工業(yè)廢水零排放濃鹽水處理工藝探討
【tuchai.cn南京純水設(shè)備】工業(yè)廢水零排放脫鹽過程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生大量濃鹽水，濃鹽水的主要成分是無機(jī)鹽、重金屬，也含有預(yù)處理、氯化、脫氯和脫鹽等過程所用的少量化學(xué)品，如阻垢劑、酸和其他反應(yīng)產(chǎn)物，濃鹽水的處理已經(jīng)是制約著各行業(yè)工業(yè)廢水零排放的關(guān)鍵技術(shù)。
濃鹽水處理技術(shù)包括濃鹽水濃縮技術(shù)和濃鹽水最終處置技術(shù)。一方面為盡可能回收水資源，另一方面由于濃鹽水最、終處置費(fèi)用極高，故需先將濃鹽水進(jìn)行濃縮，使含鹽量(TDS)質(zhì)量濃度達(dá)到50000~80000mg/L，以減小最終處置工藝的規(guī)模，減少投資及節(jié)約能源。
目前，GE公司和陶氏公司開發(fā)了一種超高濃縮反滲透膜，南京工業(yè)純水處理設(shè)備只要前端預(yù)處理恰當(dāng)，甚至可以將濃鹽水TDS提高至13~15萬mg/L，大大減少需最終處置的濃鹽水量。
濃鹽水最終處置技術(shù)
目前濃鹽水最終處置根據(jù)各企業(yè)實(shí)際情況和周圍水環(huán)境容量有多種方法。
1、 濃鹽水再利用
(1)灌溉用水濃鹽水可用于耐鹽度高的植物、產(chǎn)籽類作肥，還可以作為生態(tài)景區(qū)的補(bǔ)水，可以節(jié)約水資源，尤其是在水資源貧乏的地區(qū)，所以灌溉也是一種水資源保護(hù)的方法。但濃鹽水用于灌溉可能會(huì)對(duì)土壤及地表水產(chǎn)生污染，故此方法不是理想的濃鹽水處理方法，僅在少數(shù)場(chǎng)合作用。
(2)生產(chǎn)用水根據(jù)生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，可以將濃鹽水用于沖渣、調(diào)濕等。
例如，煤化工行業(yè)通常將濃鹽水作為煤堆場(chǎng)及灰渣場(chǎng)的除塵灑水，鋼鐵企業(yè)通常將濃鹽水用于原料場(chǎng)灑水、高爐水渣處理或煉鋼鋼渣處理。但目前渣場(chǎng)或煤場(chǎng)大多要求封閉式，通過調(diào)濕消耗的水量有限。
另外，濃鹽水中氯離子濃度高，進(jìn)入原料煤容易腐蝕設(shè)備;濃鹽水進(jìn)入灰渣場(chǎng)容易造成二次污染，亦會(huì)影響灰渣綜合利用產(chǎn)品的質(zhì)量。盡管將濃鹽水作為煤堆場(chǎng)及灰渣場(chǎng)的除塵灑水存在上述問題，但由于其成本低廉，在一些行業(yè)仍然廣泛應(yīng)用，特別是鋼鐵行業(yè)。
但濃鹽水中含有環(huán)境優(yōu)先控制的污染物時(shí)，則需慎重使用，某鋼鐵企業(yè)曾經(jīng)出現(xiàn)過使用焦化廢水濃鹽水沖渣，因焦化廢水中含有大量揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機(jī)物，氣味嚴(yán)重，引起當(dāng)?shù)鼐用裢对V、企業(yè)工人罷工的事件。
1.1 直接排放
(1)排入市政污水處理系統(tǒng)
濃鹽水直接排入市政污水管網(wǎng)，只是一種責(zé)任的轉(zhuǎn)移，增加了市政污水處理工藝的負(fù)擔(dān)。由于過高的TDS可能會(huì)對(duì)市政污水處理廠生物處理段造成不利影響，甚至影響生化池的穩(wěn)定運(yùn)行，因此，一定要征求市政部門及污水處理廠的許可。
(2)深井注射深井注射是連續(xù)處置大量反滲透濃水的一種簡(jiǎn)單有效的方式，而且不受天氣條件的影響。但實(shí)施深井注射的過程非常復(fù)雜，對(duì)地理?xiàng)l件的要求相當(dāng)特殊，選擇的地點(diǎn)必須與適于飲用的含水層相隔離，所以注射位置要低于所有鄰近的含水層，巖土的透射性要相對(duì)較高以便于注射。深井注射費(fèi)用高，對(duì)設(shè)計(jì)和施工要求也很高，且存在污染地下水源的可能性，固此方法需慎重選用。
(3)地表水直接排放由于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978—1996)和《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918—2002)等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)均未對(duì)TDS進(jìn)行限制，南京實(shí)驗(yàn)室純水處理設(shè)備因此目前仍有部分濃鹽水經(jīng)處理后，只要標(biāo)準(zhǔn)中限定的各類污染物質(zhì)含量不超標(biāo)就直接排入地表水或海水中。
