中國經(jīng)濟的高速發(fā)展和工業(yè)化的大幅推進,，對水資源的需求量越來越大,，國內(nèi)本就不足的水資源更顯緊張,。為了緩解國內(nèi)水資源的緊缺局面，國家提出了節(jié)約用水,、廢水資源化與回用,、水資源的合理利用與保護3條應(yīng)對措施,。石油化工作為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)具有重要的地位，同時也是用水大戶,，并且很多石化企業(yè)都是建在干旱或缺水地區(qū),，水資源不足已成為制約這些企業(yè)擴大生產(chǎn)的因素之一，所以石化企業(yè)推行廢水資源化與回用更是迫在眉睫,。

電滲析（ED）是以電位差為推動力并利用離子交換膜的選擇透過性將電解質(zhì)從溶液中分離出來的一種膜分離技術(shù),。電滲析技術(shù)的研究始于1903年的德國，工業(yè)化始于20世紀50年代,，至今已廣泛應(yīng)用于海水淡化,、造紙工業(yè)廢水處理、電鍍廢水處理,、醫(yī)藥廢水處理和食品工業(yè)的濃縮精制工序,。

采用電滲析技術(shù)對某石化污水處理廠達標排放的污水進行深度處理中試實驗研究，以驗證出水水質(zhì)是否能夠達到廠內(nèi)循環(huán)水補水水質(zhì)標準,，為后續(xù)廢水資源化與回用做準備,。

1實驗部分

1.1原水水質(zhì)和循環(huán)水補水指標

該石化污水處理廠采用復(fù)合水解+活性污泥+臭氧氧化池+BAF+濾池工藝處理生產(chǎn)、生活廢水,，處理后出水水質(zhì)較好,，部分指標可達*排放標準的要求。其水質(zhì)和循環(huán)水補水指標見表1,。

由表1可以看出,，原水中只有pH、總鐵,、總硬度,、氯離子和TDS未達到循環(huán)水補水的水質(zhì)標準，而且其中的pH和總鐵與循環(huán)水補水的水質(zhì)標準相差很小,，所以實驗重點是降低原水中的總硬度,、氯離子和TDS。

1.2實驗工藝

實驗工藝流程如圖1所示,。

圖1實驗工藝流程

1.3工藝說明

原水即污水處理廠出水首先進入調(diào)節(jié)水箱內(nèi)，由于原水的總硬度較高,，需要在調(diào)節(jié)水箱中投加少量的鹽酸調(diào)節(jié)pH,，防止結(jié)垢性離子結(jié)晶析出污堵膜脫鹽設(shè)備。調(diào)節(jié)水箱出水由泵增壓（0.2MPa）進入精濾器過濾（5μm）,，以防止顆粒物質(zhì)對電滲析設(shè)備膜片的影響,。精濾器出水進入JR－EDR電滲析脫鹽設(shè)備進行脫鹽，該設(shè)備為北京京潤新技術(shù)發(fā)展有限責(zé)任公司的技術(shù),，具有對進水水質(zhì)要求寬泛,、抗污染性強,、設(shè)備投資低、回水率高等特點,，脫鹽設(shè)備產(chǎn)水即為zui終產(chǎn)水,。工藝前后分別設(shè)1個取樣點，定時取樣檢測,。

1.3.1JR-EDR技術(shù)原理

JR-EDR電滲析除鹽原理如圖2所示,。在陰極和陽極之間交替安裝一系列陽離子交換膜和陰離子交換膜，并用特制隔板隔開,，隔板內(nèi)有水流通道,。通電后，當(dāng)有水流通過時,，水中帶正電的離子向陰極移動,，帶負電的離子向陽極移動，此時由于陰離子不能透過陽膜,、陽離子不能透過陰膜,，便在各水流通道中交替形成濃水室與淡水室，收集淡水室出水即為產(chǎn)品水,。

圖2JR-EDR電滲析除鹽原理

1.3.2JR-EDR脫鹽設(shè)備參數(shù)

JR-EDR脫鹽設(shè)備參數(shù)：膜材質(zhì),，耐污染型離子交換復(fù)合膜；電極材料,，鈦涂釕板式電極,；脫鹽率，設(shè)計系統(tǒng)脫鹽率為50％,；流量,，1m3/h；產(chǎn)清水量,，0.5m3/h,。采用頻繁倒極的運行方式，可有效解決電滲析設(shè)備濃差極化的問題,，便于設(shè)備連續(xù)運行〔2〕,。

2結(jié)果與討論

實驗裝置連續(xù)運行5d，進水pH控制在5~7,，電壓控制在40~60V,，每天采樣并測試3次，分別測定總硬度,、氯離子和電導(dǎo)率,，數(shù)據(jù)取3次測試數(shù)據(jù)的平均值。

2.1總硬度的去除效果

循環(huán)水系統(tǒng)很容易結(jié)垢，經(jīng)分析,，其中的水垢主要是碳酸鈣垢,，其次是磷酸鈣垢和硅酸鎂垢。要控制循環(huán)水系統(tǒng)結(jié)水垢,，就必須降低循環(huán)水中的鈣,、鎂離子，即降低循環(huán)水的硬度,。中試實驗中電滲析系統(tǒng)對原水總硬度的去除效果見圖3,。

