Actuellement, le processus principal de traitement avancé des eaux usées à haute salinité provenant des usines chimiques au charbon est la cristallisation par évaporation. La cristallisation par évaporation est coûteuse, l'évaporation multi-à effets coûtant 60 RMB/t et le traitement MVR coûtant 40 RMB/t. Pour réduire les coûts et utiliser pleinement les ressources en eau, les entreprises mettent généralement en œuvre un processus de prétraitement de réduction de volume et de concentration avant que les eaux usées n'entrent dans l'évaporateur, augmentant la concentration en sel à 7 % ~ 10 % ou plus pour minimiser la quantité d'eau entrant dans le cristalliseur de l'évaporateur. Actuellement, les processus de prétraitement de réduction de volume et de concentration plus matures utilisés dans les projets d'ingénierie nationaux comprennent : les membranes d'osmose inverse à haute efficacité, les membranes vibrantes, les membranes d'osmose inverse à tube à disque, les membranes ED et les membranes bipolaires.
La technologie de concentration par membrane d'osmose inverse à haute efficacité-est issue de la technologie d'Arquette Corporation aux États-Unis et a été progressivement introduite dans les pratiques d'ingénierie nationales. Les principaux processus comprennent : une filtration à haute-efficacité + une élimination en profondeur des ions multivalents + un dégazage + une osmose inverse à haute-efficacité.
La concentration sur membrane d'osmose inverse à haute-efficacité est essentiellement une technologie d'osmose inverse, simplement une optimisation et une innovation des paramètres de processus. Par conséquent, son rapport de concentration est limité par les paramètres de la membrane d’osmose inverse elle-même. Par exemple, l’utilisation d’une membrane de dessalement d’eau de mer permet de concentrer le sel jusqu’à environ 7 %. Les principales différences entre l'osmose inverse à haute-efficacité et l'osmose inverse conventionnelle sont les suivantes :
1. Amélioration de l’élimination en profondeur des ions multivalents pour réduire l’encrassement de la membrane ;
2. Acidification et dégazage avant ajustement de l'alcalinité pour réduire l'alcalinité du carbonate et empêcher le tartre du carbonate ;
3. Fonctionnement à un pH élevé (pH=11) pour réduire l'encrassement de la membrane dû à la matière organique, à la silice et aux micro-organismes, augmentant ainsi le rendement du perméat.
La technologie des membranes d'osmose inverse à haute-efficacité nécessite des exigences de prétraitement beaucoup plus strictes que celles de l'osmose inverse conventionnelle, en particulier pour l'élimination des ions métalliques inorganiques multivalents. En plus de l'adoucissement chimique conventionnel pour éliminer la dureté et d'autres ions hautement-valents, il utilise des résines échangeuses d'ions spéciales (résines échangeuses de cations faiblement acides) pour éliminer en profondeur les ions multivalents, convertissant les sels en sels de sodium hautement solubles. De plus, en réduisant l'alcalinité du carbonate, l'acidification et le dégazage éliminent le dioxyde de carbone, empêchant ainsi la formation de carbonate pendant l'ajustement de l'alcalinité et réduisant la tendance à l'entartrage du carbonate.
Les processus membranaires d'osmose inverse (OI) à haute-efficacité fonctionnent à un pH élevé, ce qui augmente la solubilité de la matière organique via la saponification et le silicium, réduisant ainsi l'encrassement de la membrane. Le fonctionnement à pH élevé réduit également l’activité microbienne et l’encrassement, atténuant ainsi le colmatage de la membrane.
Applicabilité des processus à membrane RO à haute efficacité-dans l'industrie chimique du charbon : le processus est essentiellement une osmose inverse, utilisant des éléments de membrane enroulés en spirale-disponibles dans le commerce. La technologie de base consiste à réduire la matière organique, le silicium et l’encrassement microbien grâce à un fonctionnement à pH élevé. Il est important de noter que la théorie de l'encrassement des membranes s'applique également aux processus membranaires RO à haute efficacité. L'encrassement n'est pas uniquement dû à la couche de gâteau de filtration formée par des matières insolubles à la surface de la membrane ; les polluants dissous peuvent provoquer un encrassement irréversible des membranes par adsorption et d'autres mécanismes. De plus, des matières organiques de différents poids moléculaires peuvent provoquer différents degrés d’encrassement des membranes, ce qui rend crucial le contrôle de la matière organique dans l’eau d’alimentation. Pour les membranes composites en polyamide classiques, bien que leur résistance aux alcalis soit meilleure que celle des membranes en acétate de cellulose, le contrôle du pH de l'eau d'alimentation reste critique ; il ne doit pas dépasser 11.
Pour les eaux usées à haute salinité provenant des industries chimiques du charbon, le contrôle clé du processus dans la sélection des membranes RO à haute efficacité- réside toujours dans les processus de prétraitement appropriés. Des mesures de contrôle de la concentration en matière organique doivent être adoptées pour réduire la concentration de matière organique, notamment en réduisant la matière organique de la série benzénique à des niveaux extrêmement bas par oxydation ; un adoucissement en profondeur des eaux usées et une élimination en profondeur des ions multivalents sont également nécessaires.
