高盐废水零排放技术汇总哪种技术才能实现

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01、概述

高盐废水是指总含盐质量分数至少1%的废水.其主要来自化工厂及石油和天然气的采集加工等.这种废水含有多种物质(包括盐、油、有机重金属和放射性物质)。含盐废水的产生途径广泛,水量也逐年增加。去除含盐污水中的有机污染物对环境造成的影响至关重要。采用生物法进行处理,高浓度的盐类物质对微生物具有抑制作用,采用物化法处理,投资大,运行费用高,且难以达到预期的净化效果。

自20世纪90年代以来,随着我国纺织工业的迅猛发展,印染行业规模迅速扩大,染料的生产与使用量越来越大。由此,产生大量的高COD、高色度、高毒性、高盐度、低B/C的染料废水。据统计,年印染行业所产生的染料废水总量已达24.3亿吨,占纺织工业废水总排放量的80%以上。该种染料废水具有的“四高一低”的特点,并且与使用染料的种类有关。与此同时,在染料生产中,排放废水中盐类的富集主要是由生产工艺和工艺助剂的添加造成的。比如,在江苏某染料厂综合废水中,仅氯盐质量分数就高达60g/L。可见,如何高效处理高盐度、高污染度的印染废水,实现氯盐从达标水的分离,满足淡水资源的循环利用要求,已成为印染废水处理的难题。

在化工生产中,农药生产过程也会产生大量的高盐废水。据统计,全国农药年产量达47.6万吨。其中,有机磷农药的生产占农药工业的50%以上。该种农药废水的特点是:有机物浓度高、污染成分复杂、毒性大、难降解、水质不稳定等。比如,在除草剂草甘膦的生产过程中,浓缩母液过程会产生浓度很高的磷酸盐和氯化钠废水,其COD为mg/L左右,盐类的含量可达g/L。对于此类高COD、高盐农药废水,必须采取有效处理措施进行处理。否则,必将造成严重的环境污染。

除此之外,在其他化工生产过程中,也会有高盐废水产生。例如,氨碱法制备纯碱生产中,蒸氨处理后系统排放废水的可溶性盐含量一般可达15%~20%,其中大部分为CaCl2、NaCl。在煤化工行业中,含盐废水经过热浓缩工艺后,外排的浓缩废水含盐量可达20%以上。对于化工过程中产生的高盐废水,由于来源于不同化工产品与生产工艺,高盐废水的性质也各异。因此,对于化工生产中直接产生的各种高盐废水,需要按照高盐废水的不同来源、性质进行分类并选择最优工艺处理。

随着近几年高盐废水零排放的政策及议案不断被提出或试行,一方面零排放热度一直不减,零排放项目持续上马;然而另一方面,企业往往难以承受其高昂成本,技术的实现也存在困难,真正实现零排放的项目很少。这一理想与现实的差距,也让企业纷纷冷静下来,结合自身的需求以及项目实际情况谨慎进行零排放的实践。

02、相关政策

零排放的概念最初是在70年代的美国因为工业废水影响河道水质而被强制实行的。此后如澳大利亚的第一个工业废水零排放项目也是因为政策规定而强制执行的。由此可见,政策对于零排放的导向作用非常突出。近几年环保法规的不断加码对高盐废水的处理处置提出了更高的要求,这一情况在我国煤化工和火电行业体现得尤为突出。

03、工艺技术分析

高盐废水零排放及资源化处理工艺要求在技术经济可行的条件下,最大程度地实现各类物质的分离和回收利用,如产水回用、盐结晶或制酸碱。盐分单一的以浓缩回收为主,盐分复杂的以分盐资源化为主。目前普遍采用预处理→浓缩→蒸发结晶系统工艺对高盐废水进行处理,实现零排放或近零排放,产生盐固体进行处置或回收。

▲典型零排放工艺示意图

决定ZLD成本的关键因素是蒸发结晶系统的废水处理量,若能在废水进入蒸发结晶前进行高倍浓缩,高盐废水的零排放成本将大大降低。浓缩工艺种类众多,根据处理对象及适用范围的不同,主要将高盐废水浓缩工艺分为热浓缩和膜浓缩技术。早期ZLD系统盐水浓缩主要采用热浓缩技术,机械式蒸汽压缩技术(MVC)及目前应用较多的机械式蒸汽再压缩技术(MVR)。其他热法脱盐技术如多级闪蒸(MSF)、多效蒸发(MED)等,多用于海水淡化,没有在ZLD过程中应用的案例。

机械式蒸汽压缩技术

MVC技术的应用已经有几十年的历史,不断发展热回收装置,但能耗高且需要高品质电能仍是该技术推广应用最大的限制。通常来说,每处理1吨进水,则消耗20-25kWh的电能,这已经成为其他ZLD浓缩技术的基准,是其他技术节能降耗的方向。除了能耗高,MVC的投资成本也很高,需要采用高品质昂贵的材料,如钛和不锈钢,来防止沸腾盐水腐蚀。

▲MVR原理示意图

为了降低MVC的能耗,实际工程中常将RO与MVC工艺耦合,利用RO进行预浓缩,能够大大降低能耗,两者协同作用以实现高盐废水零排放。RO的加入可节省58?75%的能源及48?67%的运行成本。然而,将RO应用于零排放,有两个比较大的限制,膜结垢/膜污染和浓缩能力较低。

膜浓缩技术

新型膜浓缩技术包括膜蒸馏技术、正渗透技术、电渗析技术等,作为RO浓水进一步浓缩工艺,出水则进入结晶过程。各种膜浓缩技术的优势、限制及能耗分析如下表所示。

膜蒸馏技术

膜蒸馏是通过蒸汽压差(温差)驱动水蒸气通过疏水微孔膜,再冷凝成纯水的过程。膜蒸馏技术理论上有%截留率;操作温度低、可利用废热;操作压力低;设备投资少等,几乎不存在膜污染问题,使用寿命长。

正渗透膜浓缩技术

正渗透利用浓盐水渗透压,使污水侧中的水分子透过正渗透膜进入盐侧,达到水和污染物分离的效果,再将盐水通过反渗透脱盐,实现水资源回收。正渗透的2个核心技术问题:一个是正渗透膜材质及结构的选择;另一个是汲取驱动溶液的选择。耶鲁大学开发的NH3/CO2作为热汲取液,可在60oC中温条件下能够再生,与MVC相比,大大降低了能耗。

前沿含盐废水零排放技术

威胜达环保低温蒸发结晶技术

在低温蒸发结晶系统中抽真空系统的作用下真空蒸发罐内真空度上升,废水借助蒸发器内的真空,经原水进阀吸入设备。废水在蒸发罐内到中液位,停止进液,真空度到达设定值后,利用外接蒸汽加热。其中的低沸点成分被蒸发。废水的高沸点成分以浓缩物的形式留在蒸发罐内。浓缩物通过设备自动排出。蒸汽沿管道进入冷却器,与外接冷凝系统交换成液态,蒸馏水沿出水管排出。

▲低温蒸发结晶系统工艺流程图

昆山威胜达环保设备有限公司的专利技术成果——低温蒸发结晶设备,现今已经在高盐废水零排放领域得到了广泛运用,取得了相当不错的处理效果,获得了很多用户的好评。威胜达的低温蒸发结晶系统工艺,可助力高盐废水实现零排放,彻底解决了废水处置系统末端高盐、高COD废水处置难的痛点。




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