高鹽廢水的處理方法及工藝!
來源:www91環保 發布時間:2020-11-20
高鹽廢水處理是現(xiàn)階段工業發展麵臨的重大環保問題。綜合利用是解決高鹽廢水瓶頸的重要路徑。高鹽廢水回用(yòng)技術的應用是取得顯著經濟效益、環境(jìng)效益和社會效益(yì)的重要(yào)保障。本文(wén)基於高鹽廢水處理現狀及(jí)研究進展展開論(lùn)述。
現階段,規模化處(chù)理高鹽(yán)廢(fèi)水仍然存在處理效率低、運行成本高的特點,還存在(zài)很多需要突破和解決的關鍵技術問(wèn)題。例如,采用正滲透(tòu)法處理高鹽廢水時,正滲透膜和汲取液等核心問題仍未很好解決;如何提(tí)高反滲透處理的水量,如何延長膜件的使用壽命,如何有效防止膜汙(wū)染等問題仍(réng)需函待解決(jué)。
01、高(gāo)鹽廢水簡介
高鹽廢(fèi)水指來源(yuán)於生(shēng)活汙水和工業(yè)廢水的總含鹽量大於1%的排放(fàng)廢水,含有較高的如Cl-,SO42-,Na+,Ca2+等無機離(lí)子,也(yě)含有如甘油(yóu)、中低碳鏈的有機物。由(yóu)於(yú)其成分複雜(zá)多(duō)樣,鹽分高,對微生物生長具有較強的抑製作用,因此該廢水處理(lǐ)技術難度遠比(bǐ)普通汙水處理要大得多。我國高鹽廢水(shuǐ)產生數量在總廢水中達(dá)5%,每年仍以2%的速率增長。因此,高鹽廢水處理在汙水處理中有重要地位,是廢水處理研究的重點,也是難點。
目前研(yán)究和常用的(de)高(gāo)鹽廢水方法有蒸發(fā)法、電解法、膜分離法、焚燒法和生物法等。高鹽廢水是指以NaCl含量計算(suàn)的總鹽(yán)的質量分數(shù)大於等於1%的廢水。這類廢水除了含有有(yǒu)機(jī)汙(wū)染物外,還含有鈣、鎂、鈉、氯和硫酸根(gēn)等大量可溶性無機(jī)鹽離子,甚至含有放(fàng)射性物質(zhì)。
高鹽廢水主要來源以(yǐ)下幾個途徑:
1、海水:通常來源於沿海城市工業用水過程中的排水或(huò)冷卻循環水。
2、工業生產:高鹽(yán)廢水主要來源印染、煉化、采油、製藥和製鹽等企業生產過程中產生(shēng)的排水。
3、含鹽生活(huó)汙水:主要來源於(yú)海水利用,將海水用於城市(shì)生活中的消防、衝灑道(dào)路、衝(chōng)廁等不與人體直接接觸的生活雜用水。
4、含鹽量高(gāo)的(de)地下水:有些地區(qū)的地下水中含鹽(yán)量較高,總溶解(jiě)性固體含量大,例如內蒙古河套部分地區、河北(běi)平原部分淺層地下水出現微鹹水和(hé)鹹水。
02、高鹽廢水處理技(jì)術應用現狀(zhuàng)及優(yōu)缺(quē)點分析
一、高(gāo)效蒸發技術
高鹽水的(de)高效蒸發技術一般是針對鹽分含量(liàng)在4萬mg/L以上(shàng)的高鹽(yán)廢水,對於鹽含量在1%~4%的低濃度高鹽水來說,高效蒸發技術具體來說主要(yào)有:多(duō)效(xiào)蒸發技術、機械式蒸汽再壓縮技術。多(duō)效蒸發技術指的是同時使用多個串聯的蒸發,熱的蒸汽依次通過幾個蒸發,前一個蒸發的熱蒸汽再進入後一個蒸發,逐級蒸發(fā),有(yǒu)效利用熱源,達到高鹽廢水除鹽的目的。
機械式蒸汽再壓縮技術簡稱MVR技術,是一種借助蒸汽壓縮機進行熱源有效利用的工藝,通過蒸汽的再次壓縮獲得動(dòng)力,並不斷往(wǎng)複,以提高蒸汽的熱利用效率。高效蒸發的技術可以成功分離廢水中的鹽分和水分,然後再分別進行處(chù)理,是比較(jiào)徹底的處理高鹽廢水的方法,所以,目前這種技術(shù)在煤化工(gōng)和醫藥、農藥行業都有比較廣(guǎng)泛的應(yīng)用(yòng)。但是對於鹽水中的有機汙染物含量過高的鹽水(shuǐ),蒸發過(guò)程中非常容易產生(shēng)泡沫(mò)造(zào)成衝料,同時還可能影響鹽的品質,導致出鹽夾帶過多有機物,還需要繼續處(chù)理。
