膜法加蒸發(fā)廢水零排放工藝設(shè)計(jì)
一、混鹽工藝技術(shù)
混鹽工藝是高鹽廢水零排放工藝設(shè)計(jì)中常用的處理技術(shù),通過超濾、蒸發(fā)結(jié)晶和混鹽干燥,將高鹽廢水轉(zhuǎn)化為混鹽和冷凝水。
超濾預(yù)處理:利用超濾膜兩側(cè)的壓力差作為動(dòng)力,依據(jù)機(jī)械篩分原理分離溶液和物質(zhì)。超濾膜孔徑小,能有效去除廢水中的懸浮物和大分子物質(zhì),如總硅等。進(jìn)入超濾組件的廢水,在壓力作用下,一部分形成超濾液體流出,另一部分則成為濃縮液體排出。此過程相對(duì)穩(wěn)定平衡,超濾膜產(chǎn)水率可達(dá) 95% 左右,剩余的小分子物質(zhì)和鹽隨廢水進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶環(huán)節(jié)。
蒸發(fā)結(jié)晶處理:高鹽廢水中 COD 含量高,超濾無法完全去除有機(jī)物,這會(huì)導(dǎo)致蒸發(fā)結(jié)晶時(shí)易產(chǎn)生氣泡,需添加消泡劑保證蒸發(fā)工藝持續(xù)進(jìn)行。同時(shí),有機(jī)物會(huì)提高溶液沸點(diǎn),影響蒸發(fā)效率,甚至使蒸發(fā)停止。蒸發(fā)結(jié)晶后,硫酸鈉和氯化鈉等物質(zhì)經(jīng)干燥形成固態(tài)混鹽,企業(yè)可對(duì)混鹽進(jìn)行包裝,以便二次利用。雖然該技術(shù)提高了高鹽廢水的利用率,但未真正實(shí)現(xiàn)零排放,有待進(jìn)一步創(chuàng)新研發(fā)。
二、分鹽工藝設(shè)計(jì)
分鹽工藝基于混鹽工藝,將固態(tài)混鹽分離為純度達(dá)標(biāo)的單質(zhì)結(jié)晶鹽,同時(shí)使廢水達(dá)到初級(jí)再生水水質(zhì)要求,實(shí)現(xiàn)水和結(jié)晶鹽的重復(fù)利用,達(dá)成高鹽廢水零排放目標(biāo)。以特定煤化工高鹽廢水為例,其工藝流程如下:
超濾膜預(yù)處理:高鹽廢水通過超濾膜,去除懸浮物質(zhì)、總硅及大分子物質(zhì),剩余小分子物質(zhì)和鹽隨廢水進(jìn)入后續(xù)系統(tǒng)。超濾膜進(jìn)水壓力達(dá) 1MPa,pH 值在 8.5 - 10 左右,配備獨(dú)立清洗系統(tǒng),可與超濾作業(yè)同時(shí)進(jìn)行,產(chǎn)水率約 95%,產(chǎn)水需進(jìn)一步進(jìn)行臭氧催化氧化處理。
臭氧催化氧化處理:主要作用是去除高鹽廢水中的有機(jī)物,防止其影響后續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶。利用非均相臭氧催化技術(shù),除臭氧直接氧化外,還借助臭氧在固態(tài)催化劑表面產(chǎn)生的羥基自由基進(jìn)行氧化,氧化還原電位達(dá) 2.8V 以上,可有效降解難降解有機(jī)物。該工藝包括調(diào)節(jié)池、一級(jí)臭氧催化氧化、二級(jí)臭氧催化氧化和產(chǎn)水釋放池四個(gè)流程,處理后產(chǎn)水 COD 濃度可降至 100mg/L 以下,COD 總?cè)コ始s 80%,色度小于 10 倍。
納濾膜系統(tǒng)處理:常用的分鹽工藝有熱鹽分鹽技術(shù)和納濾分鹽技術(shù)。熱鹽分鹽利用變溫結(jié)晶優(yōu)勢,納濾分鹽則借助納濾膜的選擇截留特性分離提取無機(jī)鹽。如在煤炭化工廢水中,陰離子多為氯離子和硫酸根離子,陽離子以鈉離子為主。臭氧催化氧化后的產(chǎn)水進(jìn)入納濾膜環(huán)節(jié),通過半透明的納濾膜選擇性截留二價(jià)鹽,將鹽分較高的水分成以氯化鈉為主的產(chǎn)水和以硫酸鈉為主的濃水。
氯化鈉和硫酸鈉結(jié)晶處理:納濾膜處理后,對(duì)氯化鈉和硫酸鈉進(jìn)行結(jié)晶處理。由于產(chǎn)水量大,采用三效蒸發(fā)獲取氯化鈉結(jié)晶,母液排回原水以提高晶體純度,剩余冷凝水經(jīng)離子檢測后回用。
結(jié)晶鹽干燥處理:獲取硫酸鈉和氯化鈉結(jié)晶鹽后,利用真空靶式干燥機(jī)進(jìn)行干燥。在高真空排氣和蒸汽夾套間接加熱下,物料從干燥機(jī)上方中間加入,通過耙齒攪拌和蒸汽加熱使水分汽化,由真空泵抽出,實(shí)現(xiàn)結(jié)晶鹽干燥。過程中需控制溫度,避免物料氧化產(chǎn)生粉末。
經(jīng)過上述高鹽廢水零排放工藝處理,結(jié)晶鹽和冷凝水水質(zhì)需達(dá)到工業(yè)使用標(biāo)準(zhǔn),確保硫酸鈉結(jié)晶鹽和氯化鈉結(jié)晶鹽中各項(xiàng)物質(zhì)符合相關(guān)指標(biāo),方可投入工業(yè)應(yīng)用。