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高含鹽工業廢水處理技術

發布時間:2021-9-9 9:06:30  中國污水處理工程網

  高含鹽工業廢水是指工業生產活動中排放含鹽總量大于1%的廢水,所含鹽類物質有氯離子、硫酸根離子、鈉離子等,其主要來源有農藥廠、電力廠、石油化工行業和煤化工行業等,本文主要討論的是含鹽量大于5%的廢水處理技術。無機高含鹽廢水滿足一定的指標可以直接外排臨近海域,其他高含鹽廢水若不經處理直接排放,將會對生態環境產生巨大的破壞,因此需要對其進行合理處置。

  1、高含鹽廢水的處理

  對于高含鹽工業廢水,常規處置方法主要有生物法、膜法、熱法等。生物法不適合含鹽量大于2%的廢水處理,熱法處理主要是多級閃蒸和多效蒸發,膜法主要是反滲透。隨著環境標準的提高以及環保技術的更迭,近年來,高含鹽有機廢水工業化應用較多是機械式蒸汽再壓縮(MVR)、高級氧化、正滲透(FO)、焚燒等處置技術,有的企業甚至采用多種技術的聯合來資源化處置高含鹽廢水。

  2、各種技術的進展

  (1)多效蒸發技術以單效蒸發為基礎,利用前效產生的二次蒸汽作為后效的加熱蒸汽,將多個蒸發器串聯起來組成多效蒸發的過程。MVR技術與多效蒸發技術相比,最顯著的區別在于傳統蒸發的能源來自蒸汽,蒸發過程中損失的能量都來自蒸汽,而MVR技術的能源來自電力,通過蒸汽壓縮機做功,將物料蒸發產生的低溫低壓蒸汽壓縮成高溫高壓的蒸汽,再次作為熱源對原料液進行加熱,最大程度地回收了蒸汽潛能。因此相比于傳統蒸發技術,MVR更加節能,并且具有熱效率高、運行成本低、設備自動化程度高、占地面積小等特點。

  由于MVR與傳統多效蒸發均是物理處置過程,所以蒸發的原水水質不能太差,否則系統需要頻繁置換和清洗,也會影響處置過程的效率;另外蒸發裝置運行一段時間后累積的濃縮液處置也是一大瓶頸,現如今多數廠家往往采用濃縮液焚燒、氧化預處理等聯合技術來徹底解決高含鹽有機廢水。

  (2)高級氧化法以生成羥基自由基為主體,利用羥基自由基引發鏈式氧化反應迅速破壞有機物的分子結構,幾乎可以無選擇的氧化降解高濃度有機廢水,而鹽濃度的高低對該方法的影響可以忽略。根據產生自由基的方式和條件的不同,可分為濕式氧化法、超臨界水氧化法以及其他催化氧化法等。

  濕式氧化是指在高溫和高壓的條件下,利用空氣或氧氣作氧化劑,將水中有機物氧化成小分子有機物或無機物。濕式氧化的條件溫度一般在120~320℃,壓力在0.5~20MPa。若提高反應的溫度和壓力至水的臨界點以上(溫度374.3℃、壓力22.05MPa),水的基本性能會發生很大的變化,表現出類似于非極性有機化合物的性質,此狀況下的反應就稱為超臨界水氧化。超臨界水能與非極性物質和其他有機物完全互溶,同時超臨界水還可以和空氣、二氧化碳等氣體完全互溶,而無機物特別是鹽類在超臨界水中的電離常數和溶解度則很低,多數鹽類能夠分離出來,對氧化反應幾乎無影響。所以當用超臨界水氧化法處理廢水時,具有強氧化性的羥基自由基可將有機污染物徹底降解。

  雖然濕式氧化、超臨界氧化等高級氧化技術可以無選擇的氧化降解各類污染物,但反應條件苛刻、對設備要求高的缺點限制其廣泛應用。

  (3)膜法是利用壓力為推動力,利用不同孔徑、不同材料的膜在一定的壓力下將水與水中的污染物分離去除,根據膜的孔徑大小可分為微濾、超濾、納濾和反滲透等,近年來又陸續出現了正滲透(FO)技術。

  正滲透技術用于高濃鹽水的濃縮,可以將其濃縮至22~26萬mg/LTDS。FO使用半透膜(原理等同于反滲透膜),利用自然滲透壓差,使水分子從待處理的高濃鹽水中自然擴散到汲取液中,FO優點在于它運作過程不需要高壓泵,系統能耗低,可以去除高鹽水的溶解鹽成分,由于FO低壓工作特性,使得FO膜不可逆轉的污染及結垢傾向比高壓反滲透系統更低,系統更加安全可靠。汲取液是影響正滲透技術的關鍵因素之一:汲取液本身的滲透壓直接影響正滲透的運行效率;汲取液的再生是正滲透工藝能耗的主要部分。因此,相關研究人員都將進一步增加汲取液的滲透壓,增加正滲透過程的水通量,開發更加節能的再生工藝作為研究的一個重要方向。

  (4)焚燒法是指在800~1000℃的高溫條件下,高含鹽廢水中的可燃組分(主要是有機物)與空氣中的氧進行劇烈的化學反應,釋放能量并轉化為高溫的燃燒氣和少量性質穩定的固體殘渣,從而使高鹽廢水減容,實現無害化的目的。高含鹽廢水的焚燒通常有二燃室(溫度控制在1100℃以上),可以保證廢水中有機物完全分解,爐子下端產出的固體鹽可達到工業級別回用,同時廢水產生的能量可以用于原料的加熱、副產蒸汽等。受制于焚燒成本、鹽的濃度和種類等因素,并不是所有的高含鹽有機廢水都適合焚燒,此外該工藝容易產生氮氧化物、二噁英等有毒物質,廢水中的鹽類對裝置和設備也會產生一定程度的腐蝕。

  目前工業化應用較多的是鱗板式焚燒爐,該爐型已在染料、化工、農藥等多個行業都有較多的應用案例。鱗板式焚燒爐可根據企業自身特點及所在的區域優勢,采用天然氣或者煤氣,甚至是企業的副產甲醇、氫氣等為燃料,將高鹽有機廢水通過焚燒處理,煙氣達標處理的同時還能得到副產鹽,一舉雙得。

  3、結語

  MVR蒸發法運行較為穩定,若原水水質一般,高鹽廢水得到了解決但可能又形成了新的固體污染源;高級氧化法基本無二次污染物產生,具有技術上的可行性,但其成本和工業化程度制約了它的大規模應用;膜法是依據物理作用實現鹽的分離和濃縮,抗污染、性能穩定的膜材料是其工業化應用重要的參考因素;焚燒法運行成本較高,且中間過程和尾端排放控制嚴格,如果焚燒后的鹽有較大利用價值或焚燒所用的燃料成本低,那焚燒的路徑才值得推薦和考慮。綜上所述,任何單一的工藝或方法都沒有絕對的優劣之分,對于高含鹽工業廢水的處理,應結合實際情況選擇不同工藝進行分別處理。今后,如何將多種技術聯合應用徹底解決高含鹽廢水的問題,如何合理有效地對結晶鹽進行二次利用,都將是未來研究的熱點方向。(來源:青島海灣精細化工有限公司)

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