高鹽廢水資源化處理工藝思路
工業(yè)水處理行業(yè)高鹽廢水的水質(zhì)特性與行業(yè)類別及行業(yè)不同生產(chǎn)工藝,原料等因素有關(guān),不同行業(yè)的高鹽廢水水質(zhì)差異很大,相同行業(yè)的高鹽廢水也會因企業(yè)生產(chǎn)工藝或原料的不同而導致水質(zhì)差異較大。為此,針對不同類型的高鹽廢水,應采取不同的工藝路線。
高鹽廢水資源化處理工藝不僅要實現(xiàn)產(chǎn)水回用和鹽結(jié)晶的零液排放要求,同時要在技術(shù)經(jīng)濟可行的條件下實現(xiàn)各類物質(zhì)的分離回收利用。
對于鹽分組成較為單一或是以某一種鹽為主的高鹽廢水,資源化處理工藝的主要目標是回收單一鹽,其中膜組合工藝的目標是盡可能濃縮廢水,減少蒸發(fā)液體量,目前常用的膜濃縮工藝有HERO(高效反滲透)膜濃縮工藝,碟管式反滲透(DTRO)以及振動膜濃縮工藝等,常規(guī)的膜濃縮技術(shù)可以將鹽度提高到5%-8%,金正環(huán)保研發(fā)生產(chǎn)的DTRO膜技術(shù)可以將鹽度濃縮至12%以上,并長期穩(wěn)定運行,濃縮液最終通過蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)實現(xiàn)鹽的提純和回收。
對于廢水中鹽分組成復雜,多種鹽同時大量存在的高鹽廢水,膜分鹽變得尤為關(guān)鍵,金正環(huán)保用于分鹽資源化的技術(shù)有選擇性納濾技術(shù)。如高鹽廢水中硫酸鹽和氯鹽含量均較高,但硫酸鹽量不超過8%的高鹽廢水,可以用選擇性納濾實現(xiàn)硫酸鹽與氯鹽的有效分離,分離后采用DTRO膜對兩種鹽水進行濃縮,后續(xù)結(jié)合結(jié)晶工藝進一步實現(xiàn)硫酸鹽和氯鹽的分別回收利用。
鹽分單一的高鹽廢水資源化工藝
燃煤電廠脫硫廢水,化工行業(yè)硝氨廢水,稀土等行業(yè)的氯化銨廢水等高鹽廢水中的鹽分通常以某一種鹽為主,如脫硫廢水以氯化鈉為主,
硝氨廢水以硝suan銨為主,氯化銨廢水以氯化銨為主,因此零液排放和資源化處理工藝為:預處理 組合膜濃縮 蒸發(fā)結(jié)晶。以電廠石灰石一石膏脫硫工藝產(chǎn)生的脫硫廢水為例,其成分十分復雜,原水含鹽量為1.5%一3.5%,鈣鎂含量高,氯離了含量通常在8000-15000mg/L。目前采用的常規(guī)三聯(lián)箱絮凝沉淀工藝只能去除其中的懸浮物和絕大部分的重金屬離子,對于其中的可溶性鹽并無去除作用,新引入的帶MVR的蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)雖然可以做到零液排放,且可以大大降低傳統(tǒng)蒸發(fā)結(jié)晶法的蒸汽耗量,但是該法仍然存在易結(jié)垢,易腐蝕,運行成本和投資成本均很高的問題。由此可見,改善結(jié)垢和腐蝕情況,降低運行成本是脫硫廢水零液排放工藝的核心間題。為此金正環(huán)保提出的一種脫硫廢水零液排放工藝路線如圖所示。
首先是進行軟化預處理,由于無論是蒸發(fā)系統(tǒng)還是膜濃縮系統(tǒng),都要求先除去鈣鎂等引起硬度的物質(zhì),軟化水質(zhì),防止結(jié)垢,確保膜系統(tǒng)和蒸發(fā)系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行,第二階段是組合膜工藝的濃縮,由于蒸發(fā)過程的能耗很高,且與蒸發(fā)水量成正比關(guān)系,因此通過膜技術(shù)進行高效濃縮可以大大降低整個處理過程的能耗,降低運行成本,隨著濃縮過程中原料濃度的提高,濃縮過程也將趨于緩慢,為此組合膜濃縮工藝的濃度確定為12%左右為宜。組合膜工藝的核心思路是,納濾膜的選擇分鹽技術(shù),將水中的二價鹽分離出來,進行蒸發(fā)或冷凍結(jié)晶。一價鹽進入DTRO膜行進一步濃縮。通過碟管式反滲透(DTRO膜)淡化產(chǎn)生合格的淡水回用于生產(chǎn)工藝。最后一階段為蒸發(fā)結(jié)晶,將12%左右的濃液利用MVR等高效結(jié)晶技術(shù)結(jié)晶制鹽,回收絕大部分的氯化鈉結(jié)晶鹽,整個過程廢水零液排放。
