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    高含盐废水处理技术与三效蒸发器应用

    高含盐废水处理方法有物化处理技术、生物处理技术以及蒸汽处理技术。根据废水性质的不同以及出水用途和水质要求的不同,处理方式不尽相同,一般高含盐废水的处理都是降低废水的COD和含盐量,从而达到达标排放的目的。

      一、高含盐废水的概述

      高含盐废水是指总含盐量质量分数大于1%的含盐废水,包括高盐生活废水和高盐工业废水。其主要来源于直接利用海水的工业生产、生活污水和食品加工厂、制药厂、化工厂等。这些废水中除了含有有机污染物外,还含有大量的无机盐,如Cl-、SO32-、SO42-等离子。这些高盐、高有机物废水,若未经处理直接排放,势必会对水体生物、生活饮用水和工农业生产用水产生极大危害。

      二、高含盐废水处理技术的分析

      1、物化处理技术。

      主要有:

      (1)电解法。

      高含盐废水由于高盐度的存在具有较高的导电性,从而为电化学法降解高含盐废水提供了可能性。在电解过程中,有机物电解质溶液可以发生一系列氧化还原反应从而降低COD。这种方法处理与有机物和无机盐的种类也有关,Cl-存在时可在阳极放电,生成ClO-降解COD,也有实验表明苯酚废水通过电解法处理只改变了COD的存在形式并没有减少TOC的存在总量。

      (2)膜分离工艺。

      目前较成熟的常用的膜分离工艺有微滤、超滤、纳滤、反渗透四种,微滤和超滤所用膜的孔径较大,对于COD和悬浮物的截留作用较好,但不能截留大部分溶解性物质,纳滤可以截留大部分二价离子,反渗透能够截留一价离子,所以根据要求的不同可以选择不同的膜分离工艺进行处理,膜分离工艺处理效果好于一般工艺,成本较高,且膜污染问题较突出,因此受到了一定限制。目前还有一些新型膜分离工艺,如膜蒸馏工艺和清华大学研制的“NANO”膜。膜蒸馏工艺利用疏水膜的疏水性使水蒸气通过膜而隔离其他物质,从而保证出水洁净,膜蒸馏工艺同样存在膜结垢问题,且疏水膜的研制还不能满足大规模应用的要求。其结合反渗透和膜蒸馏的工艺特点,抗污染能力强,截留能力强,有良好的发展前景。

      (3)吸附工艺。

      活性炭晶格结构独特,表面有很多含氧官能团,可吸附大量无机物和有机物在表面,同时一些有机物进入活性炭内部微孔形成螯合物,从而净化水质。Fenton氧化工艺可产生强氧化自由基,自由基可使有机物裂解,从而提高生化活性或去除有机物。活性炭吸附-Fenton氧化工艺在Fenton试剂体系中引入了活性炭,由于活性炭的高效吸附作用,提高了氧化基附近的有机物浓度,从而提高氧化效率,并且可以避免二次污染。

      2、生物处理技术。

      由于高含盐废水中的高盐度对微生物的代谢功能有抑制,高含盐废水的生化处理效果不能达标,因此生物法工艺着眼于利用嗜盐菌强化高含盐废水的生化处理效果。嗜盐菌是指在高盐环境下能够生长的细菌,多生存在高盐环境中。一般在含盐度为2%-5%的水体环境下能够良好生存的菌称为耐盐菌,3%-15%盐度环境下可生存的菌为中度嗜盐菌,一般为真菌,15%-30%可生存者成为极端嗜盐菌,一般为古细菌。它们可以在高盐度条件下维持体内的低水活度,保持酶活性,高含盐废水环境中成长成为优势菌种后可废水COD进行降解,使排放水达标。目前嗜盐菌的研究还在试验中,随着技术成熟,由于生物法无二次污染,成本低廉的特点,这种技术可以广泛应用于工程实践。生物法的目的是降解水体中的有机污染物,对于高含盐废水中的无机离子还需要与物化方法配合进行深度处理。

