污水处理技术工艺

高盐废水的形成及其处理技术进展

发布日期:2019-04-03 / 发布者:鸿淳环保科技 / 点击:

在我国社会经济发展和城市化进程中,水资源短缺正逐渐成为制约我国可持续发展战略的主要因素之一。近年来,随着工业规模的扩大,工业用水量迅速增加。同时,废水的数量也在迅速增加,这给目前的污水处理和回用技术带来了很大的挑战。工业废水如果直接排放,将严重污染周围的水土环境。如果废水不回收,就会造成水资源的浪费,加剧水资源的短缺。

对于高盐废水,由于缺乏技术,经济可行性和可靠性,大多数采用稀释外排法。该方法不仅可以减少污染物排放总量,还可以造成淡水的浪费,特别是咸水的排放,必然导致淡水资源的矿化和土壤的碱化。与国外高盐废水“零排放”或“零排放”海水淡化技术水平相比,中国存在较大差距。因此,如何开发一种经济有效的高盐废水脱盐处理技术,促进高盐废水的资源化利用,也是解决水资源循环利用的瓶颈。

1化工生产高盐废水来源

一般说来,在废水生化处理中,高盐废水是指含有有机物和质量分数大于3.5等的总溶解固体(tds)的废水。因为在这类废水中,除了含有有机污染物外,还含有大量可溶性无机盐,如cl−、na+、so 42−、ca2+等。因此,此类废水一般是生化处理的极限。据报道,特别是驯化的耐盐含盐细菌已被用于处理含盐废水,含盐废水占15%;在中国,也有报道称嗜盐菌可用于处理含卤素废水。除海水淡化外,这类废水主要来自以下领域:1。化学品生产、不完全化学反应或化学反应副产品,特别是在染料和农药等化学产品生产过程中产生的高鳕鱼和高盐毒性废水;2加水处理剂和酸、碱造成的矿化,以及大部分“轻”水回收的浓度,会增加可溶性盐的浓度。形成难以生化处理的所谓“高盐度废水”。可见,这种含盐废水比普通废水对环境的污染更大。

本文介绍的高盐废水是指利用反渗透技术回收大部分“淡水”后,通过蒸发或其他淡化技术产生的浓缩盐水的处理。当总溶解性固体(TDS)的质量分数大于8%时,可获得难以生化处理的高浓度废液。或化工生产过程中直接产生的COD含量高的废水,其总溶解性固体(TDS)的质量分数大于15%,不能进行生化处理。要彻底消除这类高盐废水的污染,不仅要降低COD的含量,而且要实现可溶性盐与废水的完全分离。只有这样,才能真正实现高盐废水处理的目标。

1.1化学生产过程产生的高盐废水

20世纪90年代以来,随着中国纺织工业的快速发展,印染行业规模迅速扩大,染料的生产和使用越来越大。结果,产生大量具有高COD,高色度,高毒性,高盐度和低B / C的染料废水。据统计,2009年印染行业生产的染料废水总量已达24.3亿吨,占纺织工业废水总排放量的80%以上。染料废水具有“四高一低”的特点,与所用染料的种类有关。同时,在染料的生产中,排放的废水中盐的富集主要是由于生产过程和加工助剂的添加。例如,在江苏某染厂的综合废水中,只有氯盐的质量分数高达60克/升。可以看出,如何有效地处理高盐高污染的印染废水,实现氯盐与标准水的分离,满足淡水资源的循环利用要求已成为处理中的难题。印染废水。

在化工生产中,农药生产过程中也会产生大量高盐废水。据统计,我国约有1600家农药厂,农药年产量达47.6万吨。其中,有机磷农药的产量占农药工业的50%以上。农药废水的特点是:有机物浓度高,污染成分复杂,毒性大,难降解,水质不稳定等,如在生产除草剂草甘膦时,浓缩母液会产生高浓度的磷酸盐和氯化钠废水,对环境造成污染。软管COD约为50000mg/L,含盐量可达150g/L,对高COD、高盐农药废水必须采取有效的处理措施。否则会造成严重的环境污染。

