污水处理技术工艺

高盐工业废水处理技术现状及研究进展如何?

石油化工、电力和煤化工等工业生产过程中,会产生大量的含无机盐的废水。这些废水含盐量高,属于高含盐废水。此类废水如果直接排放将会破坏周边土壤、使水体含盐量升高,同时浪费矿物资源。因此,研究如何有效处理该类高含盐废水非常重要。

处理高含盐废水的基本思路是以低投资及运行成本把盐和水分离,并分别进行回收利用。虽然简单的蒸发过程能够实现,但能耗较大。近年来一些新技术、新工艺的应用,大大降低了分离成本,使高含盐废水的回收利用技术得到了快速发展。

高含盐废水的浓缩处理技术

1.热浓缩技术

热浓缩是采用加热的方式进行浓缩,主要包括多级闪蒸(MSF)、多效蒸发(MED)和机械式蒸汽再压缩(MVR)技术等。

MSF是最早应用的蒸馏技术,因其工艺成熟、运行可靠,在全世界的海水淡化中得到了广泛的应用。但存在热力学效率低、能耗高、设备结垢和腐蚀严重的缺点。

MED是将几个蒸发器串联运行,使蒸汽热得到多次利用,从而提高热能的利用率。MED较MSF的热力学效率高,但占地面积大。MED的热力学效率与效数成正比,虽增加其效数可以提高系统的经济性,降低操作费用,但会增大投资成本。

MVR技术利用压缩机将蒸发器中产生的二次蒸汽进行压缩,使其压力、温度、热焓值升高,然后再作为加热蒸汽使用,具有占地面积小、运行成本低的优势。相对于MED而言,它可以将全部二次蒸汽压缩回用,减少了生蒸汽的用量,因此更加节能。

在国外,MVR技术已广泛应用于食品、化工和制药等行业。

国内,MVR技术在制盐工业上已有应用的实例且节能效果显著,但在含盐废水处理方面,仍处于研究和试运行阶段,主要是由于高含盐废水成分较海水复杂,且物理化学性质与海水具有较大的差别。韩东等采用MVR蒸发系统处理含硫酸铵的废液,通过比较试验系统与数值模拟的能耗值,证明采用MVR技术较多效蒸发每年可节省53.58%的运行费用。

2.膜分离技术

膜分离技术是由压力差、浓度差及电势差等因素驱动,通过溶质、溶剂和膜之间的尺寸排阻、电荷排斥和物理化学作用实现的分离技术。与热浓缩相比,其结构简单、易于操作、操作温度低,在高含盐废水脱盐处理中主要应用的是纳滤膜(NF)、电渗析(ED)和反渗透膜(RO)技术。

NF技术可去除绝大部分Ca2+、Mg2+、SO42-等易结垢离子,因此脱盐是纳滤技术最主要的应用,其可对RO系统进水进行预处理,以降低结垢离子对RO膜污染。陈侠等采用NF技术预处理RO系统进水,SO42-、Ca2+、Mg2+截留率均在92%以上,极大降低了结垢离子对RO膜的污染。

ED技术是一种以电位差为推动力,利用离子交换膜的选择透过性,从溶液中脱除电解质的膜分离技术。ED的淡水回收率高、膜有效寿命长、操作温度高、膜污染少,但不能去除水体中的细菌和微生物。考虑经济性的原因,相对于RO技术而言,ED技术适用于处理中小型企业中含盐质量浓度在1000mg/L~5000mg/L的水体。

RO技术作为海水和苦咸水的淡化技术已相当成熟。近年来,随着工业生产中高含盐废水的增多,RO技术也开始广泛被用来浓缩各种高含盐工业废水。

通常RO一次除盐率>95%,清水回收率在60%~80%。广东某印染厂采用RO技术处理印染废水,系统实际清水回收率在65%左右,平均脱盐率在98.5%左右,出水水质达到了印染厂工艺用水的要求,实现了印染废水的资源化利用,具有明显的经济和环境效益。

尽管RO分离技术在工业废水除盐回收上得到了广泛应用,但因膜污染而导致的能耗增加和回收率的降低,仍是限制RO技术应用的主要问题。高效反渗透(HERO)技术是在常规RO基础上发展起来的,与常规RO相比,HERO对进水的污染密度指数没有限制,无需配备投资高的预处理系统,且RO是在高pH值下运行,极大降低了有机物及微生物等对RO膜的污染。

因此,HERO系统更加节能、清水回收率更高。HERO技术在国外已有较广泛的应用,在国内还不是很普及。神华亿利能源有限公司采用石灰石预处理加HERO技术回收该电厂工业废水,系统脱盐率在94.5%左右,出水水质满足回用要求,系统回收率在90%以上,该工程取得了良好的环保和经济效益。

高盐工业废水处理技术现状及研究进展如何?

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