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高盐产业废水零排放技能综述

公布工夫:2019-3-12 9:39:41  中国污水处理处置惩罚工程网

随着《水净化防治举措方案》、新修订的《中华人民共和国情况掩护法》等一系列政策法例的出台与实行,高盐产业废水零排放已成为一种生长趋向。对用于高盐产业废水零排放的废水稀释工艺的热稀释技能(多级闪蒸、多效蒸发、机器式蒸汽再紧缩)和膜稀释技能(纳滤、反渗入渗出、电渗析、正渗入渗出、膜蒸馏)举行了综述,并预测告终晶废渣的处置惩罚要领。

国度统计局数据表现,2006—2015年我国产业用水量维持在1 350亿m3/a左右,占天下总用水量的1/4以上,且用水服从偏低。我国产业用水糜费环境严峻,反复使用率约为40%,仅为兴旺国度的1/2,少量排放的产业废水对情况形成庞大粉碎。《2015年情况统计年报》表现,2015年我国产业废水排放量为199.5亿t,同比淘汰2.9%。只管我国产业废水排放量有逐年淘汰之势,但由于基数过大,现阶段产业污水处理排放量仍然非常宏大。

1高盐产业废水的泉源及近况

高盐产业废水所含盐类重要为Cl-、SO42-、Na+、Ca2+、K+等,差别行业的产业废水所含无机盐离子有很大差别。含盐量一样平常以氯化钠计,此中总含盐质量分数至多为1%。高盐产业废水的泉源重要有3个:

(1)在沿海缺水地域,海水淡化历程中孕育发生的少量稀释废水;

(2)产业消费历程中间接排放的高盐废水;

(3)产业消费历程中废水循环使用孕育发生的盐水。我国高盐废水孕育发生量占总废水量的5%,且每年仍以2%的速率增长。高盐废水若未经有用处置惩罚间接排放,会形成严峻的情况净化。

2高盐产业废水稀释工艺

高盐产业废水零排放的投资、运转本钱较高,而决议本钱的要害要素是蒸发结晶体系的废水处置惩罚量,若能在废水进入蒸发结晶进步行高倍稀释,高盐产业废水的零排放本钱将大大低落。高盐废水稀释工艺品种浩繁,凭据处置惩罚工具及实用范畴的差别,重要将高盐 废水 稀释工艺分为热稀释和膜稀释技能,二者干系并非相互统一,现实工程中常将2种稀释技能耦合,协同作用以完成高盐废水零排放。

1热稀释技能

热稀释是接纳加热的方法举行稀释,重要包罗多级闪蒸(MSF)、多效蒸发(MED)和机器式蒸汽再紧缩(MVR)技能等。热稀释重要适于处置惩罚高TDS和高COD的废水,这类废水的COD通常高达数万到数十万毫克每升。

MSF技能起步于20世纪50年月,是最早使用的蒸馏技能。加热至肯定温度的高含盐废水顺次在一系列压力渐渐低落的容器中完成闪蒸气化,然后将蒸汽冷凝后失掉海水。MSF技能最后使用于海水淡化范畴,由于其工艺成熟,运转牢靠,现已生长使用于多种产业废水的处置惩罚与回用中。但硫酸盐结垢题目限定了MSF的首效蒸汽温度,从而影响了运转本钱,同时MSF技能还存在产物水易受净化、设置装备摆设投资大等缺陷。在现实利用中常将MSF与RO或UF相联合,使得这些缺陷得以补充。A. M. Hassan提出了NF-RO-MSF体系,用NF膜去除废水中的结垢离子,使MSF体系失掉更高的首效温度,不但进步了干净水的消费率,同时延伸了MSF体系的利用寿命。在此底子上,A. N. A. Mabrouk等生长了NF-MSF-DBM(曝气与盐水混淆)安装,中试结果评释,该安装的首效温度可以或许提拔到100~130 ℃,造水比到达原有MSF体系的2倍,产水率增长19%,同时本钱低落了14%。

MED技能以单效蒸发为底子,使用前效孕育发生的二次蒸汽作为后效的加热蒸汽,同时后一效的操纵压力和溶液的沸点相应低落,后一效的加热室成为前一效的冷凝器,将多个蒸发器串联起来一同运转,构成多效蒸发历程。多效蒸发能耗与效数干系如表 1所示。