此外,在其他化学生产过程中,也会产生高盐废水。例如,在用氨制备苏打时,氨处理系统排放的废水的可溶性盐含量一般可达15~20<unk;GT;,其中大部分是Cacl2和nacl[9]和……在煤化工中,含盐废水经过热浓缩过程后,外部浓缩废水的含盐量可达20&lt以上;对于化学过程中产生的高盐废水,由于化学产品和生产工艺的不同,高盐废水的性质也不同。因此,有必要根据化学生产中直接产生的高盐废水的不同来源和特性对最佳工艺进行分类和选择。

1.2化学废水处理和淡水循环的浓缩含盐废水

在化学废水处理过程中,废水的来源和组成是不同的,有许多处理方法,但所有处理方法都旨在降低废水中的COD含量,最后回收部分"光"水。因此,在废水的COD值达到标准后,反渗透等技术将进一步用于回收一些"光"供再利用,以节约水资源。在整个过程中,预处理系统、水处理剂的添加和水的再利用都导致废水中含盐量的增加和浓盐水的形成。

许多工业废水含有有机/无机混合污染物,并且在一些废水中甚至含有对微生物存活有害或难以生物降解的污染物。因此,有必要通过物理预处理来改善废水的生物降解性。废水经过预处理后,虽然废水中有毒和难熔物质的含量会降低,但添加各种添加剂会增加废水中的含盐量,形成含盐量较高的废水。同时,脱盐预处理还产生含盐量高的浓盐废水。

一般来说,降低废水中COD的方法可分为物理化学法和生物法。其中,生物法具有成本低的优点,是首选的处理方法[11]。针对生化性能差的废水,采用物化-生化耦合技术处理废水已成为生化废水处理技术的发展趋势。近年来,各种耐盐细菌在污水处理中得到了深入的研究和利用,使污水处理中的含盐量有了一定的提高[12]。虽然废水中的含盐量应控制在一定范围内,且不宜过高,但研究发现,当含盐量达到3.5%时,COD去除率可达60%。同时,当废水中最高含盐量达到5%时,用耐盐细菌进行生化处理也有效。由此可见,随着污水处理技术和工艺的发展,特别是理化与生物工艺的结合应用,以及耐盐细菌的开发与实践,污水中可溶性盐的含量将在一定程度上提高,而COD则达到了标准,结果表明,污水中可溶性盐的含量将增加。盐水形成过程中的天然气。

反渗透膜技术是一种常用的脱盐技术。目前,它适用于工业规模的反渗透膜,主要包括醋酸纤维素和聚酰胺膜,其盐的保盐率为94-97<unk>[14],通过物理、生物等方法达到排放标准。为了回收部分淡水资源,一般采用防渗透膜技术回收和回收多达70吨的水。目前,在实际生产过程中,反渗透膜的产出率一般为50<unk>~60<unk;[15],因此,合格的排出水经过反渗透技术处理后,经过50至60淡水的回收再利用后,排出的废水盐浓度会增加一倍以上,造成集中的盐废水。

2 浓盐废水的处理

如前所述,高浓度含盐废水可分为两类:一类是化工生产、印染过程中产生的一些农药废水,这类高盐废水具有粘度高、COD特别高的特点;第二类是在废水处理过程中经过60%左右的回收再利用而形成的高浓度含盐废水。近年来,随着生化技术的进步和发展,嗜盐菌的成功分离、培养和驯化,使得利用生化方法处理高浓度含盐废水成为可能,尤其是嗜盐菌和嗜盐菌的应用。物化-生化耦合技术的应用促进了浓盐废水处理工程的发展[16]。工程技术人员也提出了采用嗜盐菌和多工艺组合工艺处理高浓度含盐废水的建议[17]。不难看出,生化技术的发展,虽然提高了细菌对环境的适应性,但能降低高浓度盐废水中COD的含量。然而,由于嗜盐菌的环境适应性在一定程度上,仍有大量的高浓度含盐废水面临有效处理的问题。同时,即使高浓度含盐废水的COD处理达标,如果大量排放这种含盐“合格水”,仍会对水体和环境的土壤造成危害。只有去除浓盐废水中的COD,分离处理浓盐水中的可溶性盐类,才是浓盐废水的最终处理目标。只有这样,才能使更多的水资源得到循环利用。为此,提出了一种“浓缩盐水低温热利用-蒸发-结晶工艺”处理此类废水的技术[18]。然而,最终的结果并不是理想的工艺技术-工业食盐和淡水的再利用。这是因为废水中的大部分盐都是氯化物,而且在水中的溶解度很大。用结晶浓缩和冷却的方法是不可能有效地分离盐类的。因此,高浓度含盐废水通常充分利用生产预热资源,采用蒸发法继续浓缩处理,对部分淡水资源进行再利用,可获得高盐废水。

