；进水盐浓度在3000～6000mg/kg 之间时，单个 ED 过程与 ED-RO简单集成能耗相当。当进水盐浓度为 3000mg/kg，RO 水回收率控制在 50% 时，产水盐浓度低于300mg/kg，则ED-RO简单集成过程比单个ED过程更节能；产水盐浓度在 300～1000mg/kg 之间，则单个 ED 过程比 ED-RO 简单集成过程比节能。对ED-RO循环集成过程，ED能耗相关于简单集成过程有明显降低，这是由于在循环集成过程中大量的水是从RO过程中产出。相应地，ED-RO循环集成过程中 RO 能耗相关于简单集成过程较高。

此外，当对产水纯度央求更高时，ED-RO循环集成过程比ED-RO简单集成更具有优势；假定对产水纯度没有过高央求时，ED-RO循环集成过程并不一定比ED-RO简单集成更具有优势。因而，在理论消费过程中，应综合思索进水盐浓度和对产水盐浓度的央求去优选单个ED、ED-RO简单集成和ED-RO循环集成过程中的一种，充沛发挥电渗析的优势，以抵达整个过程最优的处置效果和最低的运转本钱。

1.2 ED在不同操作方式下的应用

在盐浓缩过程中ED的操作方式普通可分为间歇式、溢流式和连续式。在连续式操作过程中，料液只经过 ED 膜堆一次即排出。理论运用时，为了增加料液的脱盐率，可采用多级式操作方式。由于多级式操作方式需求大量的膜堆，所以多级连续式ED过程比拟适合工业化大范围运用。南京纯水设备间歇式批次处置普通适合小范围运用，操作过程中待脱盐的料液在膜堆中不时循环，直至抵达脱盐央求再排出，改换新的料液。溢流式操作方式中，待脱盐料液连续循环经过膜堆，浓缩液由于储罐体积较小，所以ED浓缩一定时间后浓缩液储罐会产生溢流，同时盐浓度逐步增高，直至抵达所需的值。溢流式操作方式普通适合中型或大型范围的应用。在研讨ED浓缩RO浓水时，先经过间歇式批次操作优化操作参数，再经过溢流式操作方式中止长期运转，考证浓缩过程的稳定性。

在长期运转过程中可经过酸化 RO 浓水和 ED 浓水来降低膜污染，保证膜堆的稳定运转。同时，结果标明RO-ED集成系统可完成高达95%的水回收率。此外，对ED浓缩RO浓水也中止了经济衡算，得出操作费用可低至0.19EUR/m3，标明ED处置RO浓水是可行的，具有较高的经济效益。针对ED浓缩RO浓水的效果和能耗问题，经过溢流式操作方式展开了相应的研讨，得出ED浓缩性能与进料温度和操作电流密度有关，温度越低，电流密度越高，ED浓缩性能越好，但是能耗会有一定的增加。在最佳操作条件下，即电流密度为350A/m2，NaCl 浓度可浓缩至185g/L，能耗仅为0.12kW · h/kgNaCl。

除了溢流式操作方式能够完成较高的浓缩性能外，间歇式操作也能够完成很高的 ED 浓缩性能。经过小试的间歇式多级操作方式对RO浓水中止浓缩制盐。研讨结果标明运用日本商品化的AMX/CMX膜，经过间歇式一级、二级和三级ED可将105g/L的RO浓水分别浓缩至225g/L、250g/L和271g/L，整个过程能够完成67.8%的水回收率和 72.5% 的脱盐率；运用德国商品化的 FAS/FKS膜，经过间歇式四级ED可以将105g/L的RO浓水分别浓缩至202g/L，这是由于德国膜相关于日本膜对离子的选择透过才干较差，同离子透露相比照较严重。

针对RO浓水中有多价离子（Ca2+、Mg2+和SO42-） 存在的问题，设计了间歇式选择性电渗析 （SED） +间歇式两级ED方式对RO浓水中止浓缩，以期完成更高纯度的浓盐水。经过SED先对电导率为60mS/cm的RO浓水中止处置，得到高纯度的 NaCl 溶液的电导率为42.4mS/cm，脱盐率为70%，水回收率可抵达90%；经过ED对SED浓缩液中止再次浓缩，将NaCl溶液的电导率进步至73.2mS/cm，水回收率为86%，再通 过 二 级 ED 进 一 步 浓 缩 ， 电 导 率 可 提 高 至105mS/cm，水回收率为82%。此外，经过间歇性 ED 对电池行业产生的 Li2SO4废水中止了浓缩，先调查了ED进料浓淡水体积比对浓缩性能的影响，结果发现随着淡化室体积的增加，ED浓缩性能逐步进步，即浓缩室和淡化室初始体积比从1∶1变化至1∶10时，浓缩液最终固含量能够从9.2%增加至15.8%，浓缩性能显著进步。当体积比为1∶10时，浓缩后期浓缩液固含量不时坚持在15.8%左右，很难进一步进步，因而又调查了间歇式多级ED 对 Li2SO4废水浓缩性能的影响。南京实验室纯水设备将一级电渗析的浓水分为两股（即二级电渗析的初始淡化液和浓缩液）通入到二级电渗析中止浓缩，整个浓缩过程浓淡室浓度差均坚持在较低的值，会降低电渗析过程的水迁移，利于电渗析的浓缩过程。结果标明，经过二级 ED 可将 Li2SO4的含量进一步进步至 17.4%。因而，ED 在采用间歇式操作方式时，可经过采用多级操作方式来降低电渗析浓缩过程中浓淡室的浓度差，从而降低电渗析过程中的水迁移，完成电渗析过程较高的浓缩性能，将浓缩液的盐含量尽可能的进步。

目前 ED 在国内已胜利应用于火电厂脱硫废水、电镀废水、造纸废水、印染废水、煤化工废水、石油化工废水和制药废水等范畴产生的高盐废水的“零排放”。

随着ED技术的不时展开，ED在国内已获得了一定范围的应用。但是目前ED的应用大多局限于高盐废水的浓缩，在高 COD 高盐废水的分别与浓缩方面 （即先完成 COD 与盐的分别，再对盐中止浓缩）目前还是空白。此外，高盐废水浓缩后产生的高浓度盐溶液，目前常规办法是将其蒸发得到固体盐作为工业盐或直接填满处置，糜费了大量的盐资源。双极膜电渗析 （BMED） 可完成盐的在线转化，制备出相应的酸和碱，大幅进步盐的应用价值。因而，在这些空白市场上，ED或BMED存在着很多的机遇。

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