電滲析(ED)技術(shù)是采用基于壓濾原理的膜堆來(lái)去除水中的氯。膜堆由陽(yáng)離子和陰離子膜組成,水溶液在通過(guò)膜對(duì)之間的細(xì)胞時(shí),氯離子在電場(chǎng)的作用下會(huì)定向移動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)與水的分離。該技術(shù)能夠大幅降低水中的氯離子含量,產(chǎn)生高純度的稀釋液,氯的去除率可高達(dá) 99%。而且,與其他一些處理系統(tǒng)相比,電滲析設(shè)備幾乎不需要太多的維護(hù)。不過(guò),由于水中的鈣和二氧化硅等物質(zhì)會(huì)損壞膜堆,所以在使用前同樣需要配備預(yù)處理系統(tǒng),并且膜一旦損壞,更換的成本較高。離子交換樹(shù)脂易受污染,需定期再生。陜西循壞水除氯需求
氯堿電解槽產(chǎn)生的尾氣含Cl? 3-8%,傳統(tǒng)采用兩級(jí)堿洗(NaOH 15%):首級(jí)吸收率>99%,生成NaClO(pH>12),次級(jí)補(bǔ)充N(xiāo)a?SO?還原殘余Cl?。某企業(yè)改造為"堿洗-催化氧化"工藝,在CuO/γ-Al?O?催化劑(200℃)下將Cl?轉(zhuǎn)化為HCl回收,氯排放從50mg/m3降至1mg/m3以下。關(guān)鍵控制點(diǎn)是避免尾氣中H?濃度達(dá)易爆極限(4-75%),需安裝在線(xiàn)紅外分析儀。新型離子液體吸收劑(如[BMIM]PF?)對(duì)Cl?的亨利系數(shù)低至0.12kPa·m3/mol,吸收容量達(dá)傳統(tǒng)堿液的3倍。廣東源力循壞水除氯除硬氯酸鹽副產(chǎn)物有毒,需額外處理。
氯離子是微生物生長(zhǎng)的必需元素,其存在會(huì)明顯加速硫酸鹽還原菌(SRB)等腐蝕性菌群的繁殖。某煉油廠(chǎng)循環(huán)水系統(tǒng)在Cl?>400mg/L時(shí),生物膜厚度增加3倍,垢下Cl?濃度可達(dá)本體水的20倍,造成碳鋼設(shè)備點(diǎn)蝕速率高達(dá)3mm/a。更嚴(yán)重的是,常規(guī)殺菌劑對(duì)生物膜內(nèi)菌群效果有限,必須配合物理清洗才能控制。
PVC材質(zhì)冷卻塔填料在Cl?>500mg/L的環(huán)境中,分子鏈中的C-Cl鍵會(huì)逐漸斷裂,5年后抗拉強(qiáng)度下降40%。某電廠(chǎng)曾發(fā)生填料大面積坍塌事故,直接損失¥300萬(wàn)。雖然玻璃鋼填料耐氯性更好,但成本是PVC的3倍,且安裝維護(hù)要求更高。
提高循環(huán)水濃縮倍數(shù)是節(jié)水關(guān)鍵,但Cl?的積累會(huì)制約這一措施。某化工廠(chǎng)原設(shè)計(jì)濃縮倍數(shù)5倍,因Cl?超標(biāo)(>800mg/L)被迫降至3倍,年補(bǔ)水量增加50萬(wàn)噸(成本¥75萬(wàn))。必須在節(jié)水與防腐之間尋找平衡點(diǎn)。
中水回用、海水淡化等節(jié)水措施會(huì)引入大量Cl?。某濱海電廠(chǎng)采用海水淡化水作補(bǔ)充水,使循環(huán)水Cl?達(dá)650mg/L,所有碳鋼設(shè)備需更換為鈦合金,總投資增加¥1.2億。不解決除氯問(wèn)題,非常規(guī)水源難以大規(guī)模應(yīng)用。
系統(tǒng)停用時(shí),局部Cl?可能濃縮至正常值的10倍。某化工廠(chǎng)檢修后發(fā)現(xiàn),碳鋼管線(xiàn)低點(diǎn)處Cl?濃度達(dá)5000mg/L,造成深度點(diǎn)蝕(>3mm)。必須采用氮?dú)饷芊?干燥劑保護(hù),單次停機(jī)成本增加¥20萬(wàn)。 氯離子使殺菌劑效果降低40%。
微生物腐蝕的協(xié)同惡化Cl?是嗜鹽菌(如Halomonas)生長(zhǎng)的必需元素,其存在導(dǎo)致:生物膜厚度增加3倍,形成缺氧腐蝕微環(huán)境垢下Cl?濃度可達(dá)本體水的20倍(局部腐蝕速率>3mm/年)常規(guī)殺菌劑穿透生物膜效率下降70%某煉油廠(chǎng)循環(huán)水系統(tǒng)在Cl?>400mg/L時(shí),碳鋼管道微生物腐蝕穿孔事故頻發(fā),年檢修費(fèi)用增加¥500萬(wàn)。
氯離子會(huì)與水處理化學(xué)品發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)性反應(yīng):緩蝕劑干擾:HEDP在Cl?>500mg/L時(shí)緩蝕效率從92%暴跌至58%阻垢劑失效:聚羧酸鹽對(duì)CaSO?的分散能力下降40%殺菌劑消耗:Cl?與ClO?反應(yīng)生成無(wú)效的ClO??,投加量需提高30%某石化企業(yè)因Cl?超標(biāo)(650mg/L),年度水處理藥劑成本從¥350萬(wàn)激增至¥800萬(wàn),且仍無(wú)法控制腐蝕速率。 零排放系統(tǒng)中氯離子易超飽和。貴州數(shù)據(jù)中心除氯需求
反滲透除氯能耗高,但效率可達(dá)95%以上。陜西循壞水除氯需求
反滲透(RO)膜對(duì)Cl?的截留率受膜材料、壓力和水質(zhì)影響。聚酰胺復(fù)合膜(如BW30-4040)在1.5MPa下對(duì)500mg/L NaCl溶液的脫鹽率為98.5%,但Cl?實(shí)際透過(guò)量仍達(dá)7.5mg/L。海水淡化中,Cl?濃度超過(guò)1000mg/L時(shí)膜通量衰減速率增加3倍,需每3個(gè)月酸洗(0.1%檸檬酸)。某沿海鋼廠(chǎng)采用"超濾-RO"雙級(jí)系統(tǒng),投資成本¥5.8萬(wàn)/m3·d,能耗4.2kWh/m3。新興的帶正電納濾膜(如NF90)通過(guò)靜電排斥可優(yōu)先截留Cl?,對(duì)Mg2?/Ca2?透過(guò)率>90%,特別適用于高硬度廢水。陜西循壞水除氯需求