蒸发脱盐处理的优点是淡水水质好。目前,从工业废水中蒸馏脱盐和回收淡水是以海水淡化和海水淡化为基础的[19]。蒸馏的本质是利用热能蒸发溶液,然后冷却蒸汽以回收淡水。由于技术的不断改进和发展,该工艺仍处于创新和发展过程中,如多效蒸发、膜蒸馏等。

多效蒸发装置首先用于海水淡化过程。目前,水处理的研究和应用也在不断增加。由于低温多效蒸馏技术具有节能的优点,近年来发展迅速,装置规模不断扩大,成本不断降低。其主要发展趋势是提高装置制水能力,使用廉价材料降低工程成本,提高运行温度,提高传热效率。于永辉等人[16]采用其他工艺和低温多效蒸发工艺处理高盐度和高硬度的稠油废水。结果表明,采用低温多效蒸发作为处理稠油废水的核心技术是可行的。李清方等。[21]针对污水污染物组成复杂、污染强、不适合膜法脱盐的特点,提出了一种多效蒸发技术对油田污水进行集中脱盐处理。研究表明,在最佳条件下,采用多效蒸发技术对油田污水进行浓缩脱盐处理。浓缩废水含盐量可达8%以上。

膜蒸馏是一种新型的分离技术,是一种将膜分离技术与传统蒸发工艺相结合的新型膜分离工艺。与其他膜分离方法相比,膜蒸馏的主要优点之一是溶液浓度的影响很小。 Schofield等人对盐溶液的实验研究。 [22]表明,与纯水相比,5 mol / L NaCl溶液中水的饱和蒸气压仅降低了25%,膜蒸馏通量降低了30%。可以看出,相对于其他膜分离方法,膜蒸馏可以处理非常高浓度的水溶液。 赵晶[23]发现采用真空膜蒸馏(VMD)处理反渗透浓缩水时,水通量随着浓缩过程的进行而降低,但产水的除盐率可达99以上。 %。同时产生了一些高盐废水,其含盐量超过15%,是反渗透浓缩水的4倍以上。膜蒸馏本身的特性决定了该技术与其他分离技术相比具有一些优势,例如膜蒸馏过程的低压和低温,以及馏出物的纯度。然而,膜蒸馏仍存在许多缺点,例如传热过程中传热效率低,膜孔堵塞容易,膜结构成本高,局限性大,膜材料改进。可以看出,浓缩盐​​水经过蒸发处理,除了部分淡水外,还得到部分高盐废水,需要进一步处理才能完全分离出可溶性盐类物质。 。

