高含鹽廢水是指含至少總?cè)芙夤腆wtds(total dissolved solid)和有機(jī)物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于等于3.5%的廢水,包括高鹽生活廢水和高鹽工業(yè)廢水。主要來(lái)源于直接利用海水的工業(yè)生產(chǎn)、生活污水和食品加工廠、制藥廠、化工廠及石油和天然氣的采集加工等。
這些廢水中除了含有有機(jī)污染物外,還含有大量的無(wú)機(jī)鹽,如cl-、so42-、na+、ca2+等離子。這些高鹽、高有機(jī)物廢水,若未經(jīng)處理直接排放,勢(shì)必會(huì)對(duì)水體生物、生活飲用水和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水產(chǎn)生極大危害。
該類濃廢水的共同特點(diǎn)是:不能簡(jiǎn)單地用生化處理,且物化處理過(guò)程較復(fù)雜,處理費(fèi)用較高,是污水處理行業(yè)公認(rèn)的高難度處理廢水。
1 、高含鹽廢水處理技術(shù)
關(guān)于高含鹽廢水的處理技術(shù),國(guó)內(nèi)外已經(jīng)研究了幾十年,目前通常采用的方法主要包括:生物法、sbr工藝法和三效蒸發(fā)器脫鹽法等。
① 生物法
生物處理是目前廢水處理最常用的方法之一,具有應(yīng)用范圍廣、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。化工廢水如染料、農(nóng)藥、醫(yī)藥中間體等含鹽量較高的廢水,污染嚴(yán)重,必須經(jīng)過(guò)處理才能排放。
況且,此類廢水成分復(fù)雜,不具備回收價(jià)值,采用其他處理方法成本較高,因此生物處理仍是首選的方法。
無(wú)機(jī)鹽類在微生物生長(zhǎng)過(guò)程中起著促進(jìn)酶反應(yīng),維持膜平衡和調(diào)節(jié)滲透壓的重要作用,但鹽濃度過(guò)高,會(huì)對(duì)微生物的生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用,主要原因在于:
(1)鹽濃度過(guò)高時(shí)滲透壓高,使微生物細(xì)胞脫水引起細(xì)胞原生質(zhì)分離;
(2)高含鹽情況下因鹽析作用而使脫氫酶活性降低;
(3)高氯離子濃度對(duì)細(xì)菌有毒害作用;
(4)由于污水的密度增加,活性污泥容易上浮流失。
為此,高含鹽廢水的生物處理需要進(jìn)行稀釋,通常在低鹽濃度下(鹽濃度小于1%)運(yùn)行,因而會(huì)造成水資源的浪費(fèi),同時(shí)由于處理設(shè)施龐大也會(huì)造成投資增加、運(yùn)行費(fèi)用提高。隨著水資源的日趨緊張,國(guó)家出臺(tái)的保護(hù)水資源的各項(xiàng)法規(guī)和收費(fèi)措施,給高含鹽廢水處理的企業(yè)帶來(lái)了負(fù)擔(dān)。
②sbr工藝
sbr是序批間歇式活性污泥法的簡(jiǎn)稱,是一種按間歇曝氣方式來(lái)運(yùn)行的活性污泥污水處理技術(shù),又稱序批式活性污泥法。與傳統(tǒng)污水處理工藝不同,sbr技術(shù)采用時(shí)間分割的操作方式替代空間分割的操作方式,非穩(wěn)定生化反應(yīng)替代穩(wěn)態(tài)生化反應(yīng),靜置理想沉淀替代傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)沉淀。它的主要特征是在運(yùn)行上的有序和間歇操作。sbr技術(shù)的核心是sbr反應(yīng)池,該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池,無(wú)污泥回流系統(tǒng)。
sbr工藝的優(yōu)點(diǎn)主要有:
(1)池內(nèi)厭氧、好氧處于交替狀態(tài),凈化效果好;
(2)運(yùn)行效果穩(wěn)定,污水在理想的靜止?fàn)顟B(tài)下沉淀,需要時(shí)間短、效率高,出水水質(zhì)好;
(3)耐沖擊負(fù)荷,池內(nèi)有滯留的處理水,對(duì)污水有稀釋、緩沖作用;
