28

Feb

2020

高鹽廢水形成及處理技術(shù)

對于高鹽廢水，由于缺乏技術(shù)、經(jīng)濟上的可行性與可靠性，大多數(shù)采取稀釋外排方法。隨著國內(nèi)技術(shù)的不斷發(fā)展，國外DTRO膜碟管式反滲透技術(shù)已在國內(nèi)有了全新的研發(fā)及應(yīng)用。這項高鹽廢水“零排放”或“趨零排放”的脫鹽技術(shù)已使工業(yè)廢水得到充分的資源化利用，解決了水資源循環(huán)利用的瓶頸問題。
    1.化工生產(chǎn)中高鹽廢水的來源
    通常，對于廢水生化處理而言，高鹽廢水是指含有機物和至少總?cè)芙夤腆w（TDS）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于3.5%的廢水。因為在這類廢水中，除了含有有機污染物，還含有大量可溶性的無機鹽，如Cl^-、Na⁺、SO₄^2-、Ca²⁺等。所以，這類廢水一般是生化處理的極限。這類廢水除了海水淡化產(chǎn)生外，其他主要來源于以下領(lǐng)域：①化工生產(chǎn)，化學(xué)反應(yīng)不完全或化學(xué)反應(yīng)副產(chǎn)物，尤其染料、農(nóng)藥等化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量高COD、高鹽有毒廢水；②廢水處理，在廢水處理過程中，水處理劑及酸、堿的加入帶來的礦化，以及大部分“淡”水回收而產(chǎn)生的濃縮液，都會增加可溶性鹽類的濃度，形成所謂的難于生化處理的“高鹽度廢水”。可見，這類含鹽廢水已經(jīng)較普通廢水對環(huán)境有更大的污染性。
       1.1來自化工生產(chǎn)過程的高鹽廢水
    自20世紀(jì)90年代以來，，印染行業(yè)規(guī)模迅速擴大、由此，產(chǎn)生大量的高COD、高色度、高毒性、高鹽度、低B/C的染料廢水。在化工生產(chǎn)中，農(nóng)藥生產(chǎn)過程也會產(chǎn)生大量的高鹽廢水。農(nóng)藥廢水的特點是：有機物濃度高、污染成分復(fù)雜、毒性大、難降解、水質(zhì)不穩(wěn)定等。對于此類高COD、高鹽農(nóng)藥廢水，必須采取有效處理措施進行處理。否則，必將造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。
       1.2來自化工廢水處理與淡水回收利用過程的高鹽廢水
 在廢水處理COD值達(dá)標(biāo)之后，將會進一步采用反滲透等技術(shù)，回收部分“淡”水進行回用，以節(jié)約水資源。在整個工藝進程中，預(yù)處理系統(tǒng)、水處理藥劑的加入及水的回用都導(dǎo)致廢水中鹽含量的增加和高鹽水的形成。
       眾所周知，反滲透膜技術(shù)是一種常用的脫鹽技術(shù)。目前，適用于工業(yè)規(guī)模的反滲透膜，主要包括乙酸纖維素和聚酰胺膜，其鹽截留率為99%。廢水通過物化、生物等方法使廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。為了回收循環(huán)部分淡水資源，一般采用反滲透膜技術(shù)，回收、循環(huán)利用最高達(dá)70%的水。  

 2.高鹽廢水的處理技術(shù)
    2.1碟管式反滲透（DTR0）技術(shù)+蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)
    碟管式反滲透（DTRO）技術(shù)是一種高效反滲透技術(shù)， 碟管式反滲透DTRO膜濃縮后的濃鹽水TDS含量100000～150000mg/L，回收70%～80%蒸餾水，并采用結(jié)晶技術(shù)將鹽分結(jié)晶成固體進行回收利用，多效蒸發(fā)工藝和蒸汽壓縮蒸餾，產(chǎn)生的二次蒸汽，壓縮后使壓力和溫度升高，熱焓增加，然后送入蒸發(fā)器的加熱室作加熱蒸汽使用，充分利用能量。其產(chǎn)水經(jīng)過次優(yōu)分級，分別回用于脫鹽水處理和循環(huán)水處理系統(tǒng)。DTRO鹽截留率為 98%～99.8%，結(jié)晶的干化固體無害化填埋。最終達(dá)到液體零排放要求。碟管式反滲透（DTRO）技術(shù)工藝流程如圖1。

