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工业高盐废水零排放与资源化运用的研讨进展

发布时间:2022-08-08 05:10:11 来源:华体会体育电竞

  结合当时工业高盐废水的来历与组成,对其处理技能的现状研讨及工程运用进行了总述,剖析了实践运用情况,为往后高盐废水的进一步资源化处理、完成真实的零排放供给必定的参阅

  21世纪以来,水资源缺少是全世界面对的一个重要难题。跟着经济不断进步,工业生产高速开展的一起很多的高盐废水随之发生。高盐废水的含盐质量分数不小于1%,除了包含Cl-、SO42-、Na+、Ca2+等溶解性无机盐离子,还含有难处理的有机污染物以及质量分数不小于3.5%的总溶解性固体物(TDS),直接排放不只污染环境,形成恶劣的影响,并且会糟蹋许多潜在资源。现在水资源严峻匮乏,使得研讨学者们开端高度重视高盐废水的收回零排放技能和资源化运用,这也是往后工业废水处理范畴的重难点。

  工业废水首要含有机物和无机盐2大类,组成成分杂乱,包含K+、Ca2+、Na+、Mg2+、CO32-、NO32-、Cl-、SO42-等离子,其间Na+、Cl-、SO42-离子占总无机盐离子的90%以上,远远高于其他离子。高盐废水常见的来历途径有:榜首,用于日常日子的海水成为含盐日子废水;第二,用于沿海工业生产的海水作为废水排出;第三,工业生产进程中发生的含盐废水,这也是首要来历。例如,石油、天然气的搜集或加工、火力发电、固体燃料的加工、印染、造纸、化工等工业范畴都会发生很多的高盐废水,其溶解物多、含盐浓度高,乃至含有悬浮油、乳化油和溶解油等油类物质以及甘油、中低碳链等有机物质。此外,还伴跟着重金属、氰化物、芳香族及杂环化合物等有害物质及放射性元素等多种污染物质。整体来说,工业废水有“三高”:高有机物、高含盐量、高硬度。

  废水会集式处理在传统办理中占有主导地位,但因为高盐废水成分杂乱、波动性大、毒性大,会集搜集、粗豪式处理反而将这些特色叠加强化,使得处理难度进一步增大,费用增高。因而,为了满意严厉的环保要求,工业废水处理技能也在不断改进,日趋老练。现在,浓缩技能、结晶技能,以及2种技能耦合协同后的技能较多地用于完成高盐废水收回零排放。依据高盐废水的实践情况,有时还需要在浓缩技能之前添加预处理技能,例如化学沉淀法、多介质过滤法、离子交换树脂法和吸附法等,以便为后续工艺供给更好的处理条件。作为高盐废水资源化处理的中心工艺,浓缩技能依据不同的处理方针和适用范围分为热浓缩和膜浓缩。热浓缩技能适于处理高TDS和COD高达数百克每升的废水,经过加热使高盐废水中的离子高倍浓缩,首要包含多级闪蒸(MSF)、多效蒸腾(MED)以及机械蒸汽再紧缩蒸腾(MVR)。MSF是将高盐废水加热至必定温度后顺次引进压力逐步下降的容器中完成闪蒸气化,冷凝后得到淡水。MED是将多个蒸腾器串联组成多效蒸腾,重复运用蒸汽然后进步功率,下降运转本钱。MVR以电能驱动蒸汽紧缩并循环运用,最大程度地收回蒸汽潜能使得能耗大幅度下降。将上述3种热浓缩技能的各项特征进行比照,如表1所示。

  膜浓缩技能是将压力差、浓度差及电位差作为驱动力,经过物质组分与膜之间的尺度差异、电荷排挤和物化作用完成废水的别离、提纯和浓缩。因为膜浓缩技能具有操作简洁、产水安稳、本钱较低一级长处,近年来在废水脱盐中的运用比热浓缩技能更为广泛,首要包含微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(RO)、电渗析(ED)和膜蒸馏(MD)。经过膜两边的压力差MF能够截留0.1~1 nm的悬浮物、细菌等物质,UF能截留大于0.01 pm的微生物、蛋白质等物质。NF的孔径和截留才能介于UF和RO之间,根据筛分效应和道南效应对2价阴阳离子有很高的截留率,在工业高盐废水的分盐处理中具有杰出的作用。RO运用膜对物质不同的挑选透过性,到达过滤别离的作用,常用于高盐废水零排放中比较典型的有高效反渗透(HERO)、碟管式膜技能(DTRO)和振荡剪切强化反渗透(VSEPRO)。ED是将电化学与渗析分散结合,经过电位差对离子交换膜的作用挑选性地去除离子,得到的产水水质杰出,然后到达别离纯化的意图。现在在化工、造纸、轻工、冶金、制药和医药等高盐废水的处理进程中具有广泛的运用。MD是蒸馏与膜别离技能的结合,在蒸气压差作用下蒸气式组分透过疏水微孔膜,冷凝后完成水与非挥发性物质的别离。到现在,现已用于脱盐、废水处理等多种别离进程。将上述6种膜浓缩技能进行比照,如表2所示。