表 1 多效蒸发能耗与效数干系(以蒸发量为1 t水计)

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MED的长处是:便于分散晶体,可将废水中的不挥发性溶质和溶剂彻底分散;渣滓稀释液少,热解作用后易处置惩罚;机动使用,能凭据现实环境处置惩罚高浓度废水和低浓度废水,既能独自利用,也能与其他要领一同利用。但不行制止的是,MED效数增长,相应地设置装备摆设投资也增长,同时每一效的传热温差丧失增长,设置装备摆设消费强度低落。产业上为优化MED体系,常将其与其他脱盐技能耦合利用,如使用NF膜对MED进水举行预处置惩罚,首效温度能从65 ℃升到125 ℃,且没有结垢伤害。M.Turek等将NF-RO-MED-Cr(结晶器)体系用于海水淡化上,结果发明接纳率到达78.2%,本钱低落至0.5美元/m3。

MVR技能又称机器热紧缩技能,与传统的蒸发技能相比,最明显的区别在于传统蒸发的动力来自蒸汽,蒸发历程中丧失的能量都来自蒸汽,而MVR技能的动力来自电力,经过蒸汽紧缩机做功,将物料蒸发孕育发生的高温高压蒸汽紧缩成低温高压的蒸汽,再次作为热源对质料液举行加热,最大水平地接纳了蒸汽潜能。因而,相比于传统蒸发技能,MVR越发节能,而且具有热服从高、运转本钱低、设置装备摆设简朴牢靠、主动化水平高、占空中积小、蒸发温度低的特点。接纳MVR技能处置惩罚氯化铵废水时发明,与三效、四效蒸发技能相比,从废水中蒸收回1 t水,MVR技能可比三效蒸发技能节流69.45%的尺度煤,比四效蒸发技能节流60.72%,MVR技能将全部二次蒸汽紧缩回用,接纳了潜热。种种热稀释技能比拟如表 2所示。

表 2 种种热稀释技能比拟

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膜稀释技能

膜稀释因此压力差、浓度差及电势差等为驱动力,经过溶质、溶剂和膜之间的尺寸排阻、电荷排挤及物理化学作用完成的分散技能。比年来,由于膜稀释技能的操纵和投资本钱较低,基于膜脱盐历程的膜稀释技能利用曾经凌驾了基于热历程的热稀释技能。凭据膜孔径和操纵条件的差别,膜稀释的实用范畴也有较大差别。上面对用于分散稀释一二价离子的纳滤(NF)、处置惩罚含较高TDS和COD高盐废水的反渗入渗出(RO)、使用直流电场脱盐的电渗析(ED)、深度处置惩罚超高TDS和COD高盐废水的膜蒸馏(MD)以及正渗入渗出(FO)等技能举行先容。

(1) NF技能

NF是一种有用的压力驱动膜法,孔径和停止本领介于反渗入渗出和超滤之间。与RO技能相比,NF技能重要基于电荷效应和筛分效应,操纵压力较低、通量高、投资较低,且对易结垢的二价离子有很高的扣留率。纳滤技能已生长使用于消弭结垢离子和低分子质量的无机物,以及从海水中分散NaCl。陈侠等接纳NF技能预处置惩罚RO体系进水,SO42-、Ca2+、Mg2+扣留率均在92%以上,极大低落告终垢离子对RO膜的净化,同时加重了后续结晶工艺的结垢题目。对付水中的无机物、TDS、色度等,NF也有很强的去除结果。具有聚酰胺分散层的非对称NF膜对一价和二价离子都有很高的扣留率,基于此,D. X. Vuong创造了两级NF-NF海水淡化体系,比传统的单级反渗入渗出体系节省20%~30%的本钱,此体系已在美国长滩某工场乐成运用,日产水量为1 135 m3。

(2) RO技能

RO技能是20世纪前期生长起来的膜法水处置惩罚技能,从海水、苦淡水淡化研讨中生长起来,其使用膜的挑选透过性分散差别的物质,从而到达淡化水体的作用。RO技能颠末多年生长,为了顺应差别处置惩罚要求及高净化高盐度废水,孕育发生了多种情势的抗净化膜,此中的良好代表为高效反渗入渗出(HERO)、碟管式膜技能(DTRO),常用于高盐废水零排放中。详细接洽污水处理宝或拜见http://www.jd1598.com更多相干技能文档。

