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含鹽工業廢水的零排放及分鹽結晶工藝

文章出處:未知發表時間:2022-01-03 14:00:27


 

圖片1 

 

  含鹽廢水的典型特征是含鹽量高、鹽組分復雜、廢水排放量大、污染嚴重其主要產生于煤化工、采礦、石化、造紙、冶金等行業。特別是在煤化工等高耗水行業通常所在地域水資源就很匱乏行業的快速開展引發了區域水資源供需的失衡。因而關于含鹽廢水必需最大限度回用,節約水資源,緩解水資源嚴重短缺的窘境。另一方面,這些行業的廢水排放量大,水質復雜,含有大量的有機污染物等。并且可能含有聯苯和毗睫等有毒污染物。對含鹽廢水施行零排放能有效維護生態環境,防止水體和公開水污染。

 

  一、含鹽廢水處置的現狀

 

  近年來,國家從政策上鼓舞各地制定愈加嚴厲的污染物排放規范,全面推行排污答應證制度,將工業污水的污染防治列為環珍重點工程,并在局部地域和行業強力推行廢水零排放。這從基本上改動了含鹽廢水之前的處置思緒,促進了零排放技術在含鹽工業廢水處中的應用和開展。

 

  含鹽廢水零排放本質是指液體零排放,由于廢水中的鹽分最終以固體的方式排出系統外。廢水零排放進一步提升了中水回用后端的水資源應用率,但零排放產生的固體雜鹽的處置卻成了難題。在煤制油和煤化工等行業,含鹽廢水蒸發結晶產生的固體雜鹽均暫按危廢進行管理。由于昂揚的危廢處置本錢,倒逼企業必需找到更經濟環保的處置思緒,也就催生了對含鹽廢水施行分鹽結晶資源化的處置計劃。

 

  二、零排放工藝技術

 

  典型的廢水零排放系統應包含前端的預處置單元和膜濃縮單元,但本文僅就末端的蒸發單元和結晶單元的主要工藝技術做簡述。

 

  2.1 蒸發工藝技術

 

  蒸發工藝是將含鹽廢水進行深度濃縮,通常作為膜濃縮單元和結晶單元之間的銜接。含鹽廢水的蒸發通常采用耦合了機械蒸汽再緊縮(MVR)技術的高效降膜蒸發工藝。降膜蒸發器能夠完成低溫差傳熱,傳熱系數較高。蒸發器系統的熱源在樹立熱均衡后主要由蒸汽緊縮機提供,應用蒸汽緊縮機來提升二次蒸汽的溫度和壓力再返回蒸發系統的加熱室。與蒸汽驅動系統相比,MVR系統能取得更高的熱效率。

 

  關于含鹽廢水的蒸發,假如廢水中的硬度在膜處置前端沒有經過徹底軟化,則在蒸發單元應采用鹽種防垢技術。在鹽水濃縮過程中,硫酸鈣和二氧化硅等易結垢組分會到達飽和析出從而形成蒸發器換熱管壁面結垢。采用鹽種防垢技術,結垢組分會優先吸附在鹽種外表,保證蒸發換熱過程的無垢化運轉。這也是與鹽化工、食品等范疇的常規蒸發工藝最明顯的不同之處。

 

  2.2 結晶工藝技術

 

  結晶單元是整個廢水零排放系統的終端。由于含鹽廢水組分復雜多樣,宜接結晶得到的是混合鹽,也叫雜鹽。混合鹽結晶器與純鹽結晶器在設計上有不同,需求特別思索廢水中各鹽分的溶解度和沸點升以及進水中有機物等對結晶過程中的影響。通常采用強迫循環閃蒸結晶工藝來完成蒸發濃縮液中的鹽的結晶。強迫循環能夠經過大流速的沖刷來降低設備管道結垢梗塞的風險,延長運轉周期。由于廢水中鹽分(包含腐蝕性的氯離子)在結晶過程中濃縮富集顯著,因而結晶系統的一切設備和管道的材質等級要比蒸發系統更高(如高等級鈦材TA10、超級雙相鋼2507和高合金Alloy625),這也意味著更高的建立投資本錢。

