高鹽廢水的處理方法及工藝!
來(lái)源:科(kē)柏盛環保 發布時間:2020-11-20
高(gāo)鹽廢水處理是現階段工(gōng)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。高鹽廢水回用技術的應用是取得顯著經濟效益、環境(jìng)效益和社會效益的重要保障。本文基於高鹽廢水處理現狀及研究進展展開論述。
現階段,規模化處理高鹽廢水(shuǐ)仍然存在處理效率低、運行成本高的特點,還存在很(hěn)多需要突破和解決的關鍵技術問題。例如,采用正滲透法處理高鹽廢水時,正滲透膜和汲取(qǔ)液等核(hé)心問(wèn)題仍未很(hěn)好解決;如何提高反(fǎn)滲透(tòu)處理的水量,如何延長膜(mó)件的使用壽命,如何有效防(fáng)止膜汙染等問題仍需函待解決。
01、高鹽廢水簡介
高鹽廢(fèi)水指來源於生活汙水和工業廢水的總(zǒng)含鹽量(liàng)大於1%的排放廢水,含有較高(gāo)的如Cl-,SO42-,Na+,Ca2+等無機離子,也含有如(rú)甘油、中低(dī)碳鏈的有機物。由於其(qí)成分複(fù)雜多樣,鹽分高,對微生物生長具有較強的抑製作用,因此該廢水(shuǐ)處理技術難度遠比普通汙水處理要大得多。我國高鹽廢水產生數量在總廢水中達5%,每年仍以2%的速率(lǜ)增長。因此,高(gāo)鹽廢水處理在汙水處(chù)理中(zhōng)有重要地位,是廢水處理(lǐ)研究的重點,也(yě)是難點。
目前研究和常用的高鹽廢水(shuǐ)方法有(yǒu)蒸發法、電解法、膜分離法、焚燒法和生物(wù)法等。高鹽廢水是(shì)指(zhǐ)以(yǐ)NaCl含(hán)量計算的總鹽的質量分數大於等於1%的廢水(shuǐ)。這類廢水除了含有有機汙染物外,還(hái)含(hán)有鈣、鎂、鈉、氯(lǜ)和硫酸根等大量可溶性無機鹽離子,甚至含有放射性物質。
高鹽廢水主要來源(yuán)以下幾(jǐ)個途徑:
1、海水:通常來源於沿海城市工業用(yòng)水過程中的排水或冷卻循環水。
2、工業(yè)生產(chǎn):高鹽廢水主要來源印(yìn)染、煉(liàn)化、采油、製藥和製鹽等企業生產過程中(zhōng)產生的排水。
3、含(hán)鹽生活汙水:主(zhǔ)要來源於海水利用,將海水用於(yú)城市生活中的(de)消防、衝灑(sǎ)道路、衝廁等不與人體直接接觸的(de)生活雜用水。
4、含鹽量高的地下水:有些地區的地下水中含鹽量較高,總溶解性固體含量大,例(lì)如內蒙古(gǔ)河套部分地區、河北平原部分淺層地下水出現微鹹水和鹹水。
02、高鹽廢水處(chù)理技術應用現狀及優缺點分析
一、高效蒸發(fā)技術
高鹽水的(de)高效蒸(zhēng)發技術一(yī)般是針對鹽分含量在4萬mg/L以上的高鹽廢水,對於鹽含量在1%~4%的低濃(nóng)度高鹽水來(lái)說,高效蒸發技術具(jù)體來說主要有:多效蒸發(fā)技術、機械式(shì)蒸汽再壓縮技術。多效蒸發技術指的是同時使用多個串(chuàn)聯的(de)蒸發,熱的蒸汽依次通過幾個蒸發(fā),前一個蒸發的熱蒸汽再進入後一個蒸(zhēng)發,逐級蒸發,有效利用熱源(yuán),達到高鹽廢水(shuǐ)除(chú)鹽的目的(de)。
機(jī)械式蒸汽再壓縮技術簡稱MVR技(jì)術,是一(yī)種借助蒸汽壓(yā)縮機(jī)進行熱源有(yǒu)效利用的工(gōng)藝(yì),通過蒸汽的再次壓縮獲得動力,並不斷往(wǎng)複,以提高蒸汽的熱利用(yòng)效(xiào)率。高效蒸發(fā)的(de)技術可以成功分離廢水中的鹽分和水分(fèn),然後再分別(bié)進行處理,是比較徹底的處理高鹽廢水的(de)方法,所以,目前這種技術在煤化工和醫藥、農藥行業(yè)都有比較廣(guǎng)泛的應用。但是對於鹽水中的有機汙(wū)染物含量(liàng)過高的鹽水,蒸發過程中非常容易產生泡沫造成衝料,同時還可能(néng)影響鹽的品質,導致出鹽夾帶過多有機物,還需要繼續(xù)處理。