HERO技能。HERO技能是在通例反渗入渗出底子上生长起来的一种新技能。HERO技能的焦点原理是用离子互换去除水中的硬度,将水中碳酸盐转化为二氧化碳而去除,再使用反渗入渗出除盐。HERO的技能特点是预处置惩罚去除全部硬度和部门碱度后,反渗入渗出在高pH条件下运转。比力了HERO与通例反渗入渗出的特点,如表 3所示。

表 3 高效反渗入渗出与通例反渗入渗出的比拟

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神华亿利动力无限责任公司接纳HERO技能处置惩罚电厂废水,废水接纳率可到达90%以上,脱盐率稳固在94.5%左右。接纳该工艺后,电厂的综合发电水耗由原来的0.38 kg/(kW·h)降至0.17 kg/(kW·h),年节省奇怪水约92.4万m3,发电用水量淘汰55%,每年节省本钱825.9万元。

DTRO技能。DTRO技能是反渗入渗出的一种情势,其布局情势与通例的卷式膜和中空纤维膜有较大差别,DTRO接纳开放式流道,导流盘间隔很近,盘片外貌有肯定方法分列的凸点。特别的力学设计使进水在压力作用下游经滤膜外貌遇凸点构成湍流,增长透过速率和自洗濯功效,从而有用制止了膜梗塞和浓差极化征象,低落了膜净化机率,延伸了膜组件的利用寿命。DTRO技能与通例卷式RO技能的比拟见表4。

表 4 DTRO与通例卷式RO技能比拟

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王可辉等接纳TMF+DTRO工艺处置惩罚脱硫废水,在9 MPa下可将脱硫废水的含盐率稀释至11%以上,且安装运转时期膜柱压差无明显转变,膜净化环境较轻。烟台金正环保公司接纳硬化+9 MPa DTRO膜稀释工艺处置惩罚内蒙古产业园区高盐废水(3 000 t/d),体系接纳率为63%,体系脱盐率到达97%。利用硬化+9 MPa DTRO膜稀释+12 MPa DTRO膜稀释工艺处置惩罚1 000 t/d托克托浓盐水稀释项目时,体系接纳率到达74%,体系脱盐率达97%。

(3) ED技能

ED是电化学分散历程,利用电流畅过膜来挑选性去除盐离子,留下干净水。与反渗入渗出差别,ED技能有2个要害条件:直流电场和离子互换膜。传统的ED膜组件包罗阴离子互换膜和阳离子互换膜,辨别瓜代分列在阴极和阳极之间,在电场作用下,浓室溶液中的离子不停被稀释而淡室溶液中的离子不停被淡化,从而到达分散纯化目标。ED的能耗大部门来自电能,能耗低,且预处置惩罚要求不高,设置装备摆设简朴,处置惩罚含盐废水时有奇特上风。因而ED技能遍及使用在化工、冶金、造纸、纺织、轻工、制药等高盐产业废水的处置惩罚。凭据进水差别,废水接纳率可到达70%~90%。ED技能还常用来接纳废水中的有用资源,J. Liu等提出并研讨了一种新型纳滤-电渗析(NF-ED)集成膜技能来分散海水中的一价、二价离子,从而接纳和稀释NaCl,结果表现Ca2+、Mg2+的扣留率辨别为40%、87%,NaCl的接纳率约为70%。ED技能常用于脱硫废水零排放稀释工艺中,与其他脱硫废水处置惩罚工艺的比拟见表 5。