 

  三、分鹽結晶工藝技術

 

  分鹽結晶工藝需求將含鹽廢水中的主要鹽分提取出來完成資源化回用,關于煤化工等高耗水行業而言,含鹽廢水中的主要鹽分為氯化鈉和硫酸鈉。關于含鹽廢水的分鹽結晶,當前主要有兩條中心工藝道路,一是膜法分鹽結晶工藝,二是熱法分鹽結晶工藝。因每個項目水質都不盡相同,分鹽結晶的實踐工藝道路各異,基于多組分水鹽體系相圖,各單元按需組合和排序,需依據特定條件選擇最合適的工藝道路。

 

  3.1 膜法分鹽工藝

 

  膜法分鹽結晶工藝的中心在于應用納濾(NF)膜對一二價鹽的選擇性進行初步分離。納濾膜對一價離子透過率高,在高濃度下簡直完整透過,而對二價離子的透過率很低,因而應用納濾膜的這種性質,將廢水中的主要鹽分(NaClNazSO進行分離。納濾產水中的鹽分以氯化鈉為主,可經過再濃縮后進行氯化鈉鹽的結晶分離;納濾濃水中的鹽分以硫酸鈉為主經繼續濃縮后(假如有機物濃度較高時需求進行脫除有機物措施,如臭氧氧化等)進行硫酸鈉鹽的結晶分離

 

  該工藝的優勢在于應用納濾膜進行初分截留,抗水質動搖性較好。但需求特別留意的是納濾膜的性能衰減和穩定性問題。初始階段納濾膜對硫酸根的截留率通常可達98%及以上,但由于廢水中的易結垢組分和有機物等雜質影響,經過一年以至更短的時間,該數值有可能降至90-95%從而嚴重影響后續結晶鹽的質量和回收率。所以通常會思索采用多級多段措施,整體分鹽流程較長,系統的投資和能耗較高。

 

  3.2 熱法分鹽工藝

 

  熱法分鹽結晶工藝主要是應用鹽硝(NaClNa/OJ溶解度隨溫度變化的差別進行分離,特別是硫酸鈉在低溫工況下與芒硝(Na2S04-10H20)之間的轉變。典型的工藝道路是將含鹽廢水經過預處置和膜濃縮后,經MVR降膜蒸發進行深度濃縮,在范圍大幅減量后進入冷凍結晶單元。冷凍結晶過程將廢水中的絕大局部硫酸鈉鹽以芒硝結晶方式析出,芒硝再經過熱熔成硫酸鈉的飽和溶液后做蒸發結晶產出無水硫酸鈉鹽。

 

  冷凍結晶過程的母液以氯化鈉為主,去往氯化鈉蒸發結晶單元產出氯化鈉鹽。熱法分鹽結晶工藝的主要優勢在于系統流程較短、結晶鹽質量高,同時系統的投資和能耗較低。該工藝對安裝操作請求較高,在特定工況下,鹽的回收率相對較低。但關于鹽硝比適宜的含鹽廢水體系,熱法分鹽結晶工藝還是具有明顯的技術優勢。

 

  四、結語

 

  含鹽廢水的處置方式從達標排放到液體零排放是一次革新,而從零排放雜鹽結晶到資源化分鹽結晶則是一次飛躍。零排放雜鹽結晶的問題在于雜鹽無反復應用價值,且存在二次污染風險很多行業在政策上暫按危廢管理。分鹽結晶工藝在很大水平上處理了雜鹽處置的難題,能回收大局部鹽分完成有限的資源化應用,大幅減小了危廢雜鹽的產生量。但分鹽結晶工藝尚需進一步研發和工程化考證,其安裝投資和運轉本錢都遠高于零排放系統工程設計時需求比選出最經濟合理的工藝道路。

 


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