摘要：为了优化煤化工生产高盐废水回用处理技术，采用单因素变量控制法，以废水回用处理中管式超滤装置过滤处理废水水通量为变量，设计100、120、140、160 L/（m2·h）四种工况，比较不同水通量下处理后水样盐浓度、浊度、溶解性固定、导电率、重铬酸钾指数、总硬度、油类、悬浮物、pH值，以及废水污染物去除率。结果：当水通量为120 L/（m2·h）时污染物去除率达到最高，并且各项指标符合高盐废水回用标准。结论：将高盐废水回用处理技术中管式超滤装置过滤处理废水的水通量参数优化为120 L/（m2·h），以此保证废水回用处理质量。

　　关键词：化工生产；高盐废水；回用处理；优化；单因素变量控制法；水通量

　　0引言

　　随着我国经济的迅猛发展和工业化的快速推进，煤炭作为主要的能源来源，在国民经济中占据了举足轻重的地位。然而，煤炭的利用过程中不可避免地会产生大量的煤化工废水，其中高盐废水因其成分复杂、盐度高、难处理等特点，成为了制约煤化工产业可持续发展的重要因素。特别是在水资源日益紧缺的背景下，如何实现高盐废水的有效处理和回用，已成为行业内亟待解决的问题。煤化工高盐废水主要来源于煤气化、煤焦化、煤液化等过程，其中含有大量溶解性无机盐、有机物和微量重金属等污染物。这些污染物不仅对环境造成严重影响，而且增加了废水处理的难度和成本。传统的煤化工高盐废水处理方法如蒸发结晶、膜分离等，虽然在一定程度上能够实现废水的减量化和资源化，但仍存在能耗高、投资大、操作复杂等问题。因此，优化高盐废水回用处理技术，对于促进煤化工产业的绿色发展和水资源的循环利用具有重要意义，为此提出煤化工生产高盐废水回用处理技术优化。

　　1试验材料与装置

　　1.1试验药剂与装置

　　煤化工生产高盐废水回用处理过程中使用的药剂包括工业级聚丙烯酰胺、生石灰粉、氢氧化钠、工业用合成盐酸、亚硫酸氢钠、碳酸钠等，处理装置采用高效循环沉淀装置，该装置由加药箱、搅拌反应区等组成，该装置规格为2.15 m×1.25 m×3.15 m，以及管式超滤装置。除此之外试验中还会用到水箱、提升泵等设备。

　　在煤化工生产过程中，回用高盐废水需要严格控制水质指标，以确保循环冷却水的质量符合标准要求。采用工业级聚丙烯酰胺、生石灰粉、氢氧化钠等药剂，在高效循环沉淀装置的作用下，实现对盐浓度、浊度、溶解性固定等参数的有效处理，以满足循环冷却水的水质要求。通过该系统，可以实现高盐废水的有效处理及资源回收再利用，从而减少对环境的冲击，实现绿色可持续发展的目标。

　　1.2试验方法

　　试验采用单因素变量控制法，验证不同因素变化对煤化工生产高盐废水回用处理效果的影响，从而确定处理技术最佳参数，实现对煤化工生产高盐废水回用处理技术优化。高盐废水回用处理技术中管式超滤装置过滤处理废水时，水通量为关键参数。因此选取水通量为100、120、140（原技术参数值）、160 L/（m2·h），保持其他运行条件不变的情况下，通过测点处理后水质，选取最佳水通量参数。

　　在试验方法中，为了验证不同因素对高盐废水回用处理效果的影响，需要进行单因素变量控制法实验。通过调整管式超滤装置的水通量，包括100、120、140（原技术参数值）、160 L/（m2·h）等参数，以确定最佳处理技术参数，实现对高盐废水回用处理技术的优化。

