新闻
您当前的位置:环保 > 水处理网 > 工业废水 > 正文

合成化工高盐废水的零排放工艺设计及研究

北极星水处理网  来源:城市环境与城市生态  作者:余海晨 等  2019/8/20 10:02:19  我要投稿  
所属频道: 水处理  关键词:高盐废水 零排放 絮凝沉淀

北极星水处理网讯:摘要:针对某合成化工厂产生的含高浓度硝酸铵废水,设计了一套零排放处理工艺。该工艺首先对废水进行絮凝沉淀和过滤,去除重金属Cu2 + 后,采用机械蒸汽再压缩( MVR) 技术对其进行蒸发浓缩,至硝酸铵浓度≥30%。浓缩液可作为化肥企业的生产原料。MVR 冷凝水经膜过滤系统处理后,TDS≤50mg /L,回用至生产过程。

关键词:合成化工高盐废水;机械蒸汽再压缩技术( MVR) ;反渗透( RO) ;零排放

随着我国工业化进程的推进,许多生产领域像化工、纺织、农药、化肥等工业生产过程中会产生高盐废水。这些废水中除了含有有机污染物外,还含有大量的无机盐,如NaCl、Na2SO4、Na2CO3等。过高的盐含量对一般微生物有较强的抑制作用,单纯的生物处理技术往往难以达到所要求的排放标准[1]。若这些高盐废水未经处理直接排放,不仅会造成环境污染,更重要的是会引起土壤的盐碱化。但如果对废水中的无机盐加以回收,既可以作为生产过程的原料、节约成本、避免资源的浪费,又可以避免环境污染,实现资源的循环使用,达到“零排放”的目的。

“零排放”是指无限地减少污染物和能源排放直至为零的活动:即利用清洁生产、3R( Reduce,Reuse,Recycle) 及生态产业等技术,实现对自然资源的完全循环利用,从而不给大气、水体和土壤遗留任何废物[2]。“零排放”在我国20 世纪70 年代已经开始摸索,直到近十年来,随着我国经济高速增长,水污染和水资源缺乏已成为经济发展的瓶颈,“零排放”才逐渐受到政府、社会的重视。本工程即针对某合成化工厂的含高浓度硝酸铵废水,采取了物化过滤、蒸发浓缩和膜提纯等工艺对其进行有效的处理和综合回收利用,实现了该股废水的真正零排放。

1 工程概况

1. 1 原水水质

该合成化工厂在生产所需催化剂的过程中,产生一定量含有铜离子、硝酸铵的废水。其水质如下:Cu2 + 54. 3 mg /L,NH +4 -N 5. 75 × 103 mg /L,NO -3 -N7. 52 × 103 mg /L,TDS 3. 02 × 104 mg /L,TOC 114mg /L

1. 2 工艺设计

从上面数据可以看出,该废水中含有一定量的重金属铜离子和浓度较高的硝酸铵盐,采用常规的生化方法难以实现达标排放。因此,经过分析和实验论证,最终设计出一套简单先进的工艺来实现废水资源的零排放。

由于该废水中主要成分都是无机盐,TOC 值很低,基本不含有挥发性物质,同时废水中主要无机盐成分为硝酸铵,可以作为生产化肥的原料。因此,工艺设计中主要利用蒸发技术实现硝酸铵的浓缩回用。同时由于厂区附近没有可以利用的蒸汽源,因此本设计工艺选用机械蒸汽再压缩( MVR) 技术。与传统的多效蒸发工艺对比,MVR 是一种高效节能的蒸发浓缩技术[3],其基本原理是将蒸发器分离出来的二次蒸汽经压缩机压缩后,温度、压力升高,热焓增大,然后进入蒸发器加热室当作加热蒸汽使用,使浓缩液维持沸腾状态,而加热蒸汽本身则成冷凝水,从体系排出[4]。此过程不但回收了潜热,提高了热效率,而且节省了冷却水,达到了节能节水的目的。

由于回用的硝酸铵用于化肥生产,因此为了保障MVR 系统稳定运行和最终回收浓缩液的质量,需要首先去除废水中的铜离子。在废水中加入过量Na2S生成CuS 絮体,然后加入助凝剂进行絮凝沉淀后过滤,滤清液再进入MVR 系统进行进一步浓缩。

根据化肥厂的要求,蒸发浓缩后硝酸铵的浓度为30%左右。而MVR 冷凝水经过反渗透( RO) 系统[5]处理后达到生产用水标准,厂方可进行回收利用,RO系统的浓缩水重新进入废水处理系统。整套工艺实现了废水的零排放,具体的工艺流程如图1 所示。

微信图片_20190820095754.jpg

2 结果与分析

2. 1 预处理工艺

在废水预处理的过程中加入了过量的硫化钠去除铜离子,处理效果如下:原水、调节池、中间水箱1铜离子浓度分别为54. 3 mg /L、51. 7 mg /L 和0. 21mg /L,中间水箱2 未检出铜离子。