(4)工藝過(guò)程中的各工序可根據(jù)水質(zhì)、水量進(jìn)行調(diào)整,運(yùn)行靈活;
(5)處理設(shè)備少,構(gòu)造簡(jiǎn)單,便于操作和維護(hù)管理;
(6)反應(yīng)池內(nèi)存在do、bod5濃度梯度,能有效控制活性污泥膨脹;
(7)sbr法系統(tǒng)本身也適合于組合式構(gòu)造方法,利于污廢水處理廠的擴(kuò)建和改造;
(8)通過(guò)適當(dāng)控制運(yùn)行方式,實(shí)現(xiàn)好氧、缺氧、厭氧狀態(tài)交替,具有良好的脫氮除磷效果;
(9)工藝流程簡(jiǎn)單、造價(jià)低。
盡管sbr工藝在廢水處理工程中有如此多的優(yōu)點(diǎn),但是對(duì)于高含鹽廢水的處理還存在一些難點(diǎn),需要進(jìn)一步克服。
主要難點(diǎn)有:
(1)廢水中含鹽量的增加,對(duì)廢水處理系統(tǒng)的硝化能力影響較大;
(2)廢水中含鹽量較多時(shí),浮力較大,不容易沉淀;
(3)多數(shù)高含鹽廢水中含有有害有機(jī)物等其他雜質(zhì),不能通過(guò)sbr工藝加以去除;
(4)sbr工藝自動(dòng)化要求程度高;
(5)后處理設(shè)備要求較多,如消毒設(shè)備、接觸池容積,以及排水設(shè)施如排水管道等都要求很高。
③三效蒸發(fā)器脫鹽法
蒸發(fā)是現(xiàn)代化工單元操作之一,即用加熱的方法使溶液中的部分溶劑汽化并去除,以提高溶液的濃度,或?yàn)槿苜|(zhì)析出創(chuàng)造條件。三效蒸發(fā)器脫鹽法是利用濃縮結(jié)晶系統(tǒng)將廢液中的無(wú)機(jī)鹽通過(guò)蒸發(fā)的方式加以去除的方法。
三效蒸發(fā)器是由相互串聯(lián)的三個(gè)蒸發(fā)器組成,低溫(90℃左右)加熱蒸氣被引入第一效,加熱其中的廢液,產(chǎn)生的蒸氣被引入第二效作為加熱蒸氣,使第二效的廢液以比第一效更低的溫度蒸發(fā),這個(gè)過(guò)程一直重復(fù)到最后一效。第一效凝水返回?zé)嵩刺?,其它各效凝水匯集后作為淡化水輸出,一份的蒸氣投入,可以蒸發(fā)出多倍的水出來(lái)。
同時(shí),高鹽廢水經(jīng)過(guò)由第一效到最末效的依次濃縮,在最末效達(dá)到過(guò)飽和而結(jié)晶析出,由此實(shí)現(xiàn)鹽分與廢水的固液分離。
在含鹽廢水的處理過(guò)程中,含鹽廢水進(jìn)入三效濃縮結(jié)晶裝置,經(jīng)過(guò)三效蒸發(fā)冷凝的濃縮結(jié)晶過(guò)程,分離為淡化水(淡化水可能含有微量低沸點(diǎn)有機(jī)物)和濃縮晶漿廢液;無(wú)機(jī)鹽和部分有機(jī)物可結(jié)晶分離出來(lái),焚燒處理為無(wú)機(jī)鹽廢渣;不能結(jié)晶的有機(jī)物濃縮廢液可采用滾筒蒸發(fā)器,形成固態(tài)廢渣,焚燒處理;淡化水可返回生產(chǎn)系統(tǒng)替代軟化水加以利用。
三效蒸發(fā)器脫鹽法具有技術(shù)成熟、可處理廢水范圍廣、占地面積小、處理速度快、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn),隨著化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,越來(lái)越多的高含鹽廢水需要處理,三效蒸發(fā)器脫鹽法的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛。
2 、三效蒸發(fā)器
1 、三效蒸發(fā)器應(yīng)用范圍
三效蒸發(fā)器可應(yīng)用于處理化工生產(chǎn)、食品加工廠、醫(yī)藥生產(chǎn)、石油和天然氣采集加工等企業(yè)在工藝生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的高含鹽廢水,適宜處理的廢水含鹽量為3.5%~25%(質(zhì)量百分比),cod濃度為2000~10,000ppm。
2、 三效蒸發(fā)器組成及原理