二(èr)、生物法脫鹽
此工藝主要利用的微生物氧化分解有機物。微生物能處理吸附有害(hài)的有機汙染物,高鹽廢水通(tōng)過它的降解後能夠轉化大(dà)量的有(yǒu)機(jī)物為無機(jī)物,廢水通過淨化(huà)而再次應用於工業領(lǐng)域,此工藝方法具有(yǒu)其他物理(lǐ)化學處理(lǐ)方法不同的優勢,環保且安全性更強。
微生物種類(lèi)多種多樣、麵對各種汙染廢(fèi)水的環境能夠通過變異具有很強的適應性(xìng)、且新陳代謝能力好,可以產生專一性的降解酶處理各類高鹽廢水,潛力較大(dà)。如生物接觸氧化工(gōng)藝有著抗毒、耐衝擊、微生物較為穩定、具有很強的(de)容積負荷性、能夠保持汙泥齡的優勢,作為生物脫鹽技術來說十分常用。比常規的活性汙泥處理方(fāng)法的水力停留時間更短。
例(lì):兩段式接觸氧化工藝可以把廢水的含無機鹽濃度降低到2.5*104mg/L以下,能達到95%的(de)COD去除率。厭(yàn)氧(yǎng)技術及其改良工藝利用厭氧(yǎng)菌、硝化細菌、嗜鹽菌等微生物對高鹽廢水特殊的環境適應性達到降低鹽分的作用,他(tā)們能在高鹽的水域(yù)環境中維持體內的(de)低水活度,從而達到降低高鹽廢水COD的(de)目的。
據資料了解,若泥(ní)齡為18日左右,嗜鹽菌在SBR反(fǎn)應容器中能夠達到95%的COD處理率,高(gāo)於61%的氨氮處理(lǐ)率。但目前我國對此方法(fǎ)的工藝技術還不完善,技術熟練度不高,但生物法脫(tuō)鹽的環保性,經濟性將在未來高鹽廢水處理中擁有很好的(de)前景。
三、膜處理技術
膜蒸餾是(shì)一種新型的水處理技術,其特點是無需加熱加(jiā)壓(yā),隻需要在常溫常壓的條件下(xià)進行處理(lǐ),其過濾材料是疏水微孔膜。采用膜蒸餾技術進行水處理時,利用被處理液體中所包含的易揮發性物質所揮發形成(chéng)的氣體,在處理膜兩側(cè)形成壓力差,並透過處理膜,*終實現篩選分離的一種處理技術。與傳(chuán)統回(huí)收方(fāng)法相比(bǐ),該方法操作簡單(dān),一次性投資少,回收濃水的效率非常(cháng)高。
孫項城研究表明,膜蒸餾技術(shù)處理穩定,脫鹽(yán)率高達99%。聶瑩瑩(yíng)等選擇中壓(yā)反滲透、高壓反滲透和超高壓反滲透作(zuò)為高濃鹽水(shuǐ)處理的核(hé)心工藝,並經美國陶氏ROSA軟件(jiàn)計算,確定了中壓反滲透(tòu)、高壓反滲透和超高壓反滲透單元的結構和膜元件類型。*終確定“調節池+高效沉澱池+汽水反衝濾池+超(chāo)濾+高壓反滲透+DTRO+蒸發結晶”的處(chù)理工藝。采用此係統處理後,*終可將高(gāo)濃鹽水轉化為回用水、汙泥和鹽泥,實現係(xì)統(tǒng)零排放,係統每噸水的處理成本為23.243元。
美國哥倫比亞大學研發利用“反滲透+膜(mó)蒸(zhēng)餾(MD)”技術對濃鹽水進行處(chù)理用以(yǐ)鹽的(de)回收利用(yòng),該方案現處於實(shí)驗研究階段,分別將NaCl溶液、合成海水、高鹽水通過該工(gōng)藝組合(hé),表現出很好的穩定性,相對於傳統技術(shù)而言,出鹽品質很好,水的回收率可達到90%以上。
