處理高鹽廢水通常是“預(yù)處理—蒸發(fā)濃縮結(jié)晶除鹽”工藝。根據(jù)具體水量、水質(zhì)、出水要求、投資、運(yùn)行成本及技術(shù)觀念,不同情況下選擇不同的預(yù)處理工藝、技術(shù)設(shè)備和蒸發(fā)濃縮結(jié)晶除鹽工藝??偨Y(jié)以下幾點(diǎn)工藝:
1.加藥混凝—?dú)飧?、沉淀傳統(tǒng)預(yù)處理工藝
當(dāng)含鹽原水 COD 濃度在 5000mg/L以下,而且對結(jié)晶鹽質(zhì)量沒有要求時,傳統(tǒng)工藝是將含鹽原水經(jīng)過“調(diào)節(jié)—加藥混凝—?dú)飧?、沉淀?預(yù)處理后,再進(jìn)入“蒸發(fā)濃縮結(jié)晶除鹽系統(tǒng)”。該方法投資少,運(yùn)行成本低,但結(jié)晶鹽質(zhì)差,難銷售。
2.Fenton或電—Fenton 催化氧化預(yù)處理工藝
Fenton 試劑含有 H2O2和 Fe2+,對廢水中有機(jī)污染物具有很強(qiáng)的氧化能力,且反應(yīng)速度快,投資低,出水經(jīng)沉淀凈化后可實(shí)現(xiàn)預(yù)處理目的。
但 Fenton 或電-Fenton 催化氧化工藝要求特定的反應(yīng)條件:pH 值 2~4,而且產(chǎn)生較多含鐵污泥,出水會有顏色。當(dāng)含鹽原水 p H 值偏低時使用較經(jīng)濟(jì),否則“加酸降 p H,加堿中和”的過程增加運(yùn)行成本。COD濃度在 10000 mg/L左右尚好,如過高,就要多級氧化凈化處理,F(xiàn)enton 工藝就無優(yōu)勢了。
3.雙膜法預(yù)處理工藝
先利用孔徑在 20~2000Ao(10-6.5-10-4.5cm)的半透膜進(jìn)行超濾,可截留蛋白質(zhì)、各類酶、細(xì)菌等膠體物質(zhì)和大分子物質(zhì)在濃縮液中,而水、溶劑、小分子和形成鹽的離子則可通過膜,進(jìn)入透過水中。
由于透過水水量減少,而鹽量沒變,所以透過水含鹽濃度增加。這時再用孔徑在 1~20Ao(10-7.5-10-6.5cm)的半透膜進(jìn)行反滲透,無機(jī)鹽、糖類、氨基酸、BOD、COD 等被截留在濃縮液中,只有水和溶劑進(jìn)入透過水中,鹽在濃縮液中濃度進(jìn)一步增加,送去蒸發(fā)結(jié)晶除鹽。
雙膜法除鹽的優(yōu)勢在于大幅度降低了蒸發(fā)結(jié)晶除鹽的水量,從而明顯降低蒸發(fā)結(jié)晶除鹽的運(yùn)行成本和投資。但要注意以下問題:
超濾前要調(diào) p H 為中性、去硬度、去 SS 凈化等;
原水含鹽量在 5000mg/L以下,否則透過水量就太低了,脫鹽率也降低;
當(dāng)含鹽原水水量大時投資會很高;
由于膜要經(jīng)常水洗、酸洗、堿洗保護(hù),膜的使用壽命也有限,運(yùn)行成本也是比較高的;
最大的問題是截留下的更高污染的濃縮液怎么辦?!如能提取有價物質(zhì)或有大量可生化廢水稀釋一起處理還好,否則,如回用會增加污染積累;如焚燒,則投資和運(yùn)行成本極高;
對含鹽量超過 5000mg/L的廢水可直接蒸發(fā)結(jié)晶除鹽了,再用膜法沒什么意義,但是要提醒的是:蒸發(fā)結(jié)晶除鹽前還是要進(jìn)行有效預(yù)處理的。
