基于双极膜电渗析的矿井浓盐水资源化处理工艺研究

双极膜电渗析(BMED)工艺能够将矿井水膜浓缩系统产生的浓盐水转化为酸和碱,从而实现浓盐水的资源化处理.BMED系统的运行能耗较高,且其性能与系统的初始酸/碱浓度、电解质质量分数以及电流密度等参数密切相关,有必要对其进行优化研究,以降低系统运行成本.以某矿井水零排放处理系统产生的纳滤(NF)浓盐水和碟管式反渗透(DTRO)浓盐水为研究对象,采用BMED小试装置研究了不同初始酸/碱浓度、电解质质量分数以及电流密度工况下,BMED系统运行电压、酸/碱浓度、电流效率等变化情况.实验结果表明,实验条件下处理浓盐水,当初始酸/碱浓度为0.1 mol/L左右时,BMED产生的酸/碱浓度最高;BMED装置产生酸/碱的速度与电解质质量分数有关,电解质质量分数较低的工况下酸/碱浓度增加较快;此外,产生酸/碱的速度与电流密度呈正相关,而电流效率与电流密度呈负相关.对于NF浓盐水的处理,在初始酸/碱浓度为0.1 mol/L左右、电流密度控制在21 mA/cm2时经济性最高.此外,根据BMED系统的运行参数进行浓盐水资源化处理的成本收益测算,结果表明,采用双极膜电渗析工艺处理NF浓盐水的运行成本低于DTRO-蒸发结晶工艺,具有经济可行性.