三效蒸發(fā)器主要由相互串聯(lián)的三組蒸發(fā)器、冷凝器、鹽分離器和輔助設(shè)備等組成(如圖所示)。三組蒸發(fā)器以串聯(lián)的形式運(yùn)行,組成三效蒸發(fā)器。整套蒸發(fā)系統(tǒng)采用連續(xù)進(jìn)料、連續(xù)出料的生產(chǎn)方式。
高含鹽廢水首先進(jìn)入一效強(qiáng)制循環(huán)結(jié)晶蒸發(fā)器,結(jié)晶蒸發(fā)器配有循環(huán)泵,將廢水打入蒸發(fā)換熱室,在蒸發(fā)換熱室內(nèi),外接蒸氣液化產(chǎn)生汽化潛熱,對(duì)廢水進(jìn)行加熱。由于蒸發(fā)換熱室內(nèi)壓力較大,廢水在蒸發(fā)換熱室中在高于正常液體沸點(diǎn)壓力下加熱至過(guò)熱。
加熱后的液體進(jìn)入結(jié)晶蒸發(fā)室后,廢水的壓力迅速下降導(dǎo)致部分廢水閃蒸,或迅速沸騰。
廢水蒸發(fā)后的蒸氣進(jìn)入二效強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器作為動(dòng)力蒸氣對(duì)二效蒸發(fā)器進(jìn)行加熱,未蒸發(fā)廢水和鹽分暫存在結(jié)晶蒸發(fā)室。
一效、二效、三效強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器之間通過(guò)平衡管相通,在負(fù)壓的作用下,高含鹽廢水由一效向二效、三效依次流動(dòng),廢水不斷地被蒸發(fā),廢水中鹽的濃度越來(lái)越高,當(dāng)廢水中的鹽分超過(guò)飽和狀態(tài)時(shí),水中鹽分就會(huì)不斷地析出,進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶室的下部的集鹽室。
吸鹽泵不斷將含鹽的廢水送至旋渦鹽分離器,在旋渦鹽分離器內(nèi),固態(tài)的鹽被分離進(jìn)入儲(chǔ)鹽池,分離后的廢水進(jìn)入二效強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器加熱,整個(gè)過(guò)程周而復(fù)始,實(shí)現(xiàn)水與鹽的最終分離。
冷凝器連接有真空系統(tǒng),真空系統(tǒng)抽掉蒸發(fā)系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的未冷凝氣體,使冷凝器和蒸發(fā)器保持負(fù)壓狀態(tài),提高蒸發(fā)系統(tǒng)的蒸發(fā)效率。在負(fù)壓的作用下,三效強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器中的廢水產(chǎn)生的二次蒸氣自動(dòng)進(jìn)入冷凝器,在循環(huán)冷卻水的冷卻下,廢水產(chǎn)生的二次蒸氣迅速轉(zhuǎn)變成冷凝水。冷凝水可采用連續(xù)出水的方式,回收至回用水池。
3 、三效蒸發(fā)器應(yīng)用實(shí)例
1、處理對(duì)象及處理工藝
高含鹽廢水的主要成分為15%氯化鈉溶液,廢水ph值為6~8,廢水cod為50,000ppm。處理量為3t/h。根據(jù)高含鹽廢水的特性,工藝設(shè)計(jì)按照三效蒸發(fā)器進(jìn)行設(shè)計(jì),根據(jù)計(jì)算,確定的三效蒸發(fā)器的主要技術(shù)參數(shù)如下:
蒸發(fā)量q=3000kg/h(每小時(shí)蒸發(fā)水分3000kg);實(shí)際蒸氣耗量q=120 0kg/h(進(jìn)氣壓力0.3~0.4mpa);一效蒸發(fā)器換熱面積s=80m2,真空度p=-0.03mpa;二效蒸發(fā)器換熱面積s=80m2,真空度p=-0.06mpa;三效蒸發(fā)器換熱面積s=80m2,真空度p=-0.085mpa;循環(huán)冷卻水耗量q=40t/h;冷凝冷卻面積a=240m2;機(jī)組總功率p=25kw;機(jī)組占地面積為長(zhǎng)10m×寬5m×高4m。根據(jù)工藝,充分考慮廢水對(duì)設(shè)備的腐蝕性,且本著在滿足使用性的前提下盡量節(jié)約成本的原則,系統(tǒng)設(shè)備選材如下:
1)蒸發(fā)器本體選擇碳鋼重防腐,可耐120℃以內(nèi)酸、堿、鹽溶液的腐蝕;
2)加熱器選擇ta1鈦管;
