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高盐废水零排放工艺设计研究.pdf
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1、中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期:2023 年 12 月 22 日 作者简介:牛曼云(1990),女,汉族,河北石家庄人,本科学历,中级职称,化工工程师,研究方向为石油化工工程,河北东研智晟工程科技有限公司。-161-高盐废水零排放工艺设计研究 牛曼云 河北东研智晟工程科技有限公司,河北 石家庄 050000 摘要:摘要:高盐废水是一种常见的工业废水,含有高浓度的盐类物质,对水环境造成严重的污染。为了解决高盐废水排放问题,高盐废水零排放工艺设计成为研究的焦点。本研究以提高高盐废水处理效率和降低处理成本为目标,通过对某企业原有的近零排放工艺进行优化,该工艺设计能够有效处理高盐废水,在经济和
2、环境方面都具有可行性和可持续性。因此,本研究的高盐废水零排放工艺设计方案具有重要的理论和实际应用意义,为高盐废水处理提供了新的思路和方法。关键词:关键词:高盐废水;工艺设计;零排放 中图分类号:中图分类号:X77 0 引言 高盐废水的排放对环境造成了严重的污染和生态破坏,因其含盐浓度高、难以处理而备受关注。为了减少这一污染源的影响,人们迫切需要开发出高效、可持续的废水处理技术。高盐废水零排放是目前废水处理领域一个重要且具有挑战性的任务。本研究旨在通过多学科的综合应用,分析和探讨高盐废水零排放工艺的设计问题。期望能够为高盐废水零排放工艺的设计和优化提供实用性的方法和技术支持,为提高高盐废水处理的
3、效率和降低环境污染贡献一份积极的努力。1 工程概况 某煤化工项目采用了一种创新的近零排放工艺,该工艺包括预处理单元、减量化单元和蒸发结晶三个主要部分。这种工艺的设计旨在有效地处理废水,降低其对环境的影响,同时也提高了资源的利用率。预处理单元是整个工艺的第一步,其主要任务是通过一系列的物理和化学方法,有效地去除废水中的硬度、胶体和大部分有机物。这些步骤包括臭氧氧化、BAF生物滤池、高密度澄清池和高强度膜过滤等。这些步骤不仅可以有效地去除废水中的污染物,还可以降低后续减量化膜单元的污堵结垢倾向,从而提高了整个系统的运行效率。在预处理单元之后,废水进入减量化单元。减量化单元采用抗污染组合膜(一级反渗
4、透+钠床+浓水反渗透)和二级 RO 工艺,实现分段浓缩减量。这种设计可以有效地减少废水的处理量,同时也降低了后续蒸发单元的负荷,从而提高了整个系统的运行效率。2 零排放系统运行现状 该企业的废水预处理单元主要是经过减量处理后的浓水进入 MVR 蒸发器进行蒸发再浓缩。MVR 蒸发器是一种高效的蒸发设备,它可以将废水中的水分蒸发出来,从而实现废水的再利用。该煤化工废水处理系统设计处理规模为 450 m3h。系统包括预处理+减量单元、臭氧接触槽、臭氧缓冲槽、BAF 曝气生物过滤池、高密度澄清池和高强度膜过滤池等。预处理+减量单元通过物理和化学处理去除废水中的悬浮物、胶体、油脂等,同时将有害物质转化为
5、无害或低毒物质。臭氧接触槽通过化学反应去除水中的 COD 和色度,调节 BC 比。BAF 曝气生物过滤池通过生物降解去除废水中的氨氮等营养物质。高密度澄清池进一步去除硬度、悬浮物、胶体和部分 COD。高强度膜过滤池通过负压去除小的悬浮物、胶体并进行浓缩,实现水资源的循环利用。通过预处理系统,经过一个可截留较大大的颗粒的清洗过滤器,水被引入减量化系统。该系统采用一级反渗透+浓水反渗透+二级反渗透的组合工艺,通过分段浓缩的方式,深度挖掘水中的盐分,其中预处理单元工艺流程如图 1 所示。一级反渗透膜用于将水浓缩至含盐量达到 15000mg/L 以上,而浓水反渗透膜将中国科技期刊数据库 工业 A-16
6、2-水浓缩至含盐量达到 45000mg/L 以上。总体而言,该减量化单元的设计回收率为 90。产生的膜组合工艺产水可以直接送至回用水池,作为生产水和循环水的补给。此外,这些产水也可以进一步经过二级反渗透进行深度除盐。在测量了产水的电导后,必要时可以将其补充到脱盐水系统中,作为一级脱盐水反渗透的补充水源。该减量化单元的系统设计回收率为 90,其中一级反渗透的设计回收率达到 75,浓水反渗透的设计回收率达到 58 7。浓水反渗透装置将水浓缩至 50000ppm 以上,再将其输送至蒸发结晶单元进行进一步回收处理。高盐浓水高盐水调节池高密度沉淀池高强度回收池去减量化系统回收水池 图 1 预处理单元工艺
7、流程 经过减量化处理的高浓盐水进入蒸发结晶单元。首先,浓水进入调节罐组进行 PH 值的调节,然后被泵送入板式换热器,吸取蒸汽凝液的热量,提升温度至沸点。废水在提温后进入除氧器,主要用于去除二氧化碳、氧和其他不凝性气体。经过除氧处理的浓盐水进入 MVR 蒸发器。蒸发器所排放的浓液送往结晶单元的进料罐,浓缩液然后进入结晶单元加热器。在结晶单元的加热器中,通过外界提供的蒸汽加热到达沸点温度,然后在结晶器内进行闪蒸作用。蒸发器的设计处理量为 45m3/h,结晶器的设计处理量为 12m3/h。总产水量约为 41.98 m3/h,系统设计回收率为 93.3,盐泥量约为 2.64 t/h。该蒸发单元采用蒸汽
8、压缩降膜循环蒸发技术,将高浓盐水的含盐量从 45000 mg/L 浓缩至 152000mg/L。而结晶单元则采用蒸汽驱动的强制循环结晶技术,将含盐量从152000 mg/L 浓缩至400000 mg/L。3 零排放工艺优化设计 该企业原零排放工艺的水质较为优异,每年可节省 350 万吨水。然而,该项目自投产以来,也遇到了一些问题,给实际运行带来了一定困难。具体问题在工艺流程末端的一些单元,运行状况不够稳定,并且部分设计指标未能实现。在一级反渗透和浓水反渗透装置中,膜元件污堵问题十分严重,需要短时间内进行化学清洗,这增加了实际运行操作的工作量。由于污堵问题频繁,清洗周期较短,以致膜的实际运行通量
9、低于设计通量,并且通量下降速度快,减量化单元的整体回收率未达到设计指标。特别是浓水反渗透装置的回收率在实际运行中不到 50。因此,浓水反渗透的浓水总溶解固体(TDS)一般在 30000-40000ppm,导致后续蒸发结晶单元的处理负荷增大,超过设计值45m3/h。蒸发结晶系统的处理量迅速下降。连续运行 2 天后,结晶器的处理负荷开始快速下降;一周连续运行后,蒸发量下降至一半以下,需要进行煮罐或化学清洗。蒸发器的处理量数据规律与结晶器类似。蒸发器和结晶器内壁结垢严重,垢样用水不能溶解,形成悬浊液,因此改为使用盐酸溶解。经过酸溶后,预热器泥样无明显可见颗粒,而换热器垢样酸溶后有明显可见颗粒。通过反
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