东莞废水处理工程之浓盐废水零排放处理技术

东莞废水处理工程之浓盐废水零排放处理技术

　　1、浓盐废水的来源

　　在烧碱装置中，含高盐废水包括：电解正常生产中产生的含氯淡盐水、电槽停车时排放的阳极液及树脂塔第一步水洗产生的高盐废水。阳极液和含氯淡盐水脱氯后，通过脱氯淡盐水泵送入水池采卤。树脂塔第一步水洗和反洗产生的含盐废水和反洗废水等。煤化工行业浓盐水主要来源于化学水排水、循环水排污水以及污水深度处理回用的二级反渗透浓水，其主要包括除盐水和循环水生产环节引入的盐分、废水处理和再生利用环节添加的药剂、厂区生产所需新鲜水中引入的盐分、废水处理和再生利用环节添加的药剂、厂区生产所需新鲜水中引入的盐分，通过浓缩富集形成高浓盐水。

　　2、废水零排放概念

　　废水零排放是指工业水经过重复使用后，将这部分含盐量和污染物高浓缩成废水(99%以上)全部回收再利用，或者使用压滤机过滤出不溶于水的物质后循环使用，无任何废液排出工厂。由于废水本身及在处理过程中加药导致含盐量偏高，如何有效降低废水的含盐量是实现废水回用实现废水零排放的关键所在。水中的盐类和污染物经过浓缩结晶或压滤废渣以固体形式排出，送垃圾处理厂填埋或将其回收作为有用的化工原料。

　　3、蒸发结晶技术

　　通过蒸发除去溶剂使溶解盐结晶是处理高盐废水的最常用方法。热蒸发技术是实现“零排放”的必要手段，但蒸发结晶器投资的运行费用较高，且运行管理复杂，这些缺点制约着蒸发结晶工艺发展及应用。热蒸发结晶技术难点是浓盐废水蒸发结晶相比一般生产性化工蒸发结晶程序要复杂得多。一般化工产品成分相对较单一，如氯化钠、硫酸钠、硝酸钠等化工商品的生产，仅需要处理一种盐类的结晶，这类成分单一的盐类结晶工艺比较容易掌握，但浓盐废水里所含的盐分，种类繁多，经常是几种盐类相混合，多种盐类并存的浓盐水容易在结晶器内产生泡沫剂腐蚀性物质，同时多种不同盐类的存在，容易因盐类结晶温度不同而在设备内结垢，对设备的换热系数产生不同程度的影响。虽然理论上可以利用不同成分的盐类结晶温度不同的特性将混盐分布结晶进行分离，但是实际运行中，浓盐废水中各组分盐的结晶温度也很难控制，仍需在实际生产当中不断总结经验，改进并提高工艺技术，开发其他新工艺和组合工艺。

　　4、膜处理技术

　　膜蒸馏是一种新型的水处理技术，其特点是无需加热加压，只需要在常温常压的条件下进行处理，其过滤材料是疏水微孔膜。采用膜蒸馏技术进行水处理时，利用被处理液体中所包含的易挥发性物质所挥发形成的气体，在处理膜两侧形成压力差，并透过处理膜，最终实现筛选分离的一种处理技术。与传统回收方法相比，该方法操作简单，一次性投资少，回收浓水的效率非常高。孙项城研究表明，膜蒸馏技术处理稳定，脱盐率高达99%。

　　聂莹莹等选择中压反渗透、高压反渗透和超高压反渗透作为高浓盐水处理的核心工艺，并经美国陶氏ROSA软件计算，确定了中压反渗透、高压反渗透和超高压反渗透单元的结构和膜元件类型。最终确定“调节池+高效沉淀池+汽水反冲滤池+超滤+高压反渗透+DTRO+蒸发结晶”的处理工艺。采用此系统处理后，最终可将高浓盐水转化为回用水、污泥和盐泥，实现系统零排放，系统每吨水的处理成本为23.243元。