圖 1  碟管式反滲透（DTRO）技術(shù)工藝流程圖

    2.2焚燒工藝技術(shù)
    如前所述，對于高COD、高鹽廢水，可采用直接焚燒的方法進行處理。 在高鹽有機廢水焚燒前，應(yīng)當(dāng)過濾廢水中的懸浮物，或者采用加熱等方法降低廢水黏度，以防止堵塞噴嘴并提高廢液霧化效率。對于不同類型的工業(yè)高鹽廢水，有時還要進行酸堿中和處理，以防止酸腐蝕設(shè)備、過堿出現(xiàn)污垢。在焚燒階段，焚燒溫度需要根據(jù)高鹽廢水物性確定，還需控制焚燒時間、通氣量等因素，以達(dá)到較好的焚燒效果。最后，在煙氣處理階段，由于廢液中常含有N、S、Cl等元素，通常焚燒會產(chǎn)生含NOx、SOx和HCl的污染性氣體。因此，對產(chǎn)生的煙氣需進行凈化處理，達(dá)標(biāo)后才可排放。
    2.3蒸發(fā)濃縮-冷卻結(jié)晶工藝技術(shù)
    蒸發(fā)濃縮-冷卻結(jié)晶工藝技術(shù)是通過蒸發(fā)，使高鹽廢水濃縮，最后對濃縮液進行冷卻，從而使高鹽廢水中可溶性鹽類物質(zhì)結(jié)晶分離出來的工藝技術(shù)。該工藝能使部分鹽類物質(zhì)分離出來，得到結(jié)晶鹽類化合物，而結(jié)晶母液則需要返回至前面蒸發(fā)階段進行再循環(huán)蒸發(fā)濃縮處理，其工藝流程如圖2。

 該工藝技術(shù)適用于高鹽廢水中COD相對較低、所含鹽類的溶解度相對溫度變化敏感的高鹽廢水，通過控制結(jié)晶溫度，可能得到比較純凈的結(jié)晶鹽。

    2.4蒸發(fā)-熱結(jié)晶工藝技術(shù)
    蒸發(fā)-熱結(jié)晶工藝流程如圖3。

 在蒸發(fā)-熱結(jié)晶工藝流程中，首先將高鹽廢水進行蒸發(fā)、濃縮，隨后利用旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器，對高鹽廢水濃縮液進行繼續(xù)加熱，使其進一步蒸發(fā)、濃縮，形成過飽和鹽液。最后，通過冷卻，使過飽和鹽液溫度降低至40℃以下，得到鹽泥，從而實現(xiàn)高鹽廢水中可溶性鹽類物質(zhì)的徹底分離。其中，關(guān)鍵設(shè)備是旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器，其結(jié)構(gòu)原理示意圖如圖4所示。

由圖3可見，在旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器的內(nèi)部，裝有一個帶旋轉(zhuǎn)軸的受液盤和刮板，高溫的高鹽濃縮液由進料口進入受液盤后，隨著旋轉(zhuǎn)拋散至蒸發(fā)器四壁并受熱蒸發(fā)，形成鹽泥。其中，蒸汽由蒸發(fā)器上端的蒸汽出口排出。在此進程中，旋轉(zhuǎn)軸上的刮板將鹽泥刮下來，從蒸發(fā)器下端出口排出。
    蒸發(fā)-熱結(jié)晶工藝技術(shù)的創(chuàng)新在于：采用薄膜蒸發(fā)方式，處理含鹽的黏稠濃縮液，其蒸發(fā)效率高，容易使含鹽濃縮液達(dá)到過飽和，有利于鹽類物質(zhì)持續(xù)不斷地從黏稠液中分離出來，從而實現(xiàn)了鹽類物質(zhì)分離的連續(xù)化，并且無母液返回再次循環(huán)加熱，能耗較低。并能夠?qū)崿F(xiàn)鹽類物質(zhì)的100%分離。目前，該工藝技術(shù)已成功用于酸性高鹽廢水的回收處理。
    3.結(jié)語
    對于某些高鹽、高COD廢水，在采用直接焚燒方式處理時，需要加強廢氣污染的控制。對低COD、可溶性鹽對溫度較敏感的高鹽廢水，利用蒸發(fā)濃縮-冷卻結(jié)晶工藝技術(shù)可實現(xiàn)部分可溶性鹽類物質(zhì)的分離。
    比較起來，碟管式反滲透技術(shù)+蒸發(fā)結(jié)晶工藝技術(shù)適用于處理高COD、高鹽廢水。該工藝技術(shù)對高鹽廢水中可溶性鹽的種類無特殊要求，且含鹽量越高，分離效率越高。
    為充分回收、循環(huán)利用水資源，減少各種高鹽廢水對水資源的“鹽化”污染和對土壤造成的鹽堿化危害，利用高效碟管式反滲透技術(shù)+蒸發(fā)結(jié)晶工藝進行高鹽廢水的有效處置，實現(xiàn)鹽與水的高效分離達(dá)到資源回收與零排放目標(biāo)，具有十分重要的意義。