3 高盐废水的处理技术

3.1 焚烧工艺技术

如前所述,直接焚烧可用于处理高COD、高含盐量的废水。高盐废水焚烧处理始于20世纪50年代,它以雾的形式将高盐废水喷入高温燃烧炉,使水雾完全蒸发,将废水中的有机物氧化成二氧化碳、水和少量无机灰[24]。一般认为,焚烧法处理有机高盐废水的COD(>100000 mg/L)、热值(>2500 kcal/kg)或有机组分质量分数大于10%的有机高盐废水比其他方法更经济合理。对于COD为10000-100 000 mg/l、热值为250-2500 kcal/kg的有机高盐废水,在燃烧过程中需要补充燃料[25]。高盐有机废水焚烧前,应过滤废水中的悬浮物或通过加热降低废水粘度,防止喷嘴堵塞,提高废水的雾化效率。对于不同类型的工业高盐废水,有时还需要进行酸碱中和处理,以防止酸腐蚀设备和碱污染。在焚烧阶段,根据高含盐废水的物理性质确定焚烧温度,控制焚烧时间、通风等因素,达到较好的焚烧效果。最后,在烟气处理阶段,由于废液中常含有氮、硫、氯等元素,通常焚烧会产生不含X、SOX、HCL的污染气体。因此,产生的烟气需要经过净化后才能排放。

3.2蒸发浓缩-冷却结晶技术

蒸发浓缩-冷却结晶工艺是一种通过蒸发浓缩高盐废水,最终冷却浓缩液,使高盐废水中的可溶性盐结晶分离的过程。该工艺可以分离部分盐类,得到结晶盐化合物,而结晶母液需要返回前蒸发段进行循环蒸发浓缩处理。

该工艺适用于COD较低、盐对温度敏感的高盐废水。通过控制结晶温度,可以得到纯结晶盐。缺点也很明显。当废水中盐的相对温度变化不敏感时,例如当废水中的主要盐为氯化物时,采用冷却结晶法分离盐,效率很低。此外,在冷却结晶过程中,会有大量的冷却母液被退回到加热和蒸发前一阶段,浓缩处理。这样,整个过程就会长、能耗高、加工效率低。因此,迫切需要开发一种从高盐废水中高效分离盐物质的工艺。

3.3蒸发 - 热结晶技术

在蒸发热结晶过程中,高盐废水先蒸发浓缩,然后旋转薄膜蒸发器加热高盐废水浓缩液,进一步蒸发浓缩,形成过饱和盐溶液。最后,通过冷却,使过饱和盐溶液的温度降到40℃以下,得到盐泥,使高盐废水中的可溶性盐完全分离。其中,关键设备是旋转薄膜蒸发器。

在旋转薄膜蒸发器内,安装有带旋转轴的液板和刮刀。高温高盐浓缩物从入口进入液盘,并分散到蒸发器的四壁,在旋转时加热蒸发。盐泥.其中,蒸汽从蒸发器上端的蒸汽出口排出。在此过程中,旋转轴上的刮刀刮掉蒸发器底部出口的盐泥。为保证旋转薄膜蒸发器的防腐性能,可采用316l不锈钢、石墨或钛合金等材料进行优异的防腐、耐温、传热性能等加工。

蒸发-热结晶工艺技术的创新是采用薄膜蒸发处理含盐浓缩液,蒸发效率高,易使含盐浓缩液达到过饱和状态,有利于盐与粘性液体的连续分离,实现盐的连续分离,且无母液回流加热。能耗低。因此,该工艺对高盐废水中的含盐量没有特殊要求。实现了对所有高粘度、高盐度废水的高效连续处理,实现了盐类物质的100%分离。目前,该工艺已成功地应用于酸、高盐废水的回收与处理[26]。

4 结语

为了充分循环利用水资源,减少各种高盐废水对水资源的“盐渍化”污染和土壤盐渍化危害,加强对高盐废水的有效处理,实现盐水的高效分离,具有十分重要的意义。

对于某些高盐,高COD废水,在直接焚烧处理时必须加强对废气污染的控制。对于低COD和可溶性盐温度敏感性的高盐废水,可通过蒸发浓缩 - 冷却结晶技术实现一些可溶性盐的分离。

相比之下,蒸发-热结晶工艺更适合处理高COD、高含盐量的废水。该工艺对高含盐废水中可溶性盐的种类没有特殊要求,含盐量越高,分离效率越高。但是,对热结晶产生的盐泥或渣的深度处理和回收仍需要进一步的研究和开发。

高盐废水的形成及其处理技术进展

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