圖3電滲析系統(tǒng)對原水總硬度的去除效果

由圖3可知，實驗進水總硬度較穩(wěn)定,，保持在350~400mg/L,，平均值為388.8mg/L。,，經(jīng)頻繁倒極式電滲析脫鹽設(shè)備處理后,，出水總硬度整體低于50mg/L，平均值為27.4mg/L,，總硬度去除率整體在90%以上,，平均總硬度去除率為93.1%。對照表1可知,，出水總硬度大大低于循環(huán)水補水標準的150mg/L,。

2.2氯離子的去除效果

在循環(huán)水重復(fù)使用中為了抑制微生物的滋生，通常會添加一定量的殺菌劑,，而大多殺菌劑溶于水后會有氯離子產(chǎn)生,，氯離子大量存在時，極易引起金屬管道腐蝕,。點蝕便是多由氯離子與鐵形成腐蝕電池引起的,，且該反應(yīng)屬于自催化反應(yīng)，如果不注意幾個月內(nèi)即能穿透金屬管壁,。循環(huán)水中的氯離子越多腐蝕性越大,，所以要降低循環(huán)水系統(tǒng)的腐蝕，必須盡量降低循環(huán)水中的氯離子含量,。中試實驗中電滲析系統(tǒng)對原水氯離子的去除效果見圖4,。

圖4電滲析系統(tǒng)對原水氯離子的去除效果

由圖4可知，實驗進水中氯離子多在450mg/L左右,，平均值為449mg/L,。經(jīng)頻繁倒極式電滲析脫鹽設(shè)備處理后，出水氯離子均低于50mg/L,，平均值為28.4mg/L，氯離子去除率比較穩(wěn)定，均大于90%,，平均氯離子去除率為93.8%,。對照表1可知，處理后水中氯離子含量僅為循環(huán)水補水標準的1/10,，完夠回用于循環(huán)水系統(tǒng),。

2.3電導(dǎo)率的去除效果

TDS是指溶解在水中的無機鹽和有機物的總稱，水中的TDS越大,，說明水中雜質(zhì)越多,。水中的電導(dǎo)率與TDS呈正比關(guān)系，系數(shù)約為0.7,，即水中1μS/cm的電導(dǎo)率相當(dāng)于0.7mg/L的TDS,，所以通常通過測試電導(dǎo)率來估計TDS。當(dāng)循環(huán)水中的電導(dǎo)率＞1500μS/cm時,，系統(tǒng)便開始結(jié)垢,，且電導(dǎo)率越大結(jié)垢越嚴重，為防止循環(huán)水系統(tǒng)結(jié)垢,，必須降低循環(huán)水的電導(dǎo)率,。中試實驗中電滲析系統(tǒng)對原水電導(dǎo)率的去除效果見圖5。

圖5電滲析系統(tǒng)對原水電導(dǎo)率的去除效果

由圖5可知：進水電導(dǎo)率比較高且波動較大,，在1500~2200μS/cm,，平均值為1945.7μS/cm，已經(jīng)超過1500μS/cm的結(jié)垢條件,。經(jīng)過頻繁倒極式電滲析脫鹽設(shè)備脫鹽處理后,，出水電導(dǎo)率穩(wěn)定在500μS/cm以下，平均值為302.9μS/cm,，電導(dǎo)率去除率稍低但也都在80%以上,，平均電導(dǎo)率去除率為84.6%。將電導(dǎo)率折算為TDS,，則出水TDS平均為210mg/L,，對照表1可知，其僅為循環(huán)水補水標準的1/5,，*符合循環(huán)水水質(zhì)指標,。

3運行成本分析

運行成本主要為水泵及電滲析設(shè)備的電耗和化學(xué)藥品消耗。根據(jù)實驗時間和電表字數(shù)折合處理噸水消耗電量約為1.2kW˙h/m3,，鑒于水泵流量為1.6m3/h,，而實際實驗時有0.6t進水分流至污水池，未處理,，所以實驗系統(tǒng)實際耗電量約為0.7kW˙h/m3,；30%鹽酸的消耗量為0.16kg/m3。電費按0.6元/（kW˙h）計，30%鹽酸按0.8元/kg計,，則直接運行成本：電費＋鹽酸費用＝0.42+0.13=0.55元/t,。

4結(jié)論

采用頻繁倒極式電滲析設(shè)備處理某石化污水處理廠達標排放的污水，5d的連續(xù)中試實驗結(jié)果表明：

（1）該方法能有效地降低原水中的總硬度,、氯離子和電導(dǎo)率,，其去除率分別為93.1%、93.8%和84.6%,，出水總硬度,、氯離子和電導(dǎo)率分別僅為27.4、28.4mg/L和302.9μS/cm,，*達到循環(huán)水補水水質(zhì)標準,。

（2）運行成本分析顯示：采用電滲析處理石化污水處理廠出水回用于循環(huán)水補水系統(tǒng)的運行成本僅為0.55元/t，遠低于自來水價格,。這說明該石化公司采用電滲析技術(shù)處理達標污水回用于循環(huán)水系統(tǒng)在技術(shù)和經(jīng)濟上均可行,，同時也為其他石化企業(yè)廢水資源化及回用提供了參考。