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工业废水零排放技术进展

北极星环保网来源:《环境科学导刊》作者:崔凤霞等2017/6/30 16:02:50我要投稿

北极星环保网讯:综述了用于废水零排放的几种蒸发结晶技术和超临界水氧化技术的特点、存在的问题及其应用现状;介绍了高效反渗透和震动膜工艺等零排放处理前废水的浓缩减量方法;指出根据废水特性来选择处理方案的重要性。

关键词:废水处理;废水零排放;超临界水氧化;蒸发结晶;高效反渗透;震动膜

水资源日益短缺制约了我国经济和社会的发展,实现工业废水零排放势在必行。废水零排放是美国于1970年首先提出的,美国电力研究中心将废水零排放定义为“不向地面水域排放任何形式的水(包括排出或渗出),所有离开电厂的水都是以湿气的形式或者固化在灰渣中”[1,2]。我国于2005年颁布的《中国节水技术政策大纲》指出了发展外排废水回用和“零排放”技术。

实现工业废水零排放需要系统的解决方案,首先应通过优化工艺,提高用水效率,降低装置水耗;再利用反渗透(RO)、电渗析(EDR)、超滤(UF)等工艺将废水充分回用;对于高含盐废水零排放应用较多的是蒸发结晶技术,即将含盐废水经过充分的预浓缩后,再进入蒸发结晶器固化处理,而对于各种高浓度、难降解、有毒有害的有机废水,美、日以及欧洲一些国家采用了超临界水氧化技术进行处理。本文对蒸发结晶工艺、废水浓缩减量技术以及超临界水氧化工艺进行介绍。

1蒸发结晶技术

对于废水深度处理过程产生的高含盐污水,可以通过蒸发结晶处理最终实现零排放。该技术的核心在蒸发,目前国内外主要的蒸发技术有多效蒸发、热力蒸汽再压缩蒸发、机械蒸汽再压缩蒸发、降膜式机械蒸汽再压缩循环蒸发等[3]。

1.1多效蒸发

多效蒸发(MultipleEffectEvaporation,MEE)的特点是将几个蒸发器连接起来操作,前一级蒸发器产生的二次蒸汽作为后一级蒸发器的热源,以提高热能利用率。其突出的优点是:进水预处理较简单;应用灵活,既能单独使用,也可与其它方法联合使用;系统操作安全可靠。

1.2机械蒸汽再压缩蒸发

机械式蒸汽再压缩(MechanicalVaporRecom-pression,MVR)的特点,是将蒸发器产生的全部二次蒸汽经机械压缩机压缩,增加热焓后作为蒸发器的加热蒸汽,以使料液维持沸腾状态,而加热蒸汽本身冷凝成水。回收了蒸汽潜热,提高了热效率,降低了能耗。MVR的优点是能耗低、运行成本低;占地面积小;公用工程配套少;自动化程度高;运行平稳,适合热敏性物料[4]。

1.3降膜式机械蒸汽再压缩循环蒸发

“降膜式机械蒸汽再压缩循环蒸发”是在MVR的基础上,采用降膜式蒸发,并在蒸发器下部设置浓盐水循环泵,在浓盐水首次经过蒸发器未达到所需浓度时,可通过循环泵打到蒸发器顶部再次循环,直至达到所需浓度。该工艺采用单效蒸发器可以达到多效蒸发的效果。

该技术是目前处理高含盐污水最有效、最经济的技术。蒸发废水所需的热量由蒸汽冷凝和冷凝水冷却所释放的热能提供,运行过程中消耗的只是驱动装置内的水泵、蒸汽泵运转和装置控制系统所需要的电能。另外浓盐水循环泵强制液体循环,可以降低结垢和结晶堵塞的程度。

1.4几种蒸发器的比较

多效蒸发(MEE)技术成熟,可处理废水范围广,所需生蒸气量大,效数的多少要综合考虑设备投资。机械蒸汽再压缩蒸发(MVR)与多效蒸发(MEE)相比,MVR能最大程度地利用二次蒸汽,节能效果显著,占地面积小。

MVR在首次启动时需要蒸汽供给,正常运行后不需另行供给蒸汽。但MVR对蒸汽压缩机的要求很高,基本采用进口压缩机,价格高昂。

MEE主要消耗的是蒸气,而MVR则是以电代汽。降膜式机械蒸汽再压缩循环蒸发与MVR技术在利用二次蒸汽节能和对蒸汽压缩机的高要求方面是一致的。降膜蒸发器靠重力作用成膜,能蒸发粘度较大的物料,且受热时间短,蒸发效率较高,适于热敏性强、浓度较大、不易结垢的料液。

采用“晶种法”可以解决换热管结垢问题,另外采用蒸汽走管内、浓水在管外的方式应该更易于清理[5]。

1.5存在的问题

污水零排放技术的关键和难点在于设备容易结垢污堵、腐蚀性强、投资高、发泡等问题。

1.5.1结垢

浓盐废水中的盐分在蒸发浓缩后,很快达到饱和并析出,在设备上结垢,导致蒸发器和结晶器的传热系数降低,甚至堵塞换热管,需要频繁清洗,严重降低装置的在线率[6]。

“晶种法”技术可以缓解蒸发器换热管的结垢问题,被广泛用于各种高含盐废水的处理。“晶种法”以硫酸钙为基础,废水中一般均含有钙和硫化物,蒸发器开始运行前,如果废水中所含的钙和硫化物离子含量不足,可人工补加。

在废水里添加硫酸钙“种子”,使其中的钙和硫化物离子含量达到适当水平,废水开始蒸发时,水中开始结晶的硫酸钙就附着在这些“种子”上,并保持悬浮在水里,不会附着在换热管表面结垢,这种现象称为“选择性结晶”。应用“晶种法”的蒸发器,通常能连续运行一年以后才需定期清洗,一般除了在蒸发器启动时可能需要添加“晶种”外,正常运行时无需再添加。

延伸阅读:

电厂高含盐废水零排放技术路线的探讨

火电厂脱硫废水零排放设备改造探讨

燃煤电厂湿法烟气脱硫废水零排放蒸发浓缩工艺应用综述

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