摘要：为进一步改善焦化废水处理现状，通过反渗透工艺处理焦化废水试验，对反渗透进水SDI、反渗透系统脱盐率、反渗透系统产水水质和反渗透系统标准化产水等进行分析。结果表明，采用反渗透工艺后，废水处理效果显著提升，可以维持焦化废水处理系统长期稳定运行状态，有利于节约生产成本，符合环境污染控制和保护要求。
关键词：反渗透工艺,焦化废水,工艺处理
0引言
焦化废水主要指生产焦炭等产品过程产生的废水，其中蕴含多种不良物质，容易对自然生态环境造成一定威胁，也不利于人体健康。焦化废水中主要涉及到有机污染物和无机污染物，其中，蒸氨废水的含量较高，且应用普通处理方法无法稀释和处理。因此，传统的焦化废水处理系统已经无法满足环境保护政策的根本需要。本实验基于相关实验内容，利用反渗透工艺处理方法深度处理焦化废水，致力于减轻焦化废水对环境的污染影响程度。
1实验方案设计
1.1实验流程设计
反渗透工艺处理实验涉及到DOW FILMTECTM BW30-365-FR膜元件，其主要参数如表1所示。
基于反渗透工艺处理实验，设计具体的反渗透工艺处理实验流程，如图1所示。首先，焦化废水进入调节池，利用加入的酸性物质中和焦化废水的酸、碱性性质，将中和后的焦化废水引入气浮池，利用气浮池的微气泡吸附焦化废水的油质。其次，将中和、去油后的焦化废水通入水解酸化池，处理难生物降解物质，保证自然生物可以降解该物质，再将其投入缺氧池、好氧池，利用搅拌机反硝化焦化废水，保证其被生化降解。最后，将处理后的焦化废水投入膜池，做泥水分离处理，致力于脱去焦化废水的盐类物质。经过上述环节，得到被处理、对环境污染程度较小的物质。
1.2原水水质与运行参数设计
根据反渗透工艺处理焦化废水实验，选取能源煤化有限公司的废水作为原材料，其水质情况如表2所示。
记录上述数据后，进行为期90 d的实验，废水在DOW FILMTECTM BW30-365-FR膜元件反应器的平均停留时间为55～78 h，其中，在水解酸化池的平均停留时间为15～24 h，在缺氧池的平均停留时间为16～24 h，在好氧池的平均停留时间为24～30 h。在实验过程中，焦化废水混合液的悬浮固体浓度始终控制在8～10 g/L，焦化废水的水质变化情况如表3所示。通过表3数据可以发现，焦化废水的水质情况转好，pH值得到控制、中和，挥发酚、氰化物和油等物质的含量得到降低，说明焦化废水的处理效果较好。
2实验结果分析
2.1反渗透进水SDI分析
基于反渗透工艺处理焦化废水实验，SDI（公式中用ISD表示）主要指焦化废水的污染指数，该数值越小，说明焦化废水的污染程度越小，也说明反渗透工艺处理效果越强。在实验过程中，向Φ45 mm的0.45μm反渗透微孔滤膜上增加被测定焦化废水，利用反渗透微孔滤膜过滤不同阶段出的焦化废水，记录对应的过滤时间，按以下公式计算SDI（在公式中将其表达为“ISD”）数值：
式中：ISD，15为采用15 min反渗透焦化废水的污染指数；T0为滤得500 mL焦化废水需要的时间；Tt为15min后滤出500 mL焦化废水需要的时间。通过计算各个时间段的焦化废水SDI数值，得到数值变化曲线，如图2所示。
通过分析图2的数据可以发现，反渗透工艺进水SDI最大值为4.33，最小值为1.62。在调试阶段，焦化废水容易受到系统稳定性的影响，无法保持稳定的进水SDI数值变化状态。同时，分析反渗透工艺流程在25～37 d时间区间可以发现，进水SDI数值变化趋势也十分激烈，其主要原因是生化产水水质出现偏差，该时间范围内，焦化废水还没有经过蒸氨处理，其中还蕴含诸多不良物质。反渗透工艺流程在37～45 d时间区间内，进水SDI数值变化趋势逐渐趋于稳定，说明焦化废水已经得到处理。综合分析图2的数据发现，80％的时间范围内焦化废水SDI数值＜3，说明反渗透工艺的膜通量对焦化废水SDI数值影响力度较小。
