高盐废水是指含有有机物和至少3.5%(质量浓度)的总溶解固体物(TDS)的废水。这种废水来源广泛,一类是化工、制药、石油、造纸、奶制品加工、食品罐装等多种工业生产过程中,会排放大量废水,水中不但含有很多高浓度的有机污染物,伴随着大量钙、钠、氯、硫酸根等离子。另一类是为了充分利用水资源,部分沿海城市直接利用海水作为工业生产用水或是冷却水。
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# i8 f1 t2 Y& v) A# w一、加药混凝—气浮、沉淀传统预处理工艺
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当含盐原水 COD 浓度在 5000mg/L以下,而且对结晶盐质量没有要求时,传统工艺是将含盐原水经过“调节—加药混凝—气浮、沉淀” 预处理后,再进入“蒸发浓缩结晶除盐系统”。该方法投资少,运行成本低,但结晶盐质差,难销售。
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/ ?9 C8 d0 o) c& u; B二、Fenton或电—Fenton 催化氧化预处理工艺% Y4 |) n) v; A2 z. s9 m, I
9 B, j; Y, S/ S. J. K0 ~+ bFenton 试剂含有 H2O2和 Fe2+,对废水中有机污染物具有很强的氧化能力,且反应速度快,投资低,出水经沉淀净化后可实现预处理目的。/ G/ p! W2 E* M; T9 I- Z: `
( g9 U, Q0 Q% |但 Fenton 或电——Fenton 催化氧化工艺要求特定的反应条件:pH 值 2——4,而且产生较多含铁污泥,出水会有颜色。当含盐原水 p H 值偏低时使用较经济,否则“加酸降 p H,加碱中和”的过程增加运行成本。COD浓度在 10000 mg/L左右尚好,如过高,就要多级氧化净化处理,Fenton 工艺就无优势了。3 }# D5 d6 N6 o
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: Z( X V: k+ K# S3 |三、双膜法预处理工艺! V( c7 ~4 p9 @9 n2 `7 |! N) U
$ W. T2 @1 z1 m2 t: I先利用孔径在 20——2000Ao(10-6.5-10-4.5cm)的半透膜进行超滤,可截留蛋白质、各类酶、细菌等胶体物质和大分子物质在浓缩液中,而水、溶剂、小分子和形成盐的离子则可通过膜,进入透过水中。- X5 u% k6 a( @+ }
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由于透过水水量减少,而盐量没变,所以透过水含盐浓度增加。这时再用孔径在 1——20Ao(10-7.5-10-6.5cm)的半透膜进行反渗透,无机盐、糖类、氨基酸、BOD、COD 等被截留在浓缩液中,只有水和溶剂进入透过水中,盐在浓缩液中浓度进一步增加,送去蒸发结晶除盐。
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( x" G( i$ f6 {9 i' Q1 }$ i, ?双膜法除盐的优势在于大幅度降低了蒸发结晶除盐的水量,从而明显降低蒸发结晶除盐的运行成本和投资。但要注意以下问题:% S- R; p# T/ y! U" o
8 v3 s6 t. K) K, {! G7 E超滤前要调 p H 为中性、去硬度、去 SS 净化等;
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6 t( t0 M- b% R& a$ A. n7 L原水含盐量在 5000mg/L以下,否则透过水量就太低了,脱盐率也降低;
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由于膜要经常水洗、酸洗、碱洗保护,膜的使用寿命也有限,运行成本也是比较高的;+ a' \' s9 J) ^* S7 {8 Q) H2 L
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最大的问题是截留下的更高污染的浓缩液怎么办?!如能提取有价物质或有大量可生化废水稀释一起处理还好,否则,如回用会增加污染积累;如焚烧,则投资和运行成本极高;5 M2 Z. }7 |3 L2 H: n# ?/ v
& z& j# e+ d" v2 d+ x3 I& T对含盐量超过 5000mg/L的废水可直接蒸发结晶除盐了,再用膜法没什么意义,但是要提醒的是:蒸发结晶除盐前还是要进行有效预处理的。' }$ w1 Z. e$ e( z; s; _. w. X
: s4 M/ z. s+ N& H# @, [四、臭氧/催化/混凝复合预处理工艺' L2 L' n5 Z( G f: r, j7 `
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以臭氧为强氧化剂并复合催化剂和混凝剂,在特定的环境中进行充分的交联协同反应,可使废水中的环链和长链断开,提高废水的可生化性。
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$ r [8 u0 t/ }, u$ B创造合适的反应条件,也可充分地氧化废水中溶解的有机污染物,破坏废水中的胶体、发色团、发臭团,去除废水中的 COD、BOD、SS、异味和一些颜色,但不能去除盐份和较多的氨氮。
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由于以臭氧为强氧化剂并复合氧化性质的催化剂和混凝剂,所以在整个去除有机污染物的过程中产生的泥量很少,而且反应环境、形式与过程都比 Fenton工艺简单的多,可多级串联运行,确保出水达到预期指标。
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2 J# y4 `. l$ d+ {水量较大且含盐量低于 5000mg/L 的废水可首选双膜法,浓缩以后再除盐;% A* C" J, x0 ~ |2 L
1 k3 N/ z; C) Q% Y1 o' W含盐原水pH值为 2——4 的含盐原水可首选 Fenton工艺预处理;
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pH值5以上的高浓 COD 且含盐量大于 5000mg/L的含盐废水可选臭氧/催化/混凝复合预处理工艺;
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含盐原水色度高或氨氮高,则必须单独进行脱色和脱氨处理;
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0 x) U. E% A! ^# |" x对于含盐溶液,由于其溶解度的不同,其从溶液中结晶析出有两种方案: t/ j, B8 A% _. i" V
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第一是对于溶解度随温度不大的物系,一般采用蒸发溶剂的方法。
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/ [. `! B2 u8 |1 u$ G第二是溶解度随温度变化较大的物系,一般采用冷却溶液的方法。1 V, r: v6 @; @! k
! a2 m. }. m3 Q) a# r5 J( c! {含盐废水一般均为多种盐的混合物,由于同离子效应的存在,其溶解度曲线和溶液的沸点均不同于单一物系,一般其饱和溶解度要低于单一物系的饱和溶解度,沸点高于同浓度下单一物系的沸点。所以要准确掌握多组分盐的溶解度和沸点必须通过实验求得,这是蒸发除盐设计的关键所在。: |3 ~$ U- D9 e: ?. d8 G
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对于蒸发除盐浓缩终点的设计,主要取决于后续分离设备的匹配,选用卧式螺旋卸料离心机,其出蒸发器溶液含固量应为 10%左右,选用双级活塞推料料离心机,其出蒸发器溶液含固量为 50%左右。
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蒸发结晶器的设计是蒸发除盐装置能否正常运行的关键,设计时要考虑以下因素:晶核的生成、过饱和度的控制、短路温差的消除、大颗粒盐的即时分离、强制循环的方式和流速、气液分离强度等。
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