表 5 电渗析与其他脱硫废水处置惩罚工艺比拟

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(4)MD技能

MD技能是一种基于膜的分散要领,将传统的蒸馏与膜分散相联合,使用疏水微孔膜将气相与进料流分散,在热驱动的作用下使进料侧的蒸汽压高过透过侧水位蒸汽压,在此历程中,蒸汽分子被运送经过膜,再经冷凝失掉纯洁的水,从而完成水与非挥发性物质的分散。与膜分散和传统的膜蒸馏设置装备摆设相比,MD技能能耗仅为传统蒸馏的50%;操纵压力比反渗入渗出历程低,设置装备摆设不会呈现腐化题目;对液体中的非挥发性物质可到达100%的扣留率;膜蒸馏技能废水与吸取液互不打仗,不会呈现液泛等妨碍。同时,MD可顺应超高浓度的高盐废水,张凤君等接纳中空纤维膜蒸馏技能处置惩罚质量浓度达5 000 mg/L的苯酚废水,苯酚去除率凌驾95%,苯酚降到50 mg/L以下。孙项城等用MD法稀释处置惩罚反渗入渗出水,对盐分的扣留率>99%。产业上常用膜蒸馏-结晶混淆脱盐技能来接纳NaCl结晶及盐水纯化,M. T. Chan等使用膜蒸馏技能和结晶技能处置惩罚RO稀释液,失掉95%的净水接纳率。

(5) FO技能

FO技能是消费干净水的新兴技能之一,使用膜之间的渗入渗出压差作为驱动力,在该历程中利用高浓度罗致液在膜上孕育发生渗入渗出压差,将低浓度的进料流运送到高浓度的罗致溶液中。这一历程已被遍及使用于废水处置惩罚、盐水淡化、干净动力消费和食品加工等范畴。凭据N. T. Hancock等的一项生命周期研讨评价,将FO历程与传统海水淡化相联合,可以淘汰凌驾25%的情况影响。由于没有内部压力,这种要领的重要长处为能耗低。与RO相比,FO技能还具有接纳率高和净化低的特点。别的FO技能适于处置惩罚超高浓度的废水,美国Oasys公司曾用正渗入渗出技能处置惩罚TDS凌驾50 000 mg/L的高浓盐水。C. R. Martinetti等用FO技能处置惩罚RO稀释液时可以得到96%的接纳率,同时还发明FO的膜净化是可逆的,可以或许经过渗入渗出水力反冲洗往复除。

2013年,北京沃尔特无限公司投资引进了正渗入渗出膜处置惩罚技能,海内高盐废水零排放多了一种技能门路。华能长兴电厂接纳预处置惩罚+RO+FO+结晶技能深度处置惩罚脱硫废水,每年为工场节流10万t水,吨水处置惩罚本钱为43.7元,远低于传统的预处置惩罚+多级预热+多效蒸发+结晶工艺的吨水处置惩罚本钱(100元以上)。FO膜稀释与传统的四效蒸发器的比拟如表 6所示。

表 6 四效蒸发器与FO膜稀释的比拟

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3预测

从我国现在的高盐废水处置惩罚思绪来看,无论接纳何种处置惩罚工艺,末了都市将高浓度废水送至结晶器举行再蒸发,构成结晶盐,从而完成废水零排放。但是这种方法只是将净化从水转嫁到结晶杂盐中,并非零排放的初志。水分散后剩下的结晶杂盐是伤害废物,处理方法非常贫苦,点火有效,而填埋遇水又会构成新的净化源,因而只能根据伤害废弃物处置惩罚,现在每吨结晶杂盐的处置惩罚用度约为3 000元。以年产杂盐30 000 t的煤化工企业为例,每年用于杂盐处置惩罚的用度便占到企业废水总处置惩罚用度的60%,处置惩罚用度惊人。因而对结晶盐的处置惩罚思绪必需是资源化使用,即分质结晶。高盐废水中最重要的身分一样平常是Na2SO4和NaCl,其含量可占废水中全部盐类的90%以上,如能将Na2SO4和NaCl与其他物质分散构成产业级的Na2SO4和NaCl,则可淘汰90%以上的固体废弃物。但是由于废水自己的特别性,同时加上产业级Na2SO4和NaCl的代价并不高,怎样翻开分质结晶后失掉的Na2SO4和NaCl的销路异样是办理题目的要害。

4结语

随着我国对情况题目的日益器重,高盐产业废水零排放是民气所向,局势所趋。随着废水处置惩罚研讨的日益深化,针对差别水质的处置惩罚工艺不停增多。每个工艺没有相对的优劣之分,对付高盐废水的零排放,应联合现实环境挑选差别工艺举行耦合,以到达最优的处置惩罚结果,最大水平地对废水举行接纳使用。同时也不克不及轻忽结晶废渣对情况形成的潜伏要挟,怎样公道有用地接纳结晶废渣是将来研讨的偏向。(泉源:产业水处置惩罚 作者:陈茂盛)

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