  结晶技能是工业高盐废水处理的终究一道工序,也是废水零排放的关键技能。一般,高盐废水在热浓缩或膜浓缩技能处理之后经过结晶工艺进行固化处理,完成终究的固液别离。近年来,分质结晶技能被广泛运用,比较蒸腾结晶技能,不只进步了水的回用率,并且使得混合结晶杂盐别离,得到具有资源化运用的工业级盐产品。在实践运用进程中,需结合高盐废水的水质特色、脱盐工程的规划技能、出资办理的安全性以及工厂的气候地舆条件等,在蒸腾结晶工艺的很多组合方式中,剖析好坏点,确认最合适的处理计划。

  现在,浓缩与结晶技能已广泛用于处理工业废水的实践工程中,并获得了可观的作用。Vuong创造的两级NF-NF在淡化含盐废水方面比传统的单级反渗透体系节省20%~30%的本钱,并在美国长滩某工厂成功地投入到实践运用中,日产水量到达1 135 m3。Ettouney等运用热浓缩技能MVR法处理含盐量3.5%的工业废水,体系脱盐率高达99.66%,TDS最高不超越130 mg/L,出水水质满意《城市污水再生运用工业用水水质》。Chan等运用膜蒸馏技能和结晶技能处理RO浓缩液,清水收回率到达95%。比较热浓缩技能和膜浓缩技能各自独自作用,将2种技能耦合处理废水可到达优化的作用。工业上在MED之前先经过NF预处理,首效温度能进步60℃(65~125℃),且没有结垢风险。Turek等经过NF-RO-MED-Cr(结晶器)体系,使得盐水淡化的收回率到达78.2%,本钱下降至0.5美元/m3。Hamed等提出的NF-RO-MSF体系经过运用NF膜将海水中的结垢离子去除,使MSF体系得到更高的首效温度,然后进步淡水产水率,延伸MSF的运用寿命。以此为基础,Mabrouk等开展了NF-MSF-DBM设备,如图1所示,中试结果表明,该曝气与盐水混合设备的首效温度能够进步到100~130℃,造水比到达原有MSF体系的2倍,产水率添加19%,一起本钱下降了14%。

  别的,浓缩耦合技能在收回高盐废水中的有用资源方面也发挥了积极作用。Liu等研讨用新式NF-ED集成膜技能别离盐水中的1价、2价离子,其间Ca2+、Mg2+的截留率别离为40%、87%,NaCl的收回率约为70%。Ali等选用RO+MD技能对浓盐水进行处理,相对于传统技能而言,该工艺组合的安稳性及出盐质量更好,水的收回率可到达90%以上,以到达水资源与结晶盐收回的意图。此外,我国石油化工选用“管式微滤-多级反渗透-多级电驱动离子膜-硝蒸腾结晶-盐蒸腾结晶”的工艺道路处理粉煤气化高盐废水,经过中试项目,得到的Na2SO4质量分数在96%以上,NaCl质量分数在98%以上,混盐仅占总盐量的5%以下,成功完成无机盐分质结晶资源化。某石化工业高盐废水选用膜分盐及膜浓缩高效组合集成工艺进行分质结晶,工艺流程如图2所示,NaCl和Na2SO4的质量分数别离到达97.5%和98.6%,杂盐产率小于10%,完成了高盐废水零排放与资源化运用,然后进步水资源的运用率,对经济效益、环境效益和社会效益具有极端明显的影响。

  环绕工业高盐废水零排放与资源化的方针,工程化的处理技能需考虑工艺的挑选运用、现场的规划运转等方面,包含对预处理、浓缩技能以及分质结晶各类工艺的剖析比照,组合运用,不断地优化完善,终究在中试及演示工程阶段进行长时间安稳运转,获得具有说服力的支撑数据。

  工业高盐废水所含成分杂乱,对处理技能的要求较高,传统的技能办法很难到达“零排放”方针。现在,经过预处理、浓缩和结晶技能的耦合与集成能够完成工业高盐废水中有机污染物等杂质的别离,以及以NaCl和Na2SO4为主的无机盐的分质,得到纯化结晶盐,然后处理高盐废水零排放与资源化运用的难题,具有杰出的运用远景,是未来水处理技能的开展方向。

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