波蘭Marian Turek等人采用“電滲析(ED)+蒸發結晶”技術,該組合工藝相對於單一的蒸發濃(nóng)縮和結晶,結晶出一噸鹽的電耗從970kW·h降至500kW·h,節能(néng)效果明顯,該處理係統(tǒng)在ED膜(mó)和蒸發結晶(jīng)之前進行了預(yù)處理,投加氫氧化鈣,去除部分(fèn)硬度和矽,以利於ED膜更好的(de)工作。
03、高(gāo)鹽有機(jī)廢水未(wèi)來處理技術展望
高鹽(yán)有機(jī)廢(fèi)水處理主要(yào)存在物理化學法處理成本高,生物法占地麵(miàn)積大等因素製約(yuē),尤其是含鹽量過高的高鹽(yán)廢水鹽度嚴重影響了(le)生物法(fǎ)在高鹽度廢水處理中的應用(yòng)。因此未來高(gāo)鹽有機廢水處理工藝研究,主要集中在高效快捷的高鹽有機廢水處(chù)理的生物反應器及其多種方法的(de)組(zǔ)合工藝。機理研究主要集中在嗜鹽菌的降鹽機(jī)理和工藝條件。
高鹽廢水處(chù)理工藝對比:
目前,處理高鹽(yán)廢水的工藝有多(duō)效蒸發技術、生物法、SBR工藝、MBR工藝等。
多效蒸發結晶技術
在工業含鹽廢水的處理過程中,工業含鹽廢水進入低溫多效(xiào)濃縮結晶裝置,經過5-8效蒸發冷凝的濃縮結晶過程,分離為淡化水(淡化(huà)水可能含有微量低沸點有機物)和濃縮晶漿廢液;無(wú)機鹽和部(bù)分有(yǒu)機物可結晶分離出來,焚燒處理為無機鹽廢渣;不能結晶的有機(jī)物(wù)濃(nóng)縮廢液(yè)可采用滾筒蒸發器(qì),形成固態廢渣(zhā),焚燒處理;淡(dàn)化水可返回生產係統替代軟化水(shuǐ)加以利用。
低溫多效蒸發濃縮(suō)結晶係統不僅可以應(yīng)用於化工(gōng)生產的濃縮過程和結晶過程,還可以應用於工業含鹽廢水的(de)蒸發濃縮(suō)結晶處理過程中。
多效蒸發流程隻在*效使用了蒸汽,故節(jiē)約(yuē)了蒸汽的需要量,有效地利用了二次蒸汽中的熱量,降低了生產成本,提高了經濟效益。
生物法(fǎ)
生物處理是(shì)目(mù)前廢水處理常用的方法(fǎ)之一,它具有應用範圍廣、適應性強、經濟高效無害等特點。
一般情況下,常用的生物法有傳統活性汙泥法(fǎ)和生物接觸(chù)氧化法兩種。
傳統活性汙泥法
活性汙泥法是一(yī)種汙水的好氧(yǎng)生物處(chù)理法,目前是(shì)處理城市(shì)汙水廣泛使用的方法。它能從汙水中去除溶解性的和膠體狀態的可生化有機物以及能被活性汙泥吸附的懸浮固體和其(qí)他(tā)一些(xiē)物質,同時也能去除一部分磷素和氮素。
活性汙泥法去除率高,適用於處理水質要(yào)求高而水質比較穩定(dìng)的廢水。但是 不善於適應水質的(de)變化,供氧不能得到充分利用;空氣供應沿池水平均分(fèn)布,造成前段氧量不足後(hòu)段(duàn)氧(yǎng)量過剩;曝氣結構龐大,占地麵積(jī)大(dà)。
生物接觸氧化法
生物接觸氧(yǎng)化法是主(zhǔ)要利用附(fù)著生長於某(mǒu)些(xiē)固體物表麵的微生物(即(jí)生物膜)進行有(yǒu)機汙水處理的方法。
生(shēng)物接觸氧化法是一種浸沒生物膜法,是生(shēng)物濾池和曝氣池的綜合體,兼有活性汙(wū)泥法和生物(wù)膜法的(de)特點,在水(shuǐ)處(chù)理過程中有很(hěn)好的效果。
生物(wù)接觸氧化法有較(jiào)高的容積(jī)負荷,對衝擊負(fù)荷(hé)有較強的適應能力;汙泥生成量少,運行管理簡便,操作簡單,耗能低(dī),經(jīng)濟高(gāo)效;具有活(huó)性汙泥法的(de)優點,生物活性高,淨化效果好,處理效率高,處理(lǐ)時間短,出水水質好而穩定(dìng);能分解其它生物處理難分解的物質,具有脫氧除磷(lín)的作用,可(kě)作為三級處理技術。