3)冷凝冷卻器列管選用316l不銹鋼;
4)出料螺桿泵選用316l不銹鋼材質(zhì);
5)回收水罐及閃蒸罐選用碳鋼噴涂防腐涂料;
6)工藝管道、管件、閥門(mén)選用316l不銹鋼+ppr材質(zhì);
7)結(jié)晶罐選用碳鋼重防腐。
2、 處理結(jié)果及存在的問(wèn)題
高含鹽廢水經(jīng)三效蒸發(fā)器處理后,產(chǎn)生了結(jié)晶鹽、有機(jī)物濃縮廢液和淡化水,結(jié)晶鹽和有機(jī)物濃縮廢液送到危險(xiǎn)廢物處置中心集中焚燒處置,淡化水回用到生產(chǎn)中進(jìn)一步利用。
通過(guò)本系統(tǒng)的運(yùn)行發(fā)現(xiàn),盡管三效蒸發(fā)器可以有效處理高含鹽廢水,但是還存在一些問(wèn)題需要進(jìn)一步克服,主要表現(xiàn)在:
(1)廢水處理成本高。由于被處理的廢水多有腐蝕性,所以設(shè)備的選材需要考慮抗腐蝕性,成本較高。
(2)整套設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中腐蝕嚴(yán)重,壽命短。在三效蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)中,雖然盡量選用抗腐蝕的材料,但是并不能避免腐蝕,尚存在設(shè)備使用壽命較短的問(wèn)題,需要及時(shí)更換。
(3)三效蒸發(fā)器處理高含鹽廢水需要大量的蒸氣,很多地方不具備條件。
(4)通過(guò)三效蒸發(fā)器處理后的高含鹽廢水還需要送人危險(xiǎn)廢物處置中心做進(jìn)一步處理。
4、 結(jié)論
高含鹽廢水必須經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理后才能回歸環(huán)境。實(shí)踐證明,傳統(tǒng)的廢水處理方法并不適宜處理高含鹽廢水。在眾多的高含鹽廢水處理技術(shù)中,三效蒸發(fā)器脫鹽法具有技術(shù)成熟、可處理廢水范圍廣、占地面積小、處理速度快、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn),在國(guó)內(nèi)具有較大的發(fā)展前景。雖然,三效蒸發(fā)器存在著處理成本高、設(shè)備使用壽命短、需要蒸氣量大等缺點(diǎn),但是隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,該技術(shù)在高含鹽廢水處理領(lǐng)域中的應(yīng)用會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。
來(lái)源:北極星水處理網(wǎng)
【第七屆廣東泵閥展】
作為深耕行業(yè)多年的展會(huì),由上海荷祥會(huì)展有限公司主辦的第六屆廣東國(guó)際泵管閥展覽會(huì)(簡(jiǎn)稱“廣東泵閥展”)攜手展商與合作伙伴凝聚產(chǎn)業(yè)合力再創(chuàng)佳績(jī),共助泵閥行業(yè)信心提振!2021現(xiàn)場(chǎng)聯(lián)同廣東水展整體規(guī)模近4.5萬(wàn)平方米,聚集1000多家展商,迎來(lái)35000多名專業(yè)觀眾蒞臨參觀,現(xiàn)已成為華南地區(qū)超大規(guī)模的泵管閥盛會(huì)。第七屆廣東泵閥展在廣東省土木建筑學(xué)會(huì)給排水專業(yè)委員會(huì)、廣東化工交易中心、廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院及廣州市設(shè)計(jì)院等專業(yè)組織機(jī)構(gòu)和行業(yè)伙伴的大力支持下,將于2022年3月31日-4月2日在廣州丨保利世貿(mào)博覽館再度來(lái)襲,除了延續(xù)其姊妹展上海泵閥展的資源外,還將打通污水處理、膜工業(yè)、給排水、成套供水等行業(yè)上下游,主辦方幫助展商深入大灣區(qū),將產(chǎn)品完美呈現(xiàn)給華南地區(qū)的各大水司、水協(xié)、設(shè)計(jì)院、經(jīng)銷商等專業(yè)觀眾,搶占市場(chǎng)份額,開(kāi)拓新市場(chǎng),致力打造華南高品質(zhì)泵管閥展覽會(huì)。