2.2反渗透系统脱盐率分析
为分析反渗透工艺处理焦化废水实验的脱盐情况，控制记录时间间隔为1h。纵观脱盐过程，进焦化废水通量维持在400L/h的时间为55 h，进焦化废水通量维持在500L/h的时间为120 h，进焦化废水通量维持在600 L/h的时间为77 h，如图3所示。
通过分析图3的数据可以发现，反渗透进焦化废水通量为600 L/h时，脱盐率最高，维持在98％左右。反渗透进焦化废水通量为400 L/h时，脱盐率最低，处于92％～97％之间。同时，在运行0～12 h之间，脱盐率变化趋势十分激烈，其主要原因是受进出水水压的影响，12 h之后，脱盐率变化趋势基本趋于稳定状态。消除进出水水压因素的影响，伴随时间的推移，反渗透进焦化废水通量较大，脱盐率也越高，说明二者属于正相关关系[1]。
2.3反渗透系统产水水质分析
为分析反渗透系统产水水质的基本情况，调查反渗透工艺处理焦化废水实验膜池处理后的焦化废水质量情况，以CODcr、挥发酚、氨氮、硫化物的含量为具体检测对象，检测结果如表4所示。
通过分析表4数据可以发现，CODcr、挥发酚和氨氮的去除率已经达到90％左右，分析整个实验过程发现，实验过程没有出现明显进出水拥堵情况，说明反渗透系统产水水质情况较好，各项数值处于均衡状态，可以实现预期目标，符合焦化废水反渗透系统产水处理要求[2]。同时，经过膜池处理后，焦化废水的质量达到预期目的，不仅可以将其释放，而且可以将其应用于锅炉回用水，有利于节约生产成本，进一步提升反渗透工艺处理焦化废水的效果，符合工艺处理需求和发展方向。
2.4反渗透系统标准化产水分析
为分析反渗透系统标准化产水情况，应用陶氏反渗透膜产水标准化程序对反渗透系统产水情况进行标准化分析和探究，得到的标准化产水情况，如图4所示。
通过分析图4的数据可以发现，在反渗透工艺处理焦化废水实验过程中，反渗透工艺系统的运行状态比较稳定，产水量集中处于0.2～0.4 m3/h流量区间，反渗透工艺流程系统运行几乎没有出现污堵的情况，说明反渗透工艺处理焦化废水实验过程比较稳定。通过实验可以获取质量较高的焦化废水，有利于提升焦化废水处理效率，满足反渗透工艺处理实际需求，进一步改善焦化废水处理现状[3]。
3结语
基于反渗透工艺处理焦化废水实验，通过分析反渗透进水SDI、反渗透系统脱盐率、反渗透系统产水水质和反渗透系统标准化产水等基本情况，表明反渗透工艺处理流程具有运行稳定、效率较高等优势，借助此方法排出的焦化废水符合环境保护的根本标准，满足自然生态的根本需求。同时，通过实验研究，得到如下结论。
1）DOW FILMTECTM BW30-365-FR膜元件产水水质较好，出水SDI值较低，可以有效避免实验过程出现堵塞问题，保证此实验稳定运行。
2）脱盐率与反渗透进焦化废水通量处于正比关系，其中，实验过程中脱盐率可以达到98.5％，为焦化废水水质的稳定性奠定了基础。
3）反渗透工艺处理焦化废水后，产水水质较高，可以作为锅炉补给水，也可以直接释放。
4）反渗透系统标准化产水情况比较稳定，可以满足焦化废水工艺处理实际需求。
参考文献
[1]苗晓青，李武，张璐，等.反渗透－正渗透组合工艺处理焦化废水中试研究[J].给水排水，2023，59（2）：71-77.
[2]贺志勇，方志斌，徐自稀，等.改进膜法深度处理工艺对焦化废水的处理效果研究[J].矿冶工程，2020，40（3）：111-115.
[3]赵桐.焦化污水的生化强化技术及预处理问题解析[J].科学技术创新，2020（14）：155-156.
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