4.臭氧/催化/混凝復(fù)合預(yù)處理工藝
以臭氧為強(qiáng)氧化劑并復(fù)合催化劑和混凝劑,在特定的環(huán)境中進(jìn)行充分的交聯(lián)協(xié)同反應(yīng),可使廢水中的環(huán)鏈和長鏈斷開,提高廢水的可生化性。
創(chuàng)造合適的反應(yīng)條件,也可充分地氧化廢水中溶解的有機(jī)污染物,破壞廢水中的膠體、發(fā)色團(tuán)、發(fā)臭團(tuán),去除廢水中的 COD、BOD、SS、異味和一些顏色,但不能去除鹽份和較多的氨氮。
由于以臭氧為強(qiáng)氧化劑并復(fù)合氧化性質(zhì)的催化劑和混凝劑,所以在整個去除有機(jī)污染物的過程中產(chǎn)生的泥量很少,而且反應(yīng)環(huán)境、形式與過程都比 Fenton工藝簡單的多,可多級串聯(lián)運(yùn)行,確保岀水達(dá)到預(yù)期指標(biāo)。
尤其是近些年臭氧發(fā)生技術(shù)設(shè)備進(jìn)步很快,不但單機(jī)產(chǎn)量達(dá)到幾十kg/h,價格降低,能耗也從20KW/kg 臭氧逐步降低到 7.520KW/kg臭氧,氧氣源臭氧發(fā)生濃度從 160mg/L增加到 210160mg/L,濃度衰減也從每年 20~40%降低到基本不衰減,這使得臭氧這一最強(qiáng)氧化性得以在污水處理領(lǐng)域工業(yè)化運(yùn)行使用。
含鹽廢水預(yù)處理工藝該如何選擇:
水量較大且含鹽量低于 5000mg/L 的廢水可首選雙膜法,濃縮以后再除鹽;
含鹽原水 p H 值為 2~4 的含鹽原水可首選 Fenton工藝預(yù)處理;
pH 值5以上的高濃 COD 且含鹽量大于 5000mg/L的含鹽廢水可選臭氧/催化/混凝復(fù)合預(yù)處理工藝;
含鹽原水色度高或氨氮高,則必須單獨(dú)進(jìn)行脫色和脫氨處理;
或者幾種方法結(jié)合進(jìn)行預(yù)處理。
5.蒸發(fā)結(jié)晶除鹽工藝
對于含鹽溶液,由于其溶解度的不同,其從溶液中結(jié)晶析出有兩種方案,第一是對于溶解度隨溫度不大的物系,一般采用蒸發(fā)溶劑的方法,二是溶解度隨溫度變化較大的物系,一般采用冷卻溶液的方法。
含鹽廢水一般均為多種鹽的混合物,由于同離子效應(yīng)的存在,其溶解度曲線和溶液的沸點(diǎn)均不同于單一物系,一般其飽和溶解度要低于單一物系的飽和溶解度,沸點(diǎn)高于同濃度下單一物系的沸點(diǎn)。所以要準(zhǔn)確掌握多組分鹽的溶解度和沸點(diǎn)必須通過實(shí)驗(yàn)求得,這是蒸發(fā)除鹽設(shè)計的關(guān)鍵所在。
對于蒸發(fā)除鹽濃縮終點(diǎn)的設(shè)計,主要取決于后續(xù)分離設(shè)備的匹配,選用臥式螺旋卸料離心機(jī),其出蒸發(fā)器溶液含固量應(yīng)為 10%左右,選用雙級活塞推料料離心機(jī),其出蒸發(fā)器溶液含固量為 50%左右。
蒸發(fā)結(jié)晶器的設(shè)計是蒸發(fā)除鹽裝置能否正常運(yùn)行的關(guān)鍵,設(shè)計時要考慮以下因數(shù):晶核的生成、過飽和度的控制、短路溫差的消除、大顆粒鹽的即時分離、強(qiáng)制循環(huán)的方式和流速、氣液分離強(qiáng)度等。