工業(yè)廢水零排放中濃鹽水減量處理法

1.濃鹽水的軟化

針對(duì)納濾膜、反滲透膜自身的功能及特性，決定其系統(tǒng)的運(yùn)行效率、回收率的影響因素主要有三種 ：膠體、懸浮物、結(jié)垢離子。其中對(duì)于膠體、懸浮物的清除只需經(jīng)過(guò)砂濾、超濾等工藝流程便可。

為此必須要對(duì)濃鹽水中的結(jié)垢離子進(jìn)行著重的處理，才能保證濃鹽水能夠得到有效的循環(huán)利用。在濃鹽水中主要的結(jié)垢離子有：Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+，為了確保結(jié)垢成分被徹底的清除，較為常用的方法有兩種 ：化學(xué)軟化、樹(shù)脂軟化。

化學(xué)軟化主要通過(guò)石灰 - 純堿軟化法進(jìn)行處理，首先將適量熟石灰放入到濃鹽水中可將碳酸鹽硬度清除，將碳酸鈉加入其中可將非碳酸鹽硬度。石灰 - 純堿軟化法可將濃鹽水中大部分的 Ca2+、Mg2+ 清除掉，并有效的減少 SiO2 的含量，同時(shí)還可將其中的 Ba2+、Sr2+ 及有機(jī)物進(jìn)行有效的清除。

但是石灰軟化處理必須要采用上升流固體接觸澄清器促使在高濃度下快速形成沉淀晶體，澄清器出水還要增設(shè)多介質(zhì)過(guò)濾器，并對(duì) pH 值合理調(diào)節(jié)后才輸送至膜單元。樹(shù)脂軟化可應(yīng)用的方式有兩種 ：鈉離子交換法、氫離子交換法。其中鈉離子交換法通過(guò)鈉離子置換將結(jié)垢陽(yáng)離子清除掉，然后通過(guò)樹(shù)脂交換飽和后用鹽水再生。

此種方式存在的不足就是需要消耗大量鹽分，還要對(duì)廢水排放進(jìn)行處理。而弱酸陽(yáng)離子交換法可對(duì)濃鹽水進(jìn)行部分軟化，豈可節(jié)省再生劑的使用量，且氫離子交換法可將與碳酸氫根硬度相同的 Ca2+、Mg2+、Ba2+、Sr2+ 等進(jìn)行清除，換而言之就是能夠與 HCO3- 結(jié)合的結(jié)垢陽(yáng)離子都可清除。采用此方法在碳酸氫根含量較高的原水中獲得的處理效果更為顯著，若要進(jìn)行有效的軟化處理，就可將強(qiáng)酸陽(yáng)樹(shù)脂交換流程設(shè)置其中，在條件允許的情況下可設(shè)置于弱酸樹(shù)脂同一交換柱中，如此可大大減低再生劑的耗損量。然而此種方式前期成本投入較多，只有系統(tǒng)規(guī)模較大時(shí)應(yīng)用才更加經(jīng)濟(jì)。

2.濃鹽水的膜處理

濃鹽水的膜處理技術(shù)主要有三種 ：超濾技術(shù)、納濾技術(shù)、反滲透技術(shù)。

其中超濾工藝流程是濃鹽水的預(yù)處理環(huán)節(jié)，可先將濃鹽水中部分懸浮物、膠體進(jìn)行清除掉，促使進(jìn)水的 SDI 值滿足后續(xù)工藝處理的要求，接下來(lái)的納濾、反滲透工藝主要是對(duì)濃鹽水中的溶解性污染物進(jìn)行清除。

當(dāng)工藝進(jìn)水水質(zhì)一致，那么納濾膜的運(yùn)行壓力降低，且獲得的回收率升高，但納濾工藝流程對(duì)單價(jià)離子、分子量少于 200 的有機(jī)物處理效果不夠明顯，但是對(duì)二價(jià)或多價(jià)離子、分子量在 200 ～ 500 的有機(jī)物脫除率較為顯著。

反滲透膜運(yùn)行所需的壓力相比之下更高，且回收率相比于納濾膜較低，但是反滲透工藝卻具備較高的脫鹽率，反滲透膜只有部分溶性氣體、強(qiáng)氫鍵化合物難以處理，對(duì)于其他的鹽分均有極高的脫除率。但是不管是采用納濾膜、反滲透膜，都要對(duì)濃鹽水水質(zhì)、回收水水質(zhì)、全廠鹽量平衡進(jìn)行深入的分析，并將其與濃鹽水固化措施綜合評(píng)估后再進(jìn)行有效的確定。

