焦化废水是焦化厂炼焦、煤气冷却以及化工产品精制过程所排放的废水,成分复杂,有机物和氨氮浓度高,排放量大、毒性强、难生物降解,是废水处理行业的难点。膜蒸馏技术作为一种新型膜分离技术,具有分离效率高、占地面积小、操作简单以及投资成本低等优点,在废水处理领域正越来越受青睐,已在印染废水、制药废水和石化废水等处理中表现出了好的应用潜力,但有关焦化废水的膜蒸馏处理,还未见报道。因此,本文对焦化废水的真空膜蒸馏(VMD)处理进行了系统的研究,主要研究内容和结论如下:(1)针对模拟焦化废水,研究了工艺参数(进料温度、进料流量、真空度)和废水水质(pH值、氨氮浓度、有机物浓度)对焦化废水VMD性能的影响。结果表明:(1)工艺参数中,进料温度和真空度对焦化废水VMD过程的总膜通量、氨通量、氨去除率、氨传质系数和氨选择性系数等性能指标的影响较大,而料液流量则影响相对较小。且在研究范围内,升高温度、增大真空度和增大流量均有利于焦化废水的VMD处理,但流量增大带来的收益非常有限。(2)焦化废水VMD处理适宜的工艺参数为:料液侧温度80℃,真空度0.09 MPa,料液流量350 L/h。(3)废水水质对焦化废水VMD处理有明显影响,其中随着废水pH和氨氮浓度的升高,氨通量、氨去除率、氨传质系数和氨选择性系数增大,有利于焦化废水的VMD脱氨处理,但会导致VMD水通量下降;而废水有机物浓度增大则会导致VMD整体性能变差。因此,在实际焦化废水的VMD处理过程中,除了要合理控制废水的pH值和氨氮浓度,还要尽可能降低废水中有机物含量。(2)按(1)中所确定的工艺条件,针对实际焦化废水,对比研究了未经预处理和经过不同方法预处理的焦化废水VMD效果。结果表明:(1)对废水进行预处理是VMD处理实际焦化废水过程中增强运行稳定性和提高处理效果的有力措施;(2)预处理方法不同,焦化废水VMD处理效果也不同,且吸附预处理要优于混凝预处理;(3)经吸附预处理后的焦化废水VMD连续运行的稳定性由未预处理时的4 h提高到了10 h,化学需氧量(COD)去除率高于95%,脱盐率在98%以上,浊度和色度去除率接近100%,氨回收率高达94.5%;(4)实际焦化废水中所含有机物主要为芳香族蛋白质类物质、类富里酸和类腐殖酸类物质。混凝和吸附预处理去除的主要是类腐殖酸物质,而吸附预处理的效果优于混凝预处理;VMD渗透液中含有的有机物主要为芳香族蛋白质类,这类物质影响了废水中COD的去除率。(3)研究了实际焦化废水真空膜蒸馏过程的膜污染特征与成因及膜污染清洗方案。结果表明:(1)在焦化废水VMD过程中,膜的表面粗糙度增大,结构均匀度变小,孔隙率大幅下降,疏水性明显变差,膜被污染。(2)由膜表面的元素成分分析可知导致焦化废水VMD过程中的膜污染原因主要是废水中的有机物和Ca、Mg等无机盐在膜面的沉积,堵塞膜孔,破坏膜疏水性。(3)膜性能的稳定性和恢复率受清洗方法、清洗周期和清洗时长的影响。酸和碱组合的化学清洗方案的效果优于单用碱或酸的清洗方案,适当缩短清洗周期和适当延长清洗时长有利于膜性能的稳定与恢复。(4)焦化废水VMD处理的最优膜清洗方案为:将0.5%NaOH和0.5%HCl试剂组合,每隔6小时对膜清洗1次,每次清洗15分钟。在此条件下,经清洗后的膜性能恢复率为93.9%。