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钢铁工业废水零排放中的浓盐水处理技术

北极星环保网来源:冶金动力 罗金华2018/5/31 9:33:50我要投稿
所属行业: 水处理  关键词:废水处理 废水零排放 钢铁企业

北极星环保网讯:浓盐水的处理是制约着钢铁工业废水零排放的关键技术。介绍了浓盐水的减量处理方法和各种固化措施,重点介绍了将浓盐水引入膜装置前的软化处理方法和减量处理后浓缩浓水的机械蒸发固化工艺及效果。

1引言

钢铁工业废水零排放脱盐过程中不可避免地会产生大量浓盐水,浓盐水的主要成分是无机盐、重金属,也含有预处理、氯化、脱氯和脱盐等过程所用的少量化学品,如阻垢剂、酸和其他反应产物,浓盐水的处理已经是制约着钢铁工业废水零排放的关键技术。

在钢铁工业废水零排放的设计过程中,首先应对全厂供排水系统进行合理规划,再对各单元用水量按指标进行分配,然后对全厂水量和盐量进行平衡分析,计算出需深度脱盐的废水量及脱盐率。浓盐水量大约为脱盐处理水量的15%~40%,这取决于生产新水水质和废水脱盐工艺设计,如果生产新水含盐量高,这个值将偏大。

2浓盐水的减量法

对于浓盐水的废水处理,由于钢铁企业往往有大量炉渣或钢渣需要冷却,如果采用热泼渣工艺,冷却后的渣不能再次利用,则可优先考虑利用浓盐水来泼渣。但是,浓盐水容易对泼渣设备、管道及喷头造成腐蚀和结垢,因此渣场往往也不愿意接收浓盐水,这就需要从经济成本、环保要求和生产安全三方面经综合比较后确定,泼渣后剩余的浓盐水再考虑其他减量或固化措施。

在现有技术条件下,浓盐水的减量可以通过将浓盐水再次引入膜装置来实现。

2.1浓盐水的软化

根据纳滤/反渗透膜的性能特点,影响纳滤/反渗透系统正常运行和提高回收率的主要因素是胶体、悬浮物和结垢离子,胶体和悬浮物通过砂滤、超滤或其他精密过滤器很容易去除。因此,要在浓盐水中再次回用可利用的水,必须去除浓盐水中的结垢离子(主要是Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+)。为了去除浓盐水中的结垢成份,可以采用化学软化或树脂软化的方法。

化学软化通常采用石灰-纯碱软化法。在浓盐水中加入熟石灰(即氢氧化钙)可去碳酸盐硬度,加入纯碱(即碳酸钠)可去除非碳酸盐硬度。石灰-纯碱软化处理除了能够去除水中大多数Ca2+、Mg2+以外,还可降低SiO2的含量,也可显著去除Ba2+、Sr2+和有机物,并且化学药品的消耗量也较树脂软化法少。

但石灰软化处理的问题是需要使用反应器以便在高浓度下形成沉淀晶种,通常要采用上升流固体接触澄清器;澄清器出水还需要设置多介质过滤器,并在进入膜单元之前调节pH值。

树脂软化可采用钠离子交换法和氢离子交换法。钠离子交换法是使用钠离子置换去除结垢型阳离子,树脂交换饱和后用盐水再生。这种处理方法的弊端是耗盐量高,增加了运行费用,另外还有废水排放问题。弱酸阳离子交换法是一种部分软化工艺,可以节约再生剂用量。通过弱酸性树脂处理,用氢离子交换除去与碳酸氢根相同当量(暂时硬度)的Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+等,实现部分软化,即与碳酸氢根相结合的结垢阳离子可以被去除。

因此这一过程对于碳酸氢根含量高的水源较为理想,碳酸氢根也可转化为CO2。如果需要完全软化,可以增设强酸阳树脂的交换过程,甚至放置在弱酸树脂同一交换柱中,这样再生剂的耗量仍比单独使用强酸树脂时低,但是初期投入较高,这一组合仅当系统容量很大时才有意义。

在工程设计中,我们可以通过计算残留难溶盐的溶解度,并加入阻垢剂的方法来控制膜结垢,而没有必要完全软化。当然,如果浓盐水中的结垢离子通过投加阻垢剂或降低pH值可以控制其在膜上结垢,就没有软化的必要,这在实际工程中很少遇到。

2.2浓盐水的膜处理

浓盐水的膜处理技术包括超滤、纳滤和反渗透技术。超滤仅作为纳滤或反渗透的预处理,去除水中少量悬浮物和胶体,使进水SDI值达到纳滤或反渗透的要求。纳滤和反渗透通常用来去除水中溶解性污染物。当进水水质相同时,纳滤膜需要的运行压力较低,却可以得到较高的回收率,但纳滤过程对单价离子和分子量低于200的有机物截留效果较差,而对二价或多价离子及分子量介于200~500之间的有机物有较高脱除率。

反渗透膜需要的运行压力相对较高,回收率也较纳滤膜低,但是反渗透却有很好的脱盐性能,除了可溶性气体和强氢键化合物外,反渗透过程几乎对所有的盐份都有很高的脱除率。选择纳滤膜还是反渗透膜,要根据浓盐水水质、回收水(浓盐水经纳滤或反渗透处理后的产品水)水质、全厂盐量平衡分析和其他固化措施的投资及运行费用,经综合比较后确定。

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