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高鹽廢水三效蒸發處理技術

文章出處:未知發表時間:2023-08-21 13:33:47

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煙氣洗滌廢水具有雜鹽含量較高的特點,且含有較高的有機污染物,pH偏堿性。該高鹽廢水不適合采用物化或生物處理技術,反滲透技術雖可以解決高鹽廢水的減量,但反滲透產生的高含鹽濃縮液的出路更為棘手。近年來,隨著環評對污染物排放總量控制日益嚴格,絕大多數危險廢物綜合處理廠執行廢水處理達標后排放,為此,實現高鹽廢水的高效減量與達標處理迫在眉睫。本研究結合某危廢處理廠的高鹽工業廢水處理工程,探索多效蒸發工藝在高鹽廢水處理工藝設計中相關重要工藝流程的選取與關鍵參數的取值,以期為類似工程提供參考與借鑒。

多效蒸發是一個多級串聯濃縮過程,其中各效操作參數與單效蒸發相同,但各效過程參數相互制約。一般而言,增加效數可以提高蒸發處理的經濟性,但由于存在溫度差損失,效數不可能無限制地增加。針對無機鹽溶液的蒸發,目前一般選擇二~四效蒸發。

根據多效蒸發中物料與二次蒸汽的流向不同,多效蒸發細分為平流、順流和逆流等多種蒸發工藝。

危廢焚燒系統產生的高鹽廢水總溶解固體(Total Dissolved SolidsTDS)含量較高,且含有一定的雜質、懸浮物(Suspended SolidsSS)和CODCr,黏度較大,適合選用逆流式三效蒸發工藝。

1、工藝流程

. 高鹽廢水設計水量與進水水質

某危廢處置中心高鹽廢水處理系統設計處理量為100t/d,折合4.2t/h,整個工藝過程中預計可產雜鹽(干基)約210kg/h,該高鹽廢水設計進水水質見表1

 

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. 設計工藝流程

高鹽廢水經預熱、三效蒸發濃縮、二效蒸發濃縮、一效蒸發濃縮后,進入離心機出鹽,總體工藝流程見圖1。一效加熱器為強制循環式,二效、三效加熱器均為降膜循環式。蒸發得到的冷凝液經后續生化系統處理后回用。

 

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1.3 設計參數取值

根據進水水質,本項目三效蒸發工藝設計參數見表2

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本項目3個加熱器均為管殼式換熱器,其結構示意如圖2所示。

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1.4 設計冷凝水排放指標

三效蒸發冷凝液進后續污水處理站,采用生化處理+膜深度處理的工藝技術路線進行深度處理。經污水處理站處理后的廢水達到GB/T18920—2002城市污水再生利用城市雜用水水質標準中規定的標準。系統調試期間,冷凝水指標均達標。

2、測試指標與分析方法

2.1 原料組分指標

經取樣分析,高鹽廢水原料實際組分較設計值差異較大,主要體現在原料TDSCODCr和氯離子含量均遠高于設計值,具體見表3。一方面由于前端焚燒來料種類繁雜,組分差別較大;另一方面為減少高鹽廢水的產生,實際增大了焚燒系統洗滌循環水的循環次數,各組分逐漸累積至較高值。

 

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由表3可知,焚燒系統洗滌高鹽廢水實際水質中TDSCODCr都超過設計進水指標,特別是CODCr分別超過設計值15.5倍和11.6倍,因此需要對高鹽廢水進行調質,調質后的進水水質見表4

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調質后的高鹽廢水作為三效蒸發裝置的進料。

2.2 其他指標

本項目調試期間其他測試指標還包括:進料流量;生蒸汽冷凝水、二次蒸汽冷凝水、機封水、真空系統循環水中TDS指標;二次蒸汽冷凝水溫度。

3、運行效果分析

3.1 二效物料循環及轉料

二效循環泵兼具物料循環和轉料的功能,出口壓力控制在0.15~0.18MPa,可以穩定實現向一效分離器轉料。

但二效循環泵出口壓力低于0.15MPa或高于0.18MPa時,一效進料量均會有不同程度地下降,一效分離器液位會逐步降低,直至低液位報警,需要人工干預調節。這主要是因為在二效循環泵出口壓力太低時,二效無法正常向一效迅速補料;出口壓力太高時,二效加熱器循環量變小,一效進料量也相應減小。

因此,調節并控制二效循環泵出口壓力在0.15~0.18MPa,既能穩定向一效分離器轉料,又不影響二效物料的循環。

3.2 三效分離器壓力

二次蒸汽冷凝水溫度一般不超過40℃,其隨時間變化趨勢見圖3

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由圖3可知,在實際調試過程中,二次蒸汽冷凝水溫度集中在31~39℃,此時三效分離器壓力為12.3kPa(絕對壓力)。

 

3.3 分離器操作液位

調試過程中,分離器液位隨時間變化趨勢見圖4~6。由于3個分離器液位量程有差異,因此均以實際液位所占分離器液位計總高度的比例來表示實際操作液位。

 

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可以看出,調試期間正常運行工況下,3個分離器液位均穩定在45%~55%(出鹽工況除外,此時一效分離器液位會明顯下降)。此時二次蒸汽冷凝水水質能穩定達標。

分離器液位達到65%~70%左右時,二次蒸汽冷凝水中TDS就可能會超標,主要是因為此時分離器液面上部氣相空間相對縮短,蒸發出的二次蒸汽在分離器內停留時間縮短,二次蒸汽與鹽分未能完全分離,導致從分離器頂部出去的氣相物料夾帶部分鹽分。

綜合考慮分離器與加熱器的豎向布置,3個分離器液位控制值為50%時系統可正常運行。

3.4 出鹽時間與出鹽量

系統設計出鹽量約為210kg/h,實際調試期間為間歇出鹽,即先根據一效分離器底部視鏡觀察分離器內物料濃度,如果視鏡中鹽分低于1/3視鏡位置,則說明暫時還未濃縮到出料濃度;若視鏡中鹽分達到1/3位置,則說明可能達到出料濃度,需要再進一步做實驗確定,具體實驗方法為:取1500mL燒杯,至出料泵出口取樣管取樣,冷卻約10min后觀察鹽分含量,若鹽分含量超過40%,即具備出鹽條件。調試期間,每隔約4~6h出鹽1次,每次出鹽約1.0~1.2t

4、結論

1)由于高鹽廢水成分復雜,且含鹽量可能會有較大波動,尤其是含鹽量高于8%時,二效加熱器即會有少量結晶鹽析出,降膜式加熱器由于循環量較小,存在結晶鹽堵塞的風險,因此針對危廢焚燒系統高鹽廢水處理三效蒸發系統,一效、二效和三效加熱器均選擇強制循環型。

2)本系統二效循環泵出口壓力需控制在0.15~0.18MPa;分別設置單獨的二效轉料泵與二效循環泵,確保進料量穩定,系統蒸發過程平穩。

3)為確保在進水CODCr較高(>1500mg/L)且水質波動較大的情況下,三效蒸發系統仍能穩定運行,母液不宜回流至三效系統。

4)為控制三效分離器壓力穩定在12.3kPa(絕對壓力),宜設置壓力調節閥,以保證系統壓力穩定。


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