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浓盐水处理是工业废水零排放的关键技术

工业废水零排放脱盐过程中不可避免地会产生大量浓盐水,浓盐水的主要成分是无机盐、重金属,也含有预处理、氯化、脱氯和脱盐等过程所用的少量化学品,如阻垢剂、酸和其他反应产物,浓盐水的处理已经是制约着各行业工业废水零排放的关键技术。

  浓盐水处理技术包括浓盐水浓缩技术和浓盐水最终处置技术。一方面为尽可能回收水资源,另一方面由于浓盐水最、终处置费用极高,故需先将浓盐水进行浓缩,使含盐量(TDS)质量浓度达到50000~80000mg/L[2],以减小最终处置工艺的规模,减少投资及节约能源。

  目前,GE公司和陶氏公司开发了一种超高浓缩反渗透膜,只要前端预处理恰当,甚至可以将浓盐水TDS提高至13~15万mg/L,大大减少需最终处置的浓盐水量。

  1浓盐水最终处置技术

  目前浓盐水最终处置根据各企业实际情况和周围水环境容量有多种方法。

  1.1直接排放

  (1)地表水直接排放由于《污水综合排放标准》(GB8978—1996)和《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)等国家标准均未对TDS进行限制,因此目前仍有部分浓盐水经处理后,只要标准中限定的各类污染物质含量不超标就直接排入地表水或海水中。

  浓盐水直接排放需注意以下问题:

  ①如果在出口的水体循环能力很强,浓水的高TDS浓度会得到快速的分散,但如果将大量的浓水排入盐度较小的湖泊、泻湖、贝壳类繁殖海域或优质鱼类生长水体,将会造成较大的毒害。

  ②排水口的结构要保证达到混合条件,对接受水体不会产生任何破坏,诸如水生物、野生动物和周围的区域等。在高度紊流下一般采用简单的管口排放,将浓水排入大量的接受水中足以保证稀释和混合。但大多数情况都采用扩散器型式的排水口,以改善混合条件。

  (2)深井注射深井注射是连续处置大量反渗透浓水的一种简单有效的方式,而且不受天气条件的影响。但实施深井注射的过程非常复杂,对地理条件的要求相当特殊,选择的地点必须与适于饮用的含水层相隔离,所以注射位置要低于所有邻近的含水层,岩土的透射性要相对较高以便于注射。深井注射费用高,对设计和施工要求也很高,且存在污染地下水源的可能性,固此方法需慎重选用。

  (3)排入市政污水处理系统

  浓盐水直接排入市政污水管网,只是一种责任的转移,增加了市政污水处理工艺的负担。由于过高的TDS可能会对市政污水处理厂生物处理段造成不利影响,甚至影响生化池的稳定运行,因此,一定要征求市政部门及污水处理厂的许可。

  1.2浓盐水再利用

  (1)生产用水根据生产工艺特点,可以将浓盐水用于冲渣、调湿等。

  例如,煤化工行业通常将浓盐水作为煤堆场及灰渣场的除尘洒水,钢铁企业通常将浓盐水用于原料场洒水、高炉水渣处理或炼钢钢渣处理。但目前渣场或煤场大多要求封闭式,通过调湿消耗的水量有限。

  另外,浓盐水中氯离子浓度高,进入原料煤容易腐蚀设备;浓盐水进入灰渣场容易造成二次污染,亦会影响灰渣综合利用产品的质量[3]。尽管将浓盐水作为煤堆场及灰渣场的除尘洒水存在上述问题,但由于其成本低廉,在一些行业仍然广泛应用,特别是钢铁行业。

  但浓盐水中含有环境优先控制的污染物时,则需慎重使用,某钢铁企业曾经出现过使用焦化废水浓盐水冲渣,因焦化废水中含有大量挥发性和半挥发性有机物,气味严重,引起当地居民投诉、企业工人罢工的事件。

  (2)灌溉用水浓盐水可用于耐盐度高的植物、产籽类作肥,还可以作为生态景区的补水,可以节约水资源,尤其是在水资源贫乏的地区,所以灌溉也是一种水资源保护的方法。但浓盐水用于灌溉可能会对土壤及地表水产生污染,故此方法不是理想的浓盐水处理方法,仅在少数场合作用。

  1.3浓盐水固化

  (1)蒸发塘浓盐水的蒸发最早基本上都采用蒸发塘进行自然蒸发结晶,发塘是在地面上挖出一个洼地充当浓缩浓水的贮池,在合适的气候条件下,可以有效利用充足的太阳能,将浓盐水储存在蒸发池中让其逐渐蒸发,并定期除去残留的固体盐分。

  针对自然蒸发塘蒸发速度慢、蒸发面积大的缺点,近年来开发了一种机械式蒸发塘,利用机械雾化蒸发器将各种水雾化喷入大气,增加雾化水滴在大气中的比表面积和“悬浮时间”,加速水的蒸发效果,相同的水塘面积机械蒸发的速度是自然蒸发塘的14倍以上。

  蒸发塘有易建造、维护和操作费用较低、可利用太阳能等优势。但2015年5月27日,环保部发布了《关于加强工业园区环境保护工作的指导意见》征求意见稿,明确要求:“各类园区不得以晾晒池、蒸发塘等替代规范的污水处理设施。”随着各类蒸发塘环保事故频发,蒸发塘将逐步淘汰。

  (2)蒸发结晶器蒸发结晶器主要是指利用各种流程使溶液在生产的工况下达到过饱和,然后结晶析出的结晶器。目前强化蒸发结晶技术主要有机械压缩蒸发工艺(MVR),多效蒸发(MED),多级闪蒸(MSF),膜蒸馏(MD)等。

  采用蒸发技术处理的高含盐废水,在蒸发器内蒸发过程中,极易在超出其饱和溶解度极限的情况下被浓缩时,水里的盐分很容易结晶附着在换热管的表面形成结垢,影响换热器的效率,严重时堵塞换热管。“晶种法”技术解决了蒸发器换热管的结垢问题,成功地应用于各种含盐工业废水的处理,并被广泛采用。

  蒸发结晶器在制盐及海水淡化领域的应用已经比较普遍,技术成熟。在工业废水零排放中,也有应用比较成功的案例,如大唐克唐煤制气公司浓盐水结晶采用强制循环与真空负压的三效低温减压蒸发结晶器,浓缩后的浓缩液固体含量高达30万mg/L以上,经第三效排料口排至双级活塞推料离心机直接固化,固化后含固率高达95%以上。该项目至2013年投产以来,运行一直效果较好。蒸发结晶器投资和运行费用都极高,且运行管理复杂,这些缺点制约着蒸发结晶工艺发展及应用。

  2结束语

  浓盐水中不仅盐分极高,而且可能含有多种对人类或生态环境有害的物质,必须妥善处置,防止二次污染。浓盐水的各种处置技术都有一定的适用条件和存在一些亟需解决的问题,是目前限制工业废水零排放的瓶颈技术,也是今后环境工作者的研究重点。

主办单位​​​​​​​​​​​

中国石油和化学工业联合会

技术装备办公室蒸发结晶技术专业组
中国化工学会化学工程专业委员会
蒸发专业学组
​协办单位​​​​​​​​​​​
沈阳鼓风机集团股份有限公司
​承办单位​​​​​​​​​​​
上海怡涵展览服务有限公司

展会倒计时 2018年11月19日

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