基于代理模型的含盐废水多级纳滤系统的过程优化设计

陆至彬，谢星，鲁思达，何畅，张冰剑，陈清林

（1 中山大学材料科学与工程学院，广东广州510275； 2 西安航天源动力工程有限公司，陕西西安710000；3中山大学化学工程与技术学院，广东珠海519082；4广东省石化过程节能工程技术研究中心，广东广州510275）

引 言

煤化工废水“零排放”是破解现代煤化工产业可持续发展与环境污染矛盾的重要途径[1-2]。零排放方案的重要末端工序是集中回收在废水处理、循环水冷却等过程中不断累积的无机盐混合物，包括Na+、Ca2+、Cl-、SO2-4等离子。上述离子主要以一价盐NaCl 和二价盐Na2SO4形式析出，总浓度范围通常在500～6000 mg/L。但是，传统的废水零排放方案忽视了不同价态盐离子的差异性，通常直接利用“膜法/热法+结晶”将所有盐离子一并回收，导致浓缩结晶后的杂盐丧失了重复利用和资源化的价值。同时，杂盐中通常会残留微量的有机物和重金属离子，在储存过程中遇水容易渗出而带来二次污染风险，导致其可能具有危险废弃物的特性[3-4]。因此，对煤化工含盐废水中的杂盐进行有效分离和回收是现代煤化工产业可持续发展所亟需解决的关键问题之一。

目前，煤化工所涉及的零排放技术涉及两类分盐结晶工艺[5]：一是利用废水中无机盐的浓度和溶解度差异的热法结晶分盐工艺；二是利用Cl-和SO2-4的离子半径或电荷特性等差异的膜法分盐结晶工艺，这也是当前含盐废水处理的研究热点。纳滤(nanofiltration,NF)是一种性能介于反渗透和超滤之间的膜分离过程，其分离能力取决于膜的孔径和表面电荷性质[6-7]。……