高鹽污水怎么處理零排放
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1、高鹽工業(yè)廢水的來(lái)源及現(xiàn)狀
高鹽工業(yè)廢水中含有的鹽類主要有氯、SO42、鈉、鈣、鉀等。不同行業(yè)的工業(yè)廢水中所含無(wú)機(jī)鹽離子有很大不同。含鹽量一般以氯化鈉計(jì)算，總含鹽量至少為1的工業(yè)廢水主要來(lái)自三個(gè)來(lái)源:
(1)在沿海缺水地區(qū)，海水淡化產(chǎn)生大量濃縮廢水；
(2)工業(yè)生產(chǎn)中直接排放的高鹽廢水；(3)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中廢水循環(huán)利用產(chǎn)生的鹽水。我***高鹽廢水產(chǎn)量占廢水總量的0.05，仍以每年0.02的速度增長(zhǎng)。如果高鹽廢水未經(jīng)有效處理直接排放，將造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。
2、高鹽工業(yè)廢水濃縮工藝
高鹽工業(yè)廢水零排放的投資和運(yùn)行成本相對(duì)較高，決定成本的關(guān)鍵因素是蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)的廢水處理能力。如果廢水在進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶前能夠高度濃縮，高鹽工業(yè)廢水的零排放成本將大大降低。高鹽廢水濃縮技術(shù)有多種。根據(jù)處理對(duì)象和應(yīng)用范圍的不同，高鹽廢水濃縮技術(shù)主要分為熱濃縮技術(shù)和膜濃縮技術(shù)。這兩種技術(shù)之間的關(guān)系并不對(duì)立。在實(shí)際工程中，兩種濃縮技術(shù)往往相互耦合、相互配合，實(shí)現(xiàn)高鹽廢水的零排放。
熱濃縮技術(shù)
熱濃縮是通過(guò)加熱進(jìn)行的，主要包括多級(jí)閃蒸(MSF)、多效蒸發(fā)(MED)和MVR蒸發(fā)器(MVR)技術(shù)。熱濃縮主要適用于處理高甲苯二異氰酸酯和高化學(xué)需氧量的廢水，這類廢水的化學(xué)需氧量通常高達(dá)每升數(shù)萬(wàn)至數(shù)十萬(wàn)毫克。
MSF技術(shù)始于20***紀(jì)50年代，是早應(yīng)用的蒸餾技術(shù)。被加熱到一定溫度的高鹽度廢水在一系列壓力逐漸降低的容器中依次進(jìn)行閃蒸，然后蒸汽冷凝得到淡水。MSF技術(shù)初應(yīng)用于海水淡化領(lǐng)域。由于其工藝成熟、運(yùn)行可靠，已被開(kāi)發(fā)應(yīng)用于各種工業(yè)廢水的處理和回用。然而，硫酸鹽結(jié)垢限制了MSF的一效應(yīng)蒸汽溫度，從而影響運(yùn)行成本。同時(shí)，MSF技術(shù)也存在產(chǎn)品水易污染和設(shè)備投資大的缺點(diǎn)。
哈桑提出了納濾膜反滲透膜分離系統(tǒng)。納濾膜用于去除廢水中的結(jié)垢離子，使MSF系統(tǒng)獲得較高的一效應(yīng)溫度。它不僅提高了碧泉的生產(chǎn)率，而且延長(zhǎng)了無(wú)***界醫(yī)生組織系統(tǒng)的使用壽命。在此基礎(chǔ)上，馬卜魯克等人開(kāi)發(fā)了曝氣和鹽水混合裝置。中試結(jié)果表明，該裝置一效溫度可提高至100~130℃，造水比達(dá)到原MSF系統(tǒng)的兩倍，產(chǎn)水量提高19倍，成本降低0.14。地中海技術(shù)以單效蒸發(fā)為基礎(chǔ)，利用前者產(chǎn)生的二次蒸汽作為后者的加熱蒸汽。同時(shí)，后一種效應(yīng)的操作壓力和溶液的沸點(diǎn)也相應(yīng)降低。后一種效果的加熱室變成前一種效果的冷凝器，并且多個(gè)蒸發(fā)器串聯(lián)連接以一起操作以形成多效果蒸發(fā)過(guò)程。
地中海具有以下優(yōu)點(diǎn):分離晶體方便，能完全分離廢水中的非揮發(fā)性溶質(zhì)和溶劑；殘留濃縮液少，熱解后易于處理；應(yīng)用靈活，可根據(jù)實(shí)際情況處理高濃度廢水和低濃度廢水，可單獨(dú)使用或與其他方法聯(lián)用。然而，地中海效應(yīng)的數(shù)量必然增加，設(shè)備投資也相應(yīng)增加。同時(shí)，各種效應(yīng)的傳熱溫差損失增加，設(shè)備生產(chǎn)強(qiáng)度降低。
