扩散渗析—电渗析技术在酸性除尘废水的处理及资源回用中的研究

作     者：王元勋 

作者单位：兰州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：魏怡;张鹏云

授予年度：2022年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：扩散渗析 电渗析 除尘废水 雾化超重力技术 

摘      要：随着工业的发展,工业用水量快速增长,废水的资源化利用能够有效缓解供水压力,促进水资源可持续发展。石油化工催化剂生产过程中会在焙烧转炉段产生含有大量细颗粒物和氮氧化物的烟气,雾化超重力除尘技术对该烟气有很好地净化效果。在烟气处理过程中产生的废水具有酸性强和金属离子浓度高的特点,采用传统的化学沉淀法处理该废水,药剂消耗量大且无法回收其中资源。本论文利用扩散渗析和电渗析技术对该废水进行处理。首先,考察扩散渗析技术回收除尘废水中酸资源的效果,并采用化学沉淀法去除扩散渗析残液中的金属离子,利用电渗析技术对化学沉淀法处理后产生的高盐废水进行脱盐并浓缩。其次,将电渗析装置处理后的低浓度含盐水回用于除尘工艺,并对其除尘效果进行分析。最后,对整体工艺的水量平衡进行分析与设计,并对该工艺的经济效益进行计算。研究结果表明,利用扩散渗析技术能够对废水中的酸盐进行有效分离,实现废酸回收。当废水流量为0.3 L/h,废水与纯水流量比1:3为时,废水中93%的硝酸被回收,金属离子截留率均在90%以上,回收酸液中的Ni和Fe浓度均低于100 mg/L,满足回用要求。采用化学沉淀法处理残液,金属离子去除率能够达到99%以上,将金属沉淀过滤后,高盐废水含盐量为10.5%。利用电渗析技术能够有效实现高盐废水脱盐浓缩,采用将高盐废水一次性加入水箱处理的循环运行模式,当膜对电压为1.2 V,流量为90 L/h,流量比为3:4时,电渗析装置可将高盐废水处理至含盐量低于10 g/L,运行能耗为24.21kw·h/m。在雾化超重力除尘装置运行过程中,含盐水的含盐量对其雾化效果无明显影响。将含盐水回用于除尘装置时,随着其盐浓度从0 g/L升高至50 g/L,亲水性粉尘的去除效率有所提高,由95%提高至98%;当其盐浓度高于10 g/L时,疏水性粉尘的去除效率呈下降趋势,从67%逐渐降低至47%。该研究结果验证了将一定浓度含盐水回用于除尘工艺的可行性。对扩散渗析和电渗析技术在酸性除尘废水回用中的水量平衡进行分析,当回用水含盐量为10 g/L时,废水处理工艺运行效果最佳。废水经扩散渗析装置处理后,酸浓度大幅度降低,利用化学沉淀法对其处理的药剂消耗量较原废水直接处理减少49%。利用电渗析装置处理高盐废水,并将产生的的低浓度含盐水回用,可节约除尘系统55%的用水量。