二、生物法脫鹽
此工藝主要利用的(de)微生物氧化(huà)分解有機(jī)物。微生物能(néng)處理吸附有害(hài)的有機汙染物(wù),高鹽廢水通過它的降解後能夠轉化大量的有機物為無機物,廢水通過淨化而再次應用於工業(yè)領域,此工藝方法具(jù)有其他物理化學處理方法不同的優勢,環保且安全性更強。
微生(shēng)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、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。如生物接觸氧化工藝(yì)有著抗毒、耐衝擊、微生物較(jiào)為穩定、具有很強的容積負荷性(xìng)、能夠保持汙泥齡(líng)的優勢,作為生物脫鹽技術來說十分常(cháng)用。比常規的活性汙泥處理(lǐ)方法的水力停留時(shí)間更短。
例: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COD去除率。厭氧技術及其改良工藝利(lì)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,他們能在高鹽的(de)水域環境中維持體內的低水活度,從而達到降低高鹽廢水COD的目的。
據資料了解(jiě),若泥(ní)齡為18日左右,嗜鹽菌在SBR反應容器中能夠達(dá)到95%的COD處理率,高(gāo)於61%的氨(ān)氮(dàn)處理率。但目前我國對此方法的工藝技術還不完善,技術(shù)熟練度不高,但生物法脫鹽的環保性,經濟性將在未來高鹽廢(fèi)水處理中擁有很好的前景。
三、膜處理技術
膜蒸餾是一種新型的(de)水處理技術,其(qí)特點是無需加熱加壓,隻(zhī)需要在常溫常壓的條件下進行處(chù)理,其過濾材料是疏水微孔膜。采(cǎi)用(yòng)膜蒸餾技術進行水處理時,利用被處理液體(tǐ)中(zhōng)所包含的易揮發性物質(zhì)所揮發(fā)形成的氣體,在處理膜兩側形成壓力差,並透過處理膜(mó),*終實(shí)現篩選(xuǎn)分離的一種處理(lǐ)技術。與傳統回收方法相比,該(gāi)方法操作簡單,一次性投資少,回收濃水的效率非常高。
孫項城研(yán)究(jiū)表明,膜蒸餾技術處理穩定,脫鹽率高達99%。聶瑩瑩等選擇中壓反滲透、高壓反滲透和超高壓(yā)反滲透作為高濃鹽水處理的核心工藝,並(bìng)經美國陶氏ROSA軟件計算,確定了中(zhōng)壓反滲透(tòu)、高壓反(fǎn)滲透和超(chāo)高壓反滲(shèn)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(chōng)濾池+超濾+高壓反滲透+DTRO+蒸發結晶”的處理(lǐ)工藝。采用此(cǐ)係(xì)統處理後,*終可將高濃(nóng)鹽水轉化為(wéi)回用水、汙泥和鹽泥(ní),實現係統零排放,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+膜蒸(zhēng)餾(MD)”技術對(duì)濃鹽水進(jìn)行處理用以鹽的回收利用,該(gāi)方案現(xiàn)處於實驗研究(jiū)階段(duàn),分(fèn)別將NaCl溶液、合成海水、高鹽水通過該工藝組合,表現(xiàn)出很好的穩定性,相對於傳統技術而言,出鹽品(pǐn)質很(hěn)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縮和結晶(jīng),結(jié)晶出一噸鹽的電耗從970kW·h降至500kW·h,節能效果明顯,該(gāi)處理係統在ED膜和蒸發結(jié)晶之前進行了預處理,投加氫氧化鈣,去(qù)除部分硬度(dù)和矽,以(yǐ)利於ED膜更好的工作。