濃鹽水直接排放需注意以下問題：
①排水口的結(jié)構(gòu)要保證達(dá)到混合條件，對(duì)接受水體不會(huì)產(chǎn)生任何破壞，諸如水生物、野生動(dòng)物和周圍的區(qū)域等。在高度紊流下一般采用簡(jiǎn)單的管口排放，將濃水排入大量的接受水中足以保證稀釋和混合。但大多數(shù)情況都采用擴(kuò)散器型式的排水口，以改善混合條件。
②如果在出口的水體循環(huán)能力很強(qiáng)，濃水的高TDS濃度會(huì)得到快速的分散，但如果將大量的濃水排入鹽度較小的湖泊、瀉湖、貝殼類繁殖海域或優(yōu)質(zhì)魚類生長(zhǎng)水體，將會(huì)造成較大的毒害。
1.3 濃鹽水固化
(1)蒸發(fā)結(jié)晶器蒸發(fā)結(jié)晶器主要是指利用各種流程使溶液在生產(chǎn)的工況下達(dá)到過飽和，然后結(jié)晶析出的結(jié)晶器。目前強(qiáng)化蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)主要有機(jī)械壓縮蒸發(fā)工藝(MVR)，多效蒸發(fā)(MED)，多級(jí)閃蒸(MSF)，膜蒸餾(MD)等。
采用蒸發(fā)技術(shù)處理的高含鹽廢水，在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)過程中，極易在超出其飽和溶解度極限的情況下被濃縮時(shí)，水里的鹽分很容易結(jié)晶附著在換熱管的表面形成結(jié)垢，影響換熱器的效率，嚴(yán)重時(shí)堵塞換熱管?！熬ХN法”技術(shù)解決了蒸發(fā)器換熱管的結(jié)垢問題，成功地應(yīng)用于各種含鹽工業(yè)廢水的處理，并被廣泛采用。
蒸發(fā)結(jié)晶器在制鹽及海水淡化領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)比較普遍，技術(shù)成熟。在工業(yè)廢水零排放中，也有應(yīng)用比較成功的案例，如大唐克唐煤制氣公司濃鹽水結(jié)晶采用強(qiáng)制循環(huán)與真空負(fù)壓的三效低溫減壓蒸發(fā)結(jié)晶器，濃縮后的濃縮液固體含量高達(dá)30萬mg/L以上，經(jīng)第三效排料口排至雙級(jí)活塞推料離心機(jī)直接固化，固化后含固率高達(dá)95%以上。南京反滲透純水處理設(shè)備該項(xiàng)目至2013年投產(chǎn)以來，運(yùn)行一直效果較好。蒸發(fā)結(jié)晶器投資和運(yùn)行費(fèi)用都極高，且運(yùn)行管理復(fù)雜，這些缺點(diǎn)制約著蒸發(fā)結(jié)晶工藝發(fā)展及應(yīng)用。
(2)蒸發(fā)塘濃鹽水的蒸發(fā)基本上都采用蒸發(fā)塘進(jìn)行自然蒸發(fā)結(jié)晶，發(fā)塘是在地面上挖出一個(gè)洼地充當(dāng)濃縮濃水的貯池，在合適的氣候條件下，可以有效利用充足的太陽能，將濃鹽水儲(chǔ)存在蒸發(fā)池中讓其逐漸蒸發(fā)，并定期除去殘留的固體鹽分。
針對(duì)自然蒸發(fā)塘蒸發(fā)速度慢、蒸發(fā)面積大的缺點(diǎn)，近年來開發(fā)了一種機(jī)械式蒸發(fā)塘，利用機(jī)械霧化蒸發(fā)器將各種水霧化噴入大氣，增加霧化水滴在大氣中的比表面積和“懸浮時(shí)間”，加速水的蒸發(fā)效果，相同的水塘面積機(jī)械蒸發(fā)的速度是自然蒸發(fā)塘的14倍以上。
蒸發(fā)塘有易建造、維護(hù)和操作費(fèi)用較低、可利用太陽能等優(yōu)勢(shì)。但2015年5月27日，環(huán)保部發(fā)布了《關(guān)于加強(qiáng)工業(yè)園區(qū)環(huán)境保護(hù)工作的指導(dǎo)意見》征求意見稿，明確要求：“各類園區(qū)不得以晾曬池、蒸發(fā)塘等替代規(guī)范的污水處理設(shè)施?！彪S著各類蒸發(fā)塘環(huán)保事故頻發(fā)，蒸發(fā)塘將逐步淘汰。
濃鹽水中不僅鹽分極高，而且可能含有多種對(duì)人類或生態(tài)環(huán)境有害的物質(zhì)，必須妥善處置，防止二次污染。濃鹽水的各種處置技術(shù)都有一定的適用條件和存在一些亟需解決的問題，是目前限制工業(yè)廢水零排放的瓶頸技術(shù)，也是今后環(huán)境工作者的研究重點(diǎn)。