高回收率對(duì)于減少濃鹽水固化的能源消耗和成本是非常必要的，因此設(shè)計(jì)者總是盡可能增加回收率來(lái)最小化成本。然而膜處理工藝可回收的水分較少，由于工藝設(shè)備及膜體性能等影響因素，若想提升水回收率必須要強(qiáng)化驅(qū)動(dòng)力來(lái)提升滲透壓，如此必然會(huì)促使?jié)舛忍荻扰c濃差極化的升高，還會(huì)促進(jìn)膜體與動(dòng)力設(shè)施損耗程度，其相應(yīng)的建設(shè)、運(yùn)行、維護(hù)成本也會(huì)隨之升高?；诟呋厥章氏碌哪ぬ幚磉^(guò)程管理極為艱難，由于高濃度鹽水對(duì)相關(guān)工藝設(shè)備及材料有著強(qiáng)烈的侵蝕性，通過(guò)無(wú)機(jī)鹽與細(xì)菌產(chǎn)生的有機(jī)酸不斷增加會(huì)造成設(shè)備難以恢復(fù)的破壞。

工業(yè)廢水零排放中濃鹽水固化處理法

1.蒸發(fā)池

蒸發(fā)池是在地面挖出一個(gè)坑作為濃鹽水的貯池，在外界條件適宜的情況下，利用太陽(yáng)光能源，將濃鹽水存放于蒸發(fā)池內(nèi)進(jìn)行蒸發(fā)，并將池內(nèi)殘留的晶體鹽分按時(shí)清理。一項(xiàng)完善的曬鹽工程需要配置一套完整的池塘堤壩，將濃鹽水按照池位順序進(jìn)行引流，當(dāng)濃鹽水每流過(guò)一個(gè)池子，相應(yīng)的濃度就會(huì)不斷的提升直到鹽水結(jié)晶。

蒸發(fā)池便于構(gòu)建與維護(hù)，且成本投入較為劃算。但是蒸發(fā)池的選址條件比較苛刻，必須要在光照充足、氣候干燥、低價(jià)區(qū)域來(lái)構(gòu)建。

2.太陽(yáng)能池

太陽(yáng)能池與蒸發(fā)池處理過(guò)程較為相似，但是應(yīng)用太陽(yáng)能池中的濃鹽水是靜止的，由于濃鹽水的蒸發(fā)在池表面展開(kāi)的，

在池體鹽梯度可分為三個(gè)層次 ：①表面區(qū) ：在正常的溫度條件下鹽分含量較少；②中間區(qū) ：在此層次的含鹽量由下至上不斷升高，繼而形成了鹽度梯度或密度梯度 ；③底部區(qū) ：在此層溫度可達(dá)80℃、鹽度達(dá)到 200g/L，這一層次主要進(jìn)行太陽(yáng)能的收集，并將其釋放的熱能保存起來(lái)。而且此工藝同樣也需要較強(qiáng)的太陽(yáng)光照及價(jià)格低廉的土地資源。

3.機(jī)械蒸發(fā)固化

多效蒸發(fā)器

多效蒸發(fā)系統(tǒng)主要包含三或四個(gè)串聯(lián)的強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器，在多效蒸發(fā)系統(tǒng)中，鍋爐排出的蒸汽作為蒸發(fā)器的能量支持，促使蒸汽在蒸發(fā)器間進(jìn)行有效的傳輸，不僅可提升能量使用效率，還節(jié)省了蒸汽的用量。

在工業(yè)廢水處理中，多效蒸發(fā)的設(shè)計(jì)理念主要體現(xiàn)在對(duì)鹽分、有機(jī)物含量較高廢水的處理方面，并與膜工藝相結(jié)合繼而實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢水零排放。

MVR蒸發(fā)器

MVR 蒸發(fā)器是一種新型高效節(jié)能蒸發(fā)設(shè)備，其主要通過(guò)低溫、低壓汽蒸技術(shù)與清潔能源結(jié)合產(chǎn)生蒸汽，繼而將介質(zhì)中的水分離出來(lái)。MVR 為單體蒸發(fā)器，其具備多效降膜蒸發(fā)器功效，按照濃鹽水濃度要求采用分段式蒸發(fā)，當(dāng)濃鹽水通過(guò)效體后無(wú)法滿足所需濃度時(shí)，可利用效體下部的真空泵將濃鹽水通過(guò)效體外部管路抽到效體上部再次通過(guò)效體，可經(jīng)過(guò)多次效體處理后達(dá)到所需濃度。