03、高鹽有機廢(fèi)水(shuǐ)未來處理技術展望
高鹽有機廢水處理主要存在(zài)物理(lǐ)化學法處理成本高,生物法占地麵積大等因素製約,尤(yóu)其是含鹽量過(guò)高的高鹽(yán)廢水鹽度嚴重影響了生(shēng)物法在高鹽(yán)度廢水處理中的應用。因此未(wèi)來高(gāo)鹽有機廢水處理工藝研究,主(zhǔ)要集中在高效快捷的高鹽有機廢水處理的生物反應器及其多(duō)種方(fāng)法的組合(hé)工藝。機理(lǐ)研究(jiū)主要集中(zhōng)在嗜鹽菌的降鹽機理和工藝條件。
高鹽廢水處理工藝對比:
目前,處理高鹽廢水的工藝有(yǒu)多效蒸發(fā)技術、生物法、SBR工藝、MBR工藝等。
多效蒸發結(jié)晶技術(shù)
在工業含鹽廢水的處理過程中,工業(yè)含鹽廢水進入(rù)低溫多效濃縮(suō)結晶裝置(zhì),經過5-8效蒸發冷凝(níng)的濃縮結晶過程,分(fèn)離為淡化水(shuǐ)(淡化水可能含有微量低沸點有(yǒu)機物)和濃縮晶漿廢液;無機鹽和(hé)部分有機物可結晶分離(lí)出來,焚燒處理為無機鹽廢渣;不能結晶的有機物濃縮廢液可(kě)采用(yòng)滾筒蒸發器,形成固態廢渣,焚燒處(chù)理;淡化水可返回生產係統(tǒng)替代軟(ruǎn)化水加以利用。
低溫(wēn)多效蒸發濃(nóng)縮結晶係統不僅可以應用於化工生產的濃縮過程和結晶過程,還可(kě)以應用於工業(yè)含鹽(yán)廢水的蒸發濃縮結晶處理過程中。
多效蒸發流程隻在*效使用了蒸汽,故節約了蒸汽的需要量,有效地利用了二(èr)次蒸汽中的(de)熱量,降低了生(shēng)產(chǎn)成本,提高了(le)經濟效益。
生(shēng)物法
生物處理是目前廢水處理常用的(de)方法之一,它具(jù)有應用範圍廣、適應性強、經濟高效無害等特(tè)點(diǎn)。
一般情況(kuàng)下,常用的生(shēng)物法有(yǒu)傳統活性(xìng)汙泥法(fǎ)和生(shēng)物接觸氧化法兩(liǎng)種。
傳統活性汙泥法(fǎ)
活性汙(wū)泥法是一種(zhǒng)汙水的好氧生物處理法,目前是處理城市汙(wū)水廣泛使用的方(fāng)法。它能從汙水中去除溶解性的和膠體狀態的可生化有機(jī)物以及能被活性汙泥吸附的懸浮固體和其他一些(xiē)物質,同時也能去(qù)除一(yī)部分磷(lín)素和氮素。
活性汙泥法去除率高,適用於處理水質要求高而水質(zhì)比較穩定的廢水。但是 不善於適應水質的變化,供氧不能得(dé)到充分利用;空氣供應沿池(chí)水平均分(fèn)布,造(zào)成前段氧(yǎng)量不足後段氧(yǎng)量過剩;曝(pù)氣(qì)結(jié)構龐(páng)大,占地麵積大。
生物接觸氧化法
生物接觸(chù)氧化法是主要利用附(fù)著生長於(yú)某些固體物表麵的微(wēi)生物(即(jí)生物膜)進行有機汙水處理的方法。
生物接觸氧化法是一種浸沒生物膜法,是生物濾池和曝氣池的綜合(hé)體,兼有活性汙泥法和生物膜法的特點,在水處理(lǐ)過(guò)程中有很好的效果。
生物接觸氧(yǎng)化法有較高的容積負荷,對衝擊負荷(hé)有較強的適(shì)應(yīng)能力;汙泥生成量少,運行管理簡便,操作簡單,耗能低,經濟高效;具有活性汙泥(ní)法的優點,生物活(huó)性高,淨化效果好,處(chù)理效率高,處理時間短,出水水質好而穩定;能分解其它生物處理難分解的物質,具有脫氧除磷的作用,可作為三(sān)級處理技術。