膜濃縮技術(shù)
膜濃縮是由壓差、濃度極差和電勢(shì)差驅(qū)動(dòng)的分離技術(shù)，是通過(guò)溶質(zhì)、溶劑和膜之間的尺寸排斥、電荷排斥和物理化學(xué)作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。近年來(lái)，由于膜濃縮技術(shù)運(yùn)行和投資成本低，基于膜脫鹽過(guò)程的膜濃縮技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)超過(guò)了基于熱過(guò)程的熱濃縮技術(shù)。根據(jù)膜孔徑和操作條件的不同，膜濃縮的適用范圍也有很大的不同。接下來(lái)介紹了分離和濃縮二價(jià)離子的納濾技術(shù)、處理含高礦化度和化學(xué)需氧量的高鹽廢水的反滲透技術(shù)、直流電場(chǎng)脫鹽的電滲析技術(shù)、深處理超高礦化度和化學(xué)需氧量高鹽廢水的膜蒸餾技術(shù)和正滲透技術(shù)。
(1) NF技術(shù)
納濾膜是一種有效的壓力驅(qū)動(dòng)膜，具有孔徑和反滲透與超濾之間的截止能力。與反滲透技術(shù)相比，納濾膜技術(shù)主要基于電荷效應(yīng)和篩分效應(yīng)，對(duì)易結(jié)垢的二價(jià)離子具有較低的操作壓力、較高的通量、較低的投資和較高的截留率。納濾技術(shù)已經(jīng)開(kāi)發(fā)并應(yīng)用于消除結(jié)垢離子和低分子量有機(jī)物，以及從海水中分離氯化鈉。陳霞等人采用納濾技術(shù)對(duì)反滲透系統(tǒng)的進(jìn)水進(jìn)行預(yù)處理。SO42、Ca2和Mg2的截留率為92，大大降低了污垢離子對(duì)反滲透的污染。同時(shí)，減少了后續(xù)結(jié)晶過(guò)程的結(jié)垢問(wèn)題。NF對(duì)有機(jī)物、甲苯二異氰酸酯、色度等也有很強(qiáng)的去除效果。在水里。帶有聚酰胺分離層的不對(duì)稱納濾膜對(duì)一價(jià)和二價(jià)離子都有很高的截留率。基于此，吳東發(fā)明了兩級(jí)納濾膜海水淡化系統(tǒng)，與傳統(tǒng)的單級(jí)反滲透系統(tǒng)相比，節(jié)約了20個(gè)成本。該系統(tǒng)已成功應(yīng)用于美***長(zhǎng)灘的一家工廠，日產(chǎn)量為1,135 m3。
(2) RO技術(shù)
反滲透技術(shù)是20***紀(jì)末發(fā)展起來(lái)的膜水處理技術(shù)。它是由海水和苦咸水淡化的研究發(fā)展而來(lái)的。它利用膜的選擇透性分離不同的物質(zhì)，從而達(dá)到除鹽水的效果。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，反滲透技術(shù)已經(jīng)生產(chǎn)出各種形式的抗污染膜，以適應(yīng)不同的處理要求和高污染、高鹽度的廢水。其中，突出的代表是高效反滲透(HERO)和盤管式膜技術(shù)(DTRO)，常用于高鹽度廢水的零排放。
HERO技術(shù)。HERO技術(shù)是在傳統(tǒng)反滲透基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)。HERO技術(shù)的核心原理是利用離子交換去除水中的硬度，將水中的碳酸鹽轉(zhuǎn)化為二氧化碳去除，然后利用反滲透去除鹽分。HERO的技術(shù)特點(diǎn)是預(yù)處理后反滲透在高酸堿度下運(yùn)行，以去除所有硬度和一些堿度。比較了HERO和常規(guī)反滲透的特點(diǎn)。
DTRO科技。DTRO技術(shù)是反滲透的一種形式。它的結(jié)構(gòu)形式與傳統(tǒng)的輥式膜和中空纖維膜有很大不同。DTRO采用開(kāi)放的流道，導(dǎo)流盤之間的距離非常近，盤表面有一定排列方式的凸起。特殊的機(jī)械設(shè)計(jì)使流入的水在壓力下流過(guò)濾膜表面，遇到凸起形成湍流，從而提高了透過(guò)率和自清潔功能，有效避免了膜堵塞和濃差極化，降低了膜污染的可能性，延長(zhǎng)了膜組件的使用壽命。
(3) ED技術(shù)
