28

Feb

2020

高鹽廢水形成及處理技術

對于高鹽廢水，由于缺乏技術、經濟上的可行性與可靠性，大多數采取稀釋外排方法。隨著國內技術的不斷發展，國外DTRO膜碟管式反滲透技術已在國內有了全新的研發及應用。這項高鹽廢水“零排放”或“趨零排放”的脫鹽技術已使工業廢水得到充分的資源化利用，解決了水資源循環利用的瓶頸問題。
    1.化工生產中高鹽廢水的來源
    通常，對于廢水生化處理而言，高鹽廢水是指含有機物和至少總溶解固體（TDS）的質量分數大于3.5%的廢水。因為在這類廢水中，除了含有有機污染物，還含有大量可溶性的無機鹽，如Cl^-、Na⁺、SO₄^2-、Ca²⁺等。所以，這類廢水一般是生化處理的極限。這類廢水除了海水淡化產生外，其他主要來源于以下領域：①化工生產，化學反應不完全或化學反應副產物，尤其染料、農藥等化工產品生產過程中產生的大量高COD、高鹽有毒廢水；②廢水處理，在廢水處理過程中，水處理劑及酸、堿的加入帶來的礦化，以及大部分“淡”水回收而產生的濃縮液，都會增加可溶性鹽類的濃度，形成所謂的難于生化處理的“高鹽度廢水”。可見，這類含鹽廢水已經較普通廢水對環境有更大的污染性。
       1.1來自化工生產過程的高鹽廢水
    自20世紀90年代以來，，印染行業規模迅速擴大、由此，產生大量的高COD、高色度、高毒性、高鹽度、低B/C的染料廢水。在化工生產中，農藥生產過程也會產生大量的高鹽廢水。農藥廢水的特點是：有機物濃度高、污染成分復雜、毒性大、難降解、水質不穩定等。對于此類高COD、高鹽農藥廢水，必須采取有效處理措施進行處理。否則，必將造成嚴重的環境污染。
       1.2來自化工廢水處理與淡水回收利用過程的高鹽廢水
 在廢水處理COD值達標之后，將會進一步采用反滲透等技術，回收部分“淡”水進行回用，以節約水資源。在整個工藝進程中，預處理系統、水處理藥劑的加入及水的回用都導致廢水中鹽含量的增加和高鹽水的形成。
       眾所周知，反滲透膜技術是一種常用的脫鹽技術。目前，適用于工業規模的反滲透膜，主要包括乙酸纖維素和聚酰胺膜，其鹽截留率為99%。廢水通過物化、生物等方法使廢水達到排放標準。為了回收循環部分淡水資源，一般采用反滲透膜技術，回收、循環利用最高達70%的水。  

 2.高鹽廢水的處理技術
    2.1碟管式反滲透（DTR0）技術+蒸發結晶技術
    碟管式反滲透（DTRO）技術是一種高效反滲透技術， 碟管式反滲透DTRO膜濃縮后的濃鹽水TDS含量100000～150000mg/L，回收70%～80%蒸餾水，并采用結晶技術將鹽分結晶成固體進行回收利用，多效蒸發工藝和蒸汽壓縮蒸餾，產生的二次蒸汽，壓縮后使壓力和溫度升高，熱焓增加，然后送入蒸發器的加熱室作加熱蒸汽使用，充分利用能量。其產水經過次優分級，分別回用于脫鹽水處理和循環水處理系統。DTRO鹽截留率為 98%～99.8%，結晶的干化固體無害化填埋。最終達到液體零排放要求。碟管式反滲透（DTRO）技術工藝流程如圖1。

圖 1  碟管式反滲透（DTRO）技術工藝流程圖

    2.2焚燒工藝技術
    如前所述，對于高COD、高鹽廢水，可采用直接焚燒的方法進行處理。 在高鹽有機廢水焚燒前，應當過濾廢水中的懸浮物，或者采用加熱等方法降低廢水黏度，以防止堵塞噴嘴并提高廢液霧化效率。對于不同類型的工業高鹽廢水，有時還要進行酸堿中和處理，以防止酸腐蝕設備、過堿出現污垢。在焚燒階段，焚燒溫度需要根據高鹽廢水物性確定，還需控制焚燒時間、通氣量等因素，以達到較好的焚燒效果。最后，在煙氣處理階段，由于廢液中常含有N、S、Cl等元素，通常焚燒會產生含NOx、SOx和HCl的污染性氣體。因此，對產生的煙氣需進行凈化處理，達標后才可排放。
    2.3蒸發濃縮-冷卻結晶工藝技術
    蒸發濃縮-冷卻結晶工藝技術是通過蒸發，使高鹽廢水濃縮，最后對濃縮液進行冷卻，從而使高鹽廢水中可溶性鹽類物質結晶分離出來的工藝技術。該工藝能使部分鹽類物質分離出來，得到結晶鹽類化合物，而結晶母液則需要返回至前面蒸發階段進行再循環蒸發濃縮處理，其工藝流程如圖2。

 該工藝技術適用于高鹽廢水中COD相對較低、所含鹽類的溶解度相對溫度變化敏感的高鹽廢水，通過控制結晶溫度，可能得到比較純凈的結晶鹽。

    2.4蒸發-熱結晶工藝技術
    蒸發-熱結晶工藝流程如圖3。

 在蒸發-熱結晶工藝流程中，首先將高鹽廢水進行蒸發、濃縮，隨后利用旋轉薄膜蒸發器，對高鹽廢水濃縮液進行繼續加熱，使其進一步蒸發、濃縮，形成過飽和鹽液。最后，通過冷卻，使過飽和鹽液溫度降低至40℃以下，得到鹽泥，從而實現高鹽廢水中可溶性鹽類物質的徹底分離。其中，關鍵設備是旋轉薄膜蒸發器，其結構原理示意圖如圖4所示。

由圖3可見，在旋轉薄膜蒸發器的內部，裝有一個帶旋轉軸的受液盤和刮板，高溫的高鹽濃縮液由進料口進入受液盤后，隨著旋轉拋散至蒸發器四壁并受熱蒸發，形成鹽泥。其中，蒸汽由蒸發器上端的蒸汽出口排出。在此進程中，旋轉軸上的刮板將鹽泥刮下來，從蒸發器下端出口排出。
    蒸發-熱結晶工藝技術的創新在于：采用薄膜蒸發方式，處理含鹽的黏稠濃縮液，其蒸發效率高，容易使含鹽濃縮液達到過飽和，有利于鹽類物質持續不斷地從黏稠液中分離出來，從而實現了鹽類物質分離的連續化，并且無母液返回再次循環加熱，能耗較低。并能夠實現鹽類物質的100%分離。目前，該工藝技術已成功用于酸性高鹽廢水的回收處理。
    3.結語
    對于某些高鹽、高COD廢水，在采用直接焚燒方式處理時，需要加強廢氣污染的控制。對低COD、可溶性鹽對溫度較敏感的高鹽廢水，利用蒸發濃縮-冷卻結晶工藝技術可實現部分可溶性鹽類物質的分離。
    比較起來，碟管式反滲透技術+蒸發結晶工藝技術適用于處理高COD、高鹽廢水。該工藝技術對高鹽廢水中可溶性鹽的種類無特殊要求，且含鹽量越高，分離效率越高。
    為充分回收、循環利用水資源，減少各種高鹽廢水對水資源的“鹽化”污染和對土壤造成的鹽堿化危害，利用高效碟管式反滲透技術+蒸發結晶工藝進行高鹽廢水的有效處置，實現鹽與水的高效分離達到資源回收與零排放目標，具有十分重要的意義。