納濾預分鹽 膜濃縮 結(jié)晶分鹽工藝
煤化工等行業(yè)的高鹽廢水主要來源為雙膜法中水回用系統(tǒng)排放的濃鹽水,水質(zhì)成分復雜,通常含有大量的硫酸鹽和氯鹽,且含有一定量的有機污染物和鈣鎂等離子。該類高鹽廢水經(jīng)過進一步降解COD和軟化處理后,利用離子選擇性納濾將其中的硫酸鹽和氯鹽分離開,分離得到的氯鹽通過后續(xù)的碟管式反滲透膜(DTRO膜)進一步濃縮,產(chǎn)水回用于生產(chǎn)工藝,濃水直接進行軟化器再生,硫酸鈉濃水進冷凍結(jié)晶系統(tǒng)回收硫酸鈉晶體鹽。主要工藝幾流程圖所示。
原水預處理的目的是進一步降解COD,脫色,去除懸浮物等,常用的方法有生化處理,高級氧化處理以及混凝沉淀處理等,根據(jù)具體廢水水質(zhì)來合理地選取,有機地組合,預處理方法均為常規(guī)的廢水處理方法,在此不再贅述。煤化工等行業(yè)高鹽廢水中往往含有一定量的鈣鎂離子,總硬度指標通常有幾百甚至上千毫克/升,濃縮后則更高,會造成膜處理系統(tǒng)和蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)的結(jié)垢,影響系統(tǒng)穩(wěn)定運行,為此膜系統(tǒng)前設置樹脂軟化工藝單元,去除鈣鎂離子和碳酸氫根離子降低系統(tǒng)結(jié)垢風險。軟化產(chǎn)水進人反滲透系統(tǒng)預濃縮,一級反滲透產(chǎn)水進人二級反滲透進一步淡化,二級反滲透產(chǎn)水指標達到純水要求,回用于生產(chǎn)工藝,二級反滲透濃水回一級反滲透的進水,一級反滲透的濃水進人選擇性碟管式納濾膜(DTNF)進行分鹽處理,DTNF產(chǎn)水中鹽分以氯化鈉為主,用碟管式反滲透膜(DTRO)進一步濃縮,濃縮液回用于軟化樹脂的再生,DTNF濃水中的鹽分以硫酸鈉為主,用DTRO進一步濃縮后進人蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)結(jié)晶產(chǎn)鹽。
對于原水含鹽量更高,鈣鎂含量很少的廢水,經(jīng)過預處理后,可以直接進NF分鹽。對于產(chǎn)水要求不高的系統(tǒng),可以不設二級的反滲透淡化工藝。由于原廢水中的雜質(zhì)大部分存在于NF濃水中,為了進一步提高硫酸鈉結(jié)晶鹽的品質(zhì),硫酸鈉的結(jié)晶也可以改用冷凍結(jié)晶技術(shù),雜質(zhì)大部分留在冷凍結(jié)晶母液中,有機物及其它雜質(zhì)富集后的母液定期外排,進鍋爐焚燒或直接固化處置。
如表所示為某煤化工廢水資源化工藝過程結(jié)晶鹽的檢測指標。
結(jié)晶鹽各成分質(zhì)量百分數(shù)檢測數(shù)據(jù)結(jié)果表明,NF分離硫酸根和氯離子效果較為理想,NF分離是可行的,結(jié)合后續(xù)分質(zhì)結(jié)晶技術(shù),氯化鈉和硫酸鈉均可達到92%以上的工業(yè)鹽純度要求,且實測氯化鈉的純度為97%,硫酸鈉的純度為99%,其它指標也均明顯優(yōu)于工業(yè)鹽要求的指標值。
結(jié)論
1)通過膜分離和膜濃縮組合工藝技術(shù),對高鹽廢水進行預分鹽及高效濃縮處理,大幅減少蒸發(fā)量和蒸發(fā)器投資,同時大幅降低了結(jié)晶分鹽的難度,實現(xiàn)氯化鈉和硫酸鈉等物質(zhì)的分別回收利用,結(jié)晶鹽的品質(zhì)較好。
2)高鹽廢水的資源化零液排放工藝的選擇必須從廢水的水質(zhì)特性入手,并結(jié)合企業(yè)自身的需求和實際情況,針對不同企業(yè)不同水質(zhì),采用不同的膜處理技術(shù)和其它處理技術(shù)組合,并優(yōu)化工藝過程,從而獲得最經(jīng)濟,節(jié)能,運行可靠的廢水資源化處理工藝技術(shù)。
3)金正環(huán)保已成功將反滲透,納濾,碟管式反滲透(DTRO)濃縮分離組合工藝應用于各類高鹽廢水項目中,達到了零液排放與資源化,并積累了豐富的工程經(jīng)驗。
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