从以上数据可以看出,原水进入调节池静置一段时间后,少部分铜离子由于化学反应沉降到底部,上层澄清液铜离子浓度有所下降;经絮凝反应后中间水箱1 铜离子浓度已经非常低,而经过滤后中间水箱2未检出铜离子,达到较好的去除效果。

2. 2 MVR 工艺

MVR 工艺设计为连续过程,但调试阶段为尽快达到最大浓缩倍数,需要封闭式运行,即设计进水流量为0. 7t /h,关闭浓缩液出水,冷凝水出水量约0. 5 ~0. 6t /h。通过这种方式来尽量达到蒸发器设计要求的浓缩倍数。

为了监测MVR 系统的正常运行,在系统内安装了4 个温度探针,分别指示:蒸发器内浓水的温度( T1) 、水蒸气的温度( T2) 、水蒸气经过压缩机增温增压后的温度( T3) 和浓水与压缩蒸汽换热后的温度( T4) 。在硝酸铵废水蒸发浓缩过程中,每2 小时监测一次各温度的变化与水质的变化( 共20 次) 。同时,设置了一个试验,在常压下对硝酸铵废水进行蒸发浓缩,验证废水蒸发后的沸点( T0) 变化,结果如图2所示。

190.jpg

从图2 可以看出,随着硝酸铵浓度的增大,蒸发浓缩液的温度也随之升高,这是因为硝酸铵溶液的沸点随着浓度的增大而升高,导致温升增大,因此蒸发浓缩的倍数越大,蒸发时间越长,耗能越多。从T2 与T3 比较可以知道,蒸汽压缩机增温效果为4 ~ 5℃。从T3 与T4 的差值比较可以了解换热器的换热效率,若T3 远高于T4,说明换热器的换热效率下降,从而判断换热器发生堵塞现象,要进行清洗。T0 为正压沸点试验数值,通过T0 与T1 的比较,可以知道它们之间的差值在10 度左右,通过负压法可以降低硝酸铵废水的沸点,降低能耗,保证设备的稳定运行。

2. 3 RO 系统

MVR 冷凝水经过RO 系统后,处理效果如下:进水、出水和浓水的TDS 分别为735 mg /L、49 mg /L 和1. 52 × 103 mg /L。

通过进水和淡水中TDS 值可计算得出RO 系统除盐率达到93. 3%,淡水含盐较低,满足厂方生产用水要求,可以回用至物料生产过程。由于RO 系统内采取了回流循环过滤方式,浓水含盐较高,需要重新进入废水处理系统进一步处理。

2. 4 工程总的运行效果

该工程于2012 年4 月投入使用,至今已经正常运行6 个月,最高废水处理量达到1t /h,总的运行效果如表1 所示:

20.jpg

从表1 可以看出,该工程的物化过滤去除铜离子的效果较好,MVR 工艺满足硝酸铵浓缩要求,硝酸铵浓液外运作为生产化肥的原料,MVR 冷凝水经过RO 系统处理后,TDS 和NH+4 -N 的值较低,水质达到厂方要求,可作为生产用水,整个工程实现了废水零排放的目的。

综合能耗:MVR 系统32kW,其他用电设备17. 5kW,综合耗电49. 5 kW,以当地电费计算,吨水综合处理成本约为40 元。

3 结论

1) 本工程采取了“絮凝沉淀+ 过滤+ MVR + RO”的工艺对某合成化工厂的高盐废水进行处理。设备运行稳定,工艺操作管理方便。

2) 系统最后产生的浓缩液可以作为生产化肥的原料,产出的淡水则可作为工厂的生产用水,实现了废水的零排放,节约了水资源,具有良好的经济效益和环境效益。

3) 除铜工艺产生的CuS 亦可以进行回收利用,作为相关企业的生产原料。

4) 在蒸发浓缩的过程中,部分硝酸铵分解产物随不凝气体排出,为了防止物料损失,可以增加真空度,降低压强,降低液体的沸点,从而减少硝酸铵的分解。

本文转自:乾来环保

原标题:合成化工高盐废水的零排放工艺设计及研究

分享到:
投稿联系:马女士  0335-3030550  13613388823  新闻投稿咨询QQ: 2731581970
邮箱:maxuejing#bjxmail.com(请将#换成@)
北极星环保网声明:此资讯系转载自北极星环保网合作媒体或互联网其它网站,北极星环保网登载此文出于传递更多信息之目的,并不意味着赞同其观点或证实其描述。文章内容仅供参考。
环保二维码
微信号:hbhbbjx

北极星水处理网订阅号
聚焦水处理行业,多维度解读行业发展。
全产业链追踪,行业人的必备!

新闻排行榜

今日

本周

本月

关闭

重播

关闭

重播

热词检索:ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