由于濃鹽水存在高鹽分、高硬度、強(qiáng)腐蝕性等特性，其零排放處理極為的復(fù)雜、煩瑣，如果濃鹽水分離后未得到有效的處理就會(huì)形成二次污染。而 MVR 蒸發(fā)器能夠有效結(jié)合分鹽工藝，基于廢水零排放前提下，將固體廢棄物轉(zhuǎn)化為精制二級(jí)工業(yè)鹽。MVR 蒸發(fā)器節(jié)能、環(huán)保，與多效蒸發(fā)器相比可節(jié)約 60%以上的運(yùn)行成本。

熱泵蒸發(fā)

熱泵主要是進(jìn)行熱量傳輸?shù)膲嚎s機(jī)。通過(guò)熱泵提供低溫?zé)嵩磥?lái)獲得高溫，并對(duì)濃鹽水進(jìn)行蒸發(fā)的單元處理工藝就是熱泵蒸發(fā)。其中蒸汽噴射式熱泵主要通過(guò)熱電站或鍋爐提供的蒸汽壓力、工藝技術(shù)用汽能量品位差轉(zhuǎn)換為熱泵動(dòng)力。熱泵蒸發(fā)效率較高、工藝操作簡(jiǎn)便快捷、工藝流程安全可靠，但是其蒸發(fā)過(guò)程耗能大。

電蒸發(fā)

將濃鹽水送入熱交換器煮沸后送入蒸發(fā)器，并與處在流動(dòng)狀態(tài)的鹽鹵相融合，然后再通過(guò)循環(huán)泵輸入蒸發(fā)器熱交換管上端的水箱；通過(guò)上邊鹽鹵分布器將其分散于管部?jī)?nèi)壁形成薄膜狀；當(dāng)其在下降過(guò)程中就會(huì)促使一些鹽鹵快速蒸發(fā)。蒸汽通過(guò)除霧器進(jìn)入蒸汽壓縮機(jī)，壓縮后進(jìn)入蒸發(fā)器熱交換管的外壁。

將蒸汽壓縮后的熱量傳送至管內(nèi)溫度不斷降低的鹽鹵薄膜上，并將部分鹽鹵蒸發(fā)結(jié)晶。將蒸汽壓縮后會(huì)釋放一定的熱量，并在管外壁凝結(jié)成蒸餾水。蒸餾水通過(guò)泵送入熱交換器，并對(duì)其進(jìn)行加熱，然后在余壓推動(dòng)下進(jìn)入產(chǎn)水箱，再進(jìn)行加壓后回收利用。而且底部一些結(jié)晶鹽鹵被清除。電蒸發(fā)主要應(yīng)用二次汽的余熱為原料液加熱，促使熱能得到充分地利用，但是當(dāng)前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有引進(jìn)相關(guān)的工藝技術(shù)。

4.機(jī)械蒸發(fā)固化的結(jié)垢問(wèn)題

雖然機(jī)械蒸發(fā)固化處理技術(shù)在我國(guó)已開(kāi)始應(yīng)用，但是大部分的工藝運(yùn)行情況都不太理想，歸根結(jié)底就是蒸發(fā)器傳熱面結(jié)垢問(wèn)題沒(méi)有得到有效的處理。而結(jié)垢的主要原因是由碳酸鈣、氫氧化鎂、硫酸鈣等無(wú)機(jī)鹽沉積導(dǎo)致的。對(duì)于碳酸鈣等純鹽結(jié)晶研究較為普遍，但單鹽溶解度系數(shù)、速率常數(shù)并不適用于復(fù)雜系統(tǒng)的共沉淀鹽，其他鹽類(lèi)的數(shù)量再少也會(huì)影響水垢的結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度。

結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前國(guó)家大力推行綠色環(huán)保、節(jié)能減排的可持續(xù)發(fā)展理念，尤其針對(duì)重工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)的水污染問(wèn)題，提出了工業(yè)廢水零排放這一標(biāo)準(zhǔn)。為了確保工業(yè)廢水零排放中濃鹽水得到妥善的處理，就要采用適用、有效的濃鹽水處理技術(shù)。本文對(duì)濃鹽水減量處理法、濃鹽水固化處理法進(jìn)行了深入的探究，并對(duì)其中各項(xiàng)處理方式進(jìn)行了優(yōu)劣分析，企業(yè)可針對(duì)不同的工業(yè)廢水零排放情況而選擇更有針對(duì)性的處理方式。