      三、高含盐废水处理中的三效蒸发器应用分析

      为了使高含盐废水达标排放,可以通过合理应用三效蒸发器达到目的,具体应用表现为:

      1、高含盐废水处理中的三效蒸发器脱盐法。

      蒸发是现代化工单元操作之一,即用加热的方法使溶液中的部分溶剂汽化并去除,以提高溶液的浓度,或为溶质析出创造条件。三效蒸发器脱盐法是利用浓缩结晶系统将废液中的无机盐通过蒸发的方式加以去除的方法。三效蒸发器是由相互串联的三个蒸发器组成,高温(120℃左右)加热蒸汽被引入第一效,加热其中的废液,产生的蒸气被引入第二效作为加热蒸气,使第二效的废液以比第一效更低的温度蒸发,这个过程一直重复到最后一效。第一效凝水返回热源处,其它各效凝水汇集后作为淡化水输出。同时,高含盐废水经过由第一效到最末效的依次浓缩,在最末效达到过饱和而结晶析出,由此实现盐分与废水的固液分离。含盐废水进入三效浓缩结晶装置,经过三效蒸发冷凝的浓缩结晶过程,分离为淡化水和浓缩晶浆废液,无机盐和部分有机物可结晶分离出来进行焚烧处理,淡化水可返回生产系统替代软化水加以利用。

      2、高含盐废水处理中的三效蒸发器应用分析。

      主要表现为:

      (1)三效蒸发器组成。

      三效蒸发器主要由相互串联的三组蒸发器、冷凝器、盐分离器和辅助设备等组成。三组蒸发器以串联的形式运行,组成三效蒸发器。

      (2)三效蒸发器应用范围。

      三效蒸发器可应用于处理化工生产、医药生产等企业在工艺生产过程中产生的高含盐废水,适宜处理的废水含盐量为3.5%~25%(质量百分比),COD浓度为2000ppm~10000ppm。

      (3)三效蒸发器的应用原理。

      三效蒸发器蒸发系统采用连续进料、连续出料的生产方式。高含盐废水首先进入一效强制循环结晶蒸发器,结晶蒸发器配有循环泵,将废水打入蒸发换热室,在蒸发换热室内,外接蒸气液化产生汽化潜热,对废水进行加热。由于蒸发换热室内压力较大,废水在蒸发换热室中在高于正常液体沸点压力下加热至过热。加热后的液体进入结晶蒸发室后,废水的压力迅速下降导致部分废水闪蒸,或迅速沸腾。废水蒸发后的蒸气进入二效强制循环蒸发器作为动力蒸气对二效蒸发器进行加热。一效、二效、三效强制循环蒸发器之间通过平衡管相通,在负压的作用下,高含盐废水由一效向二效、三效依次流动,废水不断地被蒸发,废水中盐的浓度越来越高,当废水中的盐分超过饱和状态时,水中盐分就会不断地析出,进入蒸发结晶室的下部的集盐室。吸盐泵不断将含盐的废水送至旋涡盐分离器,在旋涡盐分离器内,固态的盐被分离进入储盐池,分离后的废水进入二效强制循环蒸发器加热,整个过程周而复始,实现水与盐的最终分离。并且冷凝器连接有真空系统,真空系统抽掉蒸发系统内产生的未冷凝气体,使冷凝器和蒸发器保持负压状态,提高蒸发系统的蒸发效率。在负压的作用下,三效强制循环蒸发器中的废水产生的二次蒸气自动进入冷凝器,在循环冷却水的冷却下,废水产生的二次蒸气迅速转变成冷凝水。冷凝水可采用连续出水的方式,回收至回用水池。

      四、结束语

      综上所述,虽然三效蒸发器存在着处理成本高、设备使用寿命短、需要蒸气量大等缺点,但是高含盐废水处理技术中的三效蒸发器脱盐法应用,具有技术成熟、可处理废水范围广、占地面积小、处理速度快、节能等优点,因此对其进行分析具有重要意义。


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