　　水通量在整个回用处理过程中扮演着至关重要的角色，通过测定处理后水质，可以找到最适合的水通量参数，从而提高废水处理效率。

　　2试验分析

　　2.1试验水样水质

　　试验水样取自某煤化工企业的循环水系统排污水，煤化工生产的高盐废水，水质指标见表1。

　　煤化工生产高盐废水回用于循环冷却水补水，煤化工生产系统循环冷却水的水质标准要求见表2。

　　2.2试验流程

　　将高盐废水通过进水箱输送到高效循环沉淀装置中，对废水进行沉淀处理，去除废水硬度。高效循环沉淀装置有三个加药箱，在第一个加药箱中加入聚丙烯酰胺、生石灰粉、氢氧化钠，三个药剂加入量需要根据进水量确定。以上三种药剂加入的目的是去除废水中盐度和胶体等。加入药剂后废水进入到搅拌反应区，在搅拌反应区进行充分搅拌10 min，并且每隔5 min投加药剂，顺序为工业用合成盐酸、亚硫酸氢钠。盐酸和亚硫酸氢钠对废水中溶解硅化合物具有沉淀凝聚的作用，促进污染物凝聚。搅拌后将废水流入加速澄清区，静止沉淀3～4 min，然后将废水利用管式超滤装置进行过滤，在该装置中加入碳酸钠，碳酸钠可以使废水中颗粒物絮凝生成较大矾花，便于管式超滤装置对其进行分离，以此完成对煤化工生产高盐废水回用处理。

　　完成对高盐废水回用处理后，检测不同水通量下处理后水样盐浓度、浊度、溶解性固定、导电率、重铬酸钾指数、总硬度、油类、悬浮物、pH值，检测结果见表3。

　　从表3中数据可以看出，在原有技术水通量下高盐废水各项指标中仅有总硬度和悬浮物符合回用水标准，120 L/（m2·h）水通量下水样各项指标均符合表2中要求。

　　2.3实验掺量与指标计算

　　2.3.1药剂加入量计算

　　高效循环沉淀装置有三个加药箱，在第一个加药箱中加入聚丙烯酰胺、生石灰粉、氢氧化钠，三个药剂加入量需要根据进水量确定，计算公式为式（1）：

　　式中：E为聚丙烯酰胺投药量；C为高盐废水进水量；w为水流量；H为生石灰粉投药量；L为氢氧化钠投药量。

　　2.3.2污染物去除率

　　为了进一步检验不同水通量下废水处理效果，对试验水样污染物去除率进行评测，其计算公式为式（2）：

　　式中：R为高盐废水污染物去除率；RTj表示进水污染物含量；RTc表示出水污染物含量[12]。利用以上公式计算出不同技术参数下高盐废水污染物去除率。

　　2.4结果分析

　　通过上述公式，计算不同水通量下高盐废水污染物去除率如图1所示。

　　由图1可知，当水通量为120 L/（m2·h）时，废水污染物去除效果最好，去除率可以达到97.15%。对于高盐废水的回用处理，不同水通量下的处理效果存在较大差异。在原有技术水通量下，只有总硬度和悬浮物的指标符合回用水标准。而在120 L/（m2·h）的水通量下，所有指标均符合要求。为了进一步评估废水处理效果，计算了不同技术参数下的污染物去除率。从计算结果中可以看出，当水通量为120 L/（m2·h）时，废水污染物的去除效果最好，去除率达到了97.15%。这表明在该水通量条件下，高盐废水的处理效果最佳。这对于煤化工生产中高盐废水的回用处理技术优化提供了重要的参考依据。

　　通过以上试验数据分析，可以得出结论：煤化工生产高盐废水回用处理中，水通量为120 L/（m2·h）时，污染物去除率达到最高，并且各项指标符合高盐废水回用标准，因此将高盐废水回用处理技术中管式超滤装置过滤处理废水的水通量参数优化为120 L/（m2·h），以此保证高盐废水回用处理质量。

　　3结语

　　随着全球能源结构的转型和环境保护的日益加强，煤化工产业作为重要的能源转化途径，正面临着前所未有的挑战和机遇。高盐废水作为煤化工生产过程中的一大难题，其处理与回用技术的优化已成为推动产业绿色转型的关键环节。此次对煤化工生产高盐废水回用处理技术优化进行了研究，通过试验对技术参数进行了优化，有效提高了高盐废水回用处理质量，为煤化工生产可持续发展提供技术支撑。

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