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高含盐工业废水处理技术

  高含盐工业废水是指工业生产活动中排放含盐总量大于1%的废水,所含盐类物质有氯离子、硫酸根离子、钠离子等,其主要来源有农药厂、电力厂、石油化工行业和煤化工行业等,本文主要讨论的是…

  高含盐工业废水是指工业生产活动中排放含盐总量大于1%的废水,所含盐类物质有氯离子、硫酸根离子、钠离子等,其主要来源有农药厂、电力厂、石油化工行业和煤化工行业等,本文主要讨论的是含盐量大于5%的废水处理技术。无机高含盐废水满足一定的指标可以直接外排临近海域,其他高含盐废水若不经处理直接排放,将会对生态环境产生巨大的破坏,因此需要对其进行合理处置。

  1、高含盐废水的处理

  对于高含盐工业废水,常规处置方法主要有生物法、膜法、热法等。生物法不适合含盐量大于2%的废水处理,热法处理主要是多级闪蒸和多效蒸发,膜法主要是反渗透。随着环境标准的提高以及环保技术的更迭,近年来,高含盐有机废水工业化应用较多是机械式蒸汽再压缩(MVR)、高级氧化、正渗透(FO)、焚烧等处置技术,有的企业甚至采用多种技术的联合来资源化处置高含盐废水。

  2、各种技术的进展

  (1)多效蒸发技术以单效蒸发为基础,利用前效产生的二次蒸汽作为后效的加热蒸汽,将多个蒸发器串联起来组成多效蒸发的过程。MVR技术与多效蒸发技术相比,最显著的区别在于传统蒸发的能源来自蒸汽,蒸发过程中损失的能量都来自蒸汽,而MVR技术的能源来自电力,通过蒸汽压缩机做功,将物料蒸发产生的低温低压蒸汽压缩成高温高压的蒸汽,再次作为热源对原料液进行加热,最大程度地回收了蒸汽潜能。因此相比于传统蒸发技术,MVR更加节能,并且具有热效率高、运行成本低、设备自动化程度高、占地面积小等特点。

  由于MVR与传统多效蒸发均是物理处置过程,所以蒸发的原水水质不能太差,否则系统需要频繁置换和清洗,也会影响处置过程的效率;另外蒸发装置运行一段时间后累积的浓缩液处置也是一大瓶颈,现如今多数厂家往往采用浓缩液焚烧、氧化预处理等联合技术来彻底解决高含盐有机废水。

  (2)高级氧化法以生成羟基自由基为主体,利用羟基自由基引发链式氧化反应迅速破坏有机物的分子结构,几乎可以无选择的氧化降解高浓度有机废水,而盐浓度的高低对该方法的影响可以忽略。根据产生自由基的方式和条件的不同,可分为湿式氧化法、超临界水氧化法以及其他催化氧化法等。

  湿式氧化是指在高温和高压的条件下,利用空气或氧气作氧化剂,将水中有机物氧化成小分子有机物或无机物。湿式氧化的条件温度一般在120~320℃,压力在0.5~20MPa。若提高反应的温度和压力至水的临界点以上(温度374.3℃、压力22.05MPa),水的基本性能会发生很大的变化,表现出类似于非极性有机化合物的性质,此状况下的反应就称为超临界水氧化。超临界水能与非极性物质和其他有机物完全互溶,同时超临界水还可以和空气、二氧化碳等气体完全互溶,而无机物特别是盐类在超临界水中的电离常数和溶解度则很低,多数盐类能够分离出来,对氧化反应几乎无影响。所以当用超临界水氧化法处理废水时,具有强氧化性的羟基自由基可将有机污染物彻底降解。

  虽然湿式氧化、超临界氧化等高级氧化技术可以无选择的氧化降解各类污染物,但反应条件苛刻、对设备要求高的缺点限制其广泛应用。

  (3)膜法是利用压力为推动力,利用不同孔径、不同材料的膜在一定的压力下将水与水中的污染物分离去除,根据膜的孔径大小可分为微滤、超滤、纳滤和反渗透等,近年来又陆续出现了正渗透(FO)技术。

  正渗透技术用于高浓盐水的浓缩,可以将其浓缩至22~26万mg/LTDS。FO使用半透膜(原理等同于反渗透膜),利用自然渗透压差,使水分子从待处理的高浓盐水中自然扩散到汲取液中,FO优点在于它运作过程不需要高压泵,系统能耗低,可以去除高盐水的溶解盐成分,由于FO低压工作特性,使得FO膜不可逆转的污染及结垢倾向比高压反渗透系统更低,系统更加安全可靠。汲取液是影响正渗透技术的关键因素之一:汲取液本身的渗透压直接影响正渗透的运行效率;汲取液的再生是正渗透工艺能耗的主要部分。因此,相关研究人员都将进一步增加汲取液的渗透压,增加正渗透过程的水通量,开发更加节能的再生工艺作为研究的一个重要方向。

  (4)焚烧法是指在800~1000℃的高温条件下,高含盐废水中的可燃组分(主要是有机物)与空气中的氧进行剧烈的化学反应,释放能量并转化为高温的燃烧气和少量性质稳定的固体残渣,从而使高盐废水减容,实现无害化的目的。高含盐废水的焚烧通常有二燃室(温度控制在1100℃以上),可以保证废水中有机物完全分解,炉子下端产出的固体盐可达到工业级别回用,同时废水产生的能量可以用于原料的加热、副产蒸汽等。受制于焚烧成本、盐的浓度和种类等因素,并不是所有的高含盐有机废水都适合焚烧,此外该工艺容易产生氮氧化物、二噁英等有毒物质,废水中的盐类对装置和设备也会产生一定程度的腐蚀。

  目前工业化应用较多的是鳞板式焚烧炉,该炉型已在染料、化工、农药等多个行业都有较多的应用案例。鳞板式焚烧炉可根据企业自身特点及所在的区域优势,采用天然气或者煤气,甚至是企业的副产甲醇、氢气等为燃料,将高盐有机废水通过焚烧处理,烟气达标处理的同时还能得到副产盐,一举双得。

  3、结语

  MVR蒸发法运行较为稳定,若原水水质一般,高盐废水得到了解决但可能又形成了新的固体污染源;高级氧化法基本无二次污染物产生,具有技术上的可行性,但其成本和工业化程度制约了它的大规模应用;膜法是依据物理作用实现盐的分离和浓缩,抗污染、性能稳定的膜材料是其工业化应用重要的参考因素;焚烧法运行成本较高,且中间过程和尾端排放控制严格,如果焚烧后的盐有较大利用价值或焚烧所用的燃料成本低,那焚烧的路径才值得推荐和考虑。综上所述,任何单一的工艺或方法都没有绝对的优劣之分,对于高含盐工业废水的处理,应结合实际情况选择不同工艺进行分别处理。今后,如何将多种技术联合应用彻底解决高含盐废水的问题,如何合理有效地对结晶盐进行二次利用,都将是未来研究的热点方向。(来源:青岛海湾精细化工有限公司)

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作者: 三六五环保公司

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