電滲析是一種電化學(xué)分離過(guò)程，利用電流選擇性地通過(guò)膜除去鹽離子，留下碧泉。與反滲透不同，電滲析技術(shù)有兩個(gè)關(guān)鍵條件:DC電場(chǎng)和離子交換膜。傳統(tǒng)的電滲析膜組件包括陰離子交換膜和陽(yáng)離子交換膜膜，陰離子交換膜和膜分別交替布置在陰極和陽(yáng)極之間。在電場(chǎng)的作用下，濃室溶液中的離子不斷濃縮，而稀室溶液中的離子不斷脫鹽，從而達(dá)到分離純化的目的。電滲析的能耗大部分來(lái)自電能，能耗低，預(yù)處理要求低，設(shè)備簡(jiǎn)單，在處理含鹽廢水方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。因此ED技術(shù)廣泛應(yīng)用在化工、冶金、造紙、紡織、輕工、制藥等高鹽工業(yè)廢水的處理。根據(jù)進(jìn)水不同，廢水回收率可達(dá)到0.7~0.9。ED技術(shù)還常用來(lái)回收廢水中的有效資源，J. Liu等提出并研究了一種新型納濾-電滲析(NF-ED)集成膜技術(shù)來(lái)分離海水中的一價(jià)、二價(jià)離子，從而回收和濃縮NaCl，結(jié)果顯示Ca2+、Mg2+的截留率分別為0.4、0.87，NaCl的回收率約為0.7。ED技術(shù)常用于脫硫廢水零排放濃縮工藝中，與其他脫硫廢水處理工藝的對(duì)比
(4)MD技術(shù)
分子蒸餾技術(shù)是一種基于膜的分離方法，它將傳統(tǒng)蒸餾與膜分離相結(jié)合。疏水性微孔膜用于從進(jìn)料流中分離氣相。在熱驅(qū)動(dòng)的作用下，進(jìn)料側(cè)的蒸汽壓高于滲透?jìng)?cè)的水位蒸汽壓。在這一過(guò)程中，蒸汽分子被輸送通過(guò)膜并冷凝得到純水，從而實(shí)現(xiàn)水和非揮發(fā)性物質(zhì)的分離。與膜分離和傳統(tǒng)膜蒸餾設(shè)備相比，分子蒸餾技術(shù)消耗的能量?jī)H為傳統(tǒng)蒸餾的50倍，低于反滲透工藝，設(shè)備不會(huì)出現(xiàn)腐蝕問(wèn)題。液體中非揮發(fā)性物質(zhì)的保留率可達(dá)1,同時(shí)，分子動(dòng)力學(xué)能夠適應(yīng)超高濃度的高鹽廢水。張鳳軍等人采用中空纖維膜蒸餾技術(shù)處理質(zhì)量濃度為5000毫克/升的苯酚廢水，苯酚去除率超過(guò)95，苯酚降至50毫克/L2以下..孫相成等人。MD法濃縮反滲透水，鹽的截留率大于0.99工業(yè)上常用的膜蒸餾-結(jié)晶混合脫鹽技術(shù)用于回收氯化鈉晶體和凈化鹽水。陳明泰等人。采用膜蒸餾技術(shù)和結(jié)晶技術(shù)處理反滲透濃縮液，得到0.95的水回收率。
(5) FO技術(shù)
FO技術(shù)是生產(chǎn)清潔水的新興技術(shù)之一。膜之間的滲透壓差被用作驅(qū)動(dòng)力。在該方法中，高濃度汲取溶液用于在膜上產(chǎn)生滲透壓差，低濃度進(jìn)料流被輸送到高濃度汲取溶液。該工藝已廣泛應(yīng)用于廢水處理、鹽水淡化、清潔能源生產(chǎn)和食品加工。根據(jù)漢考克等人的生命周期研究評(píng)估，將FO工藝與傳統(tǒng)海水淡化相結(jié)合可以減少25個(gè)以上的環(huán)境影響。由于沒(méi)有外部壓力，這種方法的主要優(yōu)點(diǎn)是能耗低。與反滲透相比，反滲透技術(shù)還具有回收率高、污染小的特點(diǎn)。另外，F(xiàn)O技術(shù)適用于超高濃度廢水的處理。美***歐舒適公司曾使用正滲透技術(shù)處理甲苯二異氰酸酯超過(guò)50000毫克/升的高濃度鹽水。采用FO技術(shù)處理反滲透濃縮液，可獲得0.96的收率。同時(shí)，還發(fā)現(xiàn)FO膜污染是可逆的，可以通過(guò)滲透水力反沖洗去除。
隨著中***對(duì)環(huán)境問(wèn)題的日益重視，高鹽工業(yè)廢水零排放是大勢(shì)所趨。隨著廢水處理研究的深入，不同水質(zhì)的處理技術(shù)日益增多。每個(gè)過(guò)程都沒(méi)有的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)。對(duì)于高鹽廢水的零排放，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇和耦合不同的工藝，以達(dá)到處理效果，限度地回收廢水。同時(shí)，結(jié)晶廢渣對(duì)環(huán)境造成的潛在威脅不容忽視。如何合理有效地回收結(jié)晶廢渣是未來(lái)的研究方向。
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