　　美国哥伦比亚大学研发利用“反渗透+膜蒸馏(MD)”技术对浓盐水进行处理用以盐的回收利用，该方案现处于实验研究阶段，分别将NaCl溶液、合成海水、高盐水通过该工艺组合，表现出很好的稳定性，相对于传统技术而言，出盐品质很好，水的回收率可达到90%以上。波兰MarianTurek等人采用“电渗析(ED)+蒸发结晶”技术，该组合工艺相对于单一的蒸发浓缩和结晶，结晶出一吨盐的电耗从970kW·h降至500kW·h，节能效果明显，该处理系统在ED膜和蒸发结晶之前进行了预处理，投加氢氧化钙，去除部分硬度和硅，以利于ED膜更好的工作。

　　5、电渗析处理技术

　　电渗析技术是利用离子交换膜对阴、阳离子的选择透过性，在外加直流电场作用下，使水中的阴、阳离子定向迁移透过选择性离子交换膜，从而使电解质离子自溶液中分离出来。电渗析技术除盐需要具备两个条件：一是在直流电场的作用下，使溶液中正、负离子分别向阴极和阳极做定向移动;二是在离子交换膜的选择透过性作用下，使溶液中的带电离子在膜上实现反离子迁移。为了保证电渗析设备长期、稳定、高效运行，对废水进水水质要求较高。电渗析技术有着工艺简单、易于设备化、技术成熟、除盐率高的优点。同时电渗析技术有着能耗高、易结垢等缺点。

　　在反渗透浓盐水的处理过程中，首先需要经过高效电渗析脱盐系统的处理，这时浓水的回收量将达到85%以上，极大的减少了煤化工企业的污水排放量。高效电渗析系统不但能够对浓盐水进行处理和排放，而且还具备较佳的脱COD功能，脱除率能够达到40%左右。通过对该系统的使用还能够以较低的成本使浓水当中较高的COD进行去除，不但可以实现废水的回收再利用，而且还能够极大的减少了COD的排放。另外，对于浓水中的一些残留物质，可以通过絮凝沉淀过滤以及高级氧化的方式，对其进行深度处理，使COD排放量进一步降低，真正实现浓盐水的零排放。

　　6、其他处理技术

　　冷冻法浓缩浓盐水原理是基于海水结冰过程中能够产生盐、水分离的现象，冷冻过程中大量的盐分被排除在冰晶之外，从而降低海水中的盐分，水合物法海水淡化利用较易生成水合物的小分子物质与海水中的水生成水合物晶体，固液分离后，分解水合物即可得到淡水。冷冻法处理浓盐水是可行的，并有很好的浓缩效果，对设备的材质要求低、对设备的腐蚀和结垢问题相对缓和、能实现液体零排放，若利用自然界的冷能作为能源，则可大大节省技术成本。在海水淡化方面研究较多，在处理浓盐水方面研究较少且冰水分离困难问题急需解决。

　　高级氧化法是采用单独臭氧氧化、O3/H2O2、GAC/O3和GAC/O3/H2O2等工艺处理浓盐水，不仅能有效去除废水中有机物，还能提高废水可生化性，降低废水毒性，浓盐水经过高级氧化处理后，出水仍含有酚、多环芳烃和杂环化合物等污染物，存在着潜在的环境风险。尽管高级氧化工艺处理反渗透浓盐水的研究取得了较好的进展，但是目前的工艺仍然存在着有待加强的地方。如工艺处理费用仍较高，缺少不同高级养护工艺处理效果的对比等;现有工艺主要集中在出水COD达标问题上，对于有机物去除基本没有涉及，缺少对出水水质特征的研究。

　　电吸附法除盐技术在处理效率、能耗、适应性及运行维护等方面有着独特的优势，是一种新型的水处理技术，有广泛的应用和发展前景。电吸附除盐技术是通过施加外加电压形成静电场，强制离子向带有相反电荷的电极处移动，使离子在双电层内富集，大大降低溶液本体浓度，从而实现对水溶液的除盐。其优点是对进水水质要求较低，运行中不消耗化学药剂，不产生二次污染，预处理设施较简单，运行维护也较方便，产水率高，但设备用电量较大，除盐率不如反渗透。