Actualmente, el proceso principal para el tratamiento avanzado de aguas residuales de alta-salinidad procedentes de plantas químicas de carbón es la cristalización por evaporación. La cristalización por evaporación es cara: la evaporación multiefecto cuesta 60 RMB/t y el tratamiento MVR cuesta 40 RMB/t. Para ahorrar costos y utilizar plenamente los recursos hídricos, las empresas generalmente implementan un proceso de pretratamiento de concentración y reducción de volumen antes de que las aguas residuales ingresen al evaporador, aumentando la concentración de sal al 7% ~ 10% o más para minimizar la cantidad de agua que ingresa al cristalizador del evaporador. Actualmente, los procesos de pretratamiento de concentración y reducción de volumen más maduros utilizados en proyectos de ingeniería nacionales incluyen: membranas de ósmosis inversa de alta-eficiencia, membranas vibratorias, membranas de ósmosis inversa de tubo de disco, membranas ED y membranas bipolares.
La tecnología de concentración de membrana de ósmosis inversa de alta-eficiencia se originó a partir de la tecnología de Arquette Corporation en los Estados Unidos y se ha ido introduciendo gradualmente en la práctica de la ingeniería nacional. Los principales procesos incluyen: filtración de alta-eficiencia + eliminación profunda de iones multivalentes + desgasificación + ósmosis inversa de alta-eficiencia.
La concentración de membranas de ósmosis inversa de alta-eficiencia es esencialmente tecnología de ósmosis inversa, simplemente una optimización e innovación de los parámetros del proceso. Por tanto, su relación de concentración está limitada por los parámetros de la propia membrana de ósmosis inversa. Por ejemplo, el uso de una membrana de desalinización de agua de mar puede concentrar la sal hasta aproximadamente un 7%. Las diferencias clave entre la ósmosis inversa de alta-eficiencia y la ósmosis inversa convencional son las siguientes:
1. Eliminación profunda mejorada de iones multivalentes para reducir la contaminación de la membrana;
2. Acidificación y desgasificación antes del ajuste de alcalinidad para reducir la alcalinidad de los carbonatos y evitar la formación de incrustaciones de carbonatos;
3. Operación a un pH alto (pH=11) para reducir la contaminación de la membrana por materia orgánica, sílice y microorganismos, aumentando así el rendimiento del permeado.
La tecnología de membranas de ósmosis inversa de alta-eficiencia tiene requisitos de pretratamiento mucho más estrictos que la ósmosis inversa convencional, especialmente en la eliminación de iones metálicos inorgánicos multivalentes. Además del ablandamiento químico convencional para eliminar la dureza y otros iones de alta-valencia, emplea resinas de intercambio iónico especiales (resinas de intercambio catiónico débilmente ácidas) para la eliminación profunda de iones multivalentes, convirtiendo las sales en sales de sodio altamente solubles. Además, al reducir la alcalinidad de los carbonatos, la acidificación y la desgasificación eliminan el dióxido de carbono, evitando la formación de carbonatos durante el ajuste de la alcalinidad y reduciendo la tendencia a la formación de incrustaciones de carbonatos.
Los procesos de membrana de ósmosis inversa (RO) de alta-eficiencia funcionan a un pH alto, lo que aumenta la solubilidad de la materia orgánica a través de la saponificación y el silicio, lo que reduce la contaminación de la membrana. El funcionamiento con pH alto también reduce la actividad microbiana y la contaminación, mitigando la obstrucción de la membrana.
Aplicabilidad de procesos de membranas de ósmosis inversa de alta-eficiencia en la industria química del carbón: el proceso es esencialmente ósmosis inversa, que utiliza elementos de membrana enrollados en espiral- disponibles comercialmente. La tecnología principal es reducir la materia orgánica, el silicio y las incrustaciones microbianas mediante un funcionamiento con pH alto. Es importante tener en cuenta que la teoría del ensuciamiento de las membranas también se aplica a los procesos de membranas de ósmosis inversa de alta-eficiencia. La contaminación no se debe únicamente a la capa de torta de filtración formada por materia insoluble en la superficie de la membrana; Los contaminantes disueltos pueden causar contaminación irreversible de la membrana mediante adsorción y otros mecanismos. Además, la materia orgánica de diferentes pesos moleculares puede causar distintos grados de contaminación de la membrana, lo que hace que el control de la materia orgánica en el agua de alimentación sea crucial. Para las membranas compuestas de poliamida convencionales, aunque su resistencia a los álcalis es mejor que la de las membranas de acetato de celulosa, controlar el pH del agua de alimentación sigue siendo fundamental; no debe exceder los 11.
En el caso de las aguas residuales de alta-salinidad procedentes de las industrias químicas del carbón, el control del proceso clave a la hora de seleccionar membranas de ósmosis inversa de alta-eficiencia sigue residiendo en los procesos de pretratamiento adecuados. Se deben adoptar medidas de control de la concentración de materia orgánica para reducir la concentración de materia orgánica, especialmente reduciendo la materia orgánica de la serie del benceno a niveles extremadamente bajos mediante oxidación; También es necesario un ablandamiento profundo de las aguas residuales y una eliminación profunda de los iones multivalentes.