高鹽水處理工藝及裝置設(shè)計(jì)

高鹽污水處理工藝報(bào)告

作者目錄一、高鹽污水現(xiàn)狀二、高鹽污水處理工藝三、高鹽污水處理裝置設(shè)計(jì)四、其他因素分析五、總結(jié)高鹽污水處理工藝

廣義上來講，高鹽污水是指總含鹽（以NaCl為標(biāo)準(zhǔn))質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于1%的污水。

2高鹽污水的來源及特點(diǎn)高鹽污水多含有NaCl、NaSO4、CaSO4等鹽類物質(zhì)，其主要來源于化工廠，石油和天然氣的采集加工以及煤化工等行業(yè)。高鹽污水由于來源不同，所含的有機(jī)物鹽類物質(zhì)濃的種類較多，化學(xué)性質(zhì)差異較大。所以在處理時(shí)要根據(jù)其特點(diǎn)選擇合適的處理工藝。

一、高鹽污水現(xiàn)狀1什么是高鹽污水

根據(jù)各行業(yè)產(chǎn)生的高鹽污水特點(diǎn)和處理要求，現(xiàn)階段通常采用的高鹽污水處理工藝有離子交換、膜分離、熱蒸發(fā)和生物處理以及兩種處理技術(shù)形成的組合工藝等。

二、高鹽污水處理工藝2.1離子交換技術(shù)

離子交換是借助于固體離子交換劑中的離子與稀溶液中的離子進(jìn)行交換。這種交換是一個單元操作過程，在這個過程中主要是溶液中的離子與不溶性聚合物中的反離子之間的交換反應(yīng)。

這種工藝的主要問題是廢水中的固體懸浮物會堵塞樹脂而失去效果，離子交換樹脂的再生成本高昂且交換下來的廢棄物很難處理。離子交換示意圖：2.2膜分離技術(shù)膜分離技術(shù)是利用膜對混合物中各組分選擇透過性能的差異來分離、提純和濃縮目標(biāo)物質(zhì)的分離技術(shù)。膜分離技術(shù)發(fā)展迅速，種類繁多，目前常用的膜分離技術(shù)有超濾、微濾、電滲析以及反滲透。2.2.1超濾、微濾膜分離技術(shù)

超濾、微濾主要用于氣、液相微粒、細(xì)菌以及其他污染物的截留去除，最小截留分子量可達(dá)80~1000Dal。超濾、微濾對標(biāo)準(zhǔn)有機(jī)物和NaCl，MgSO4，CaCl2等溶液的截留率最高可達(dá)90%，可以有效去除懸浮物和膠體等相對較大的顆粒物。2.2.2超濾、微濾膜分離技術(shù)

但超濾、微濾膜分離技術(shù)的脫鹽效果并不理想，其一般只作為料液的澄清、保安過濾、空氣除菌、大分子有機(jī)物的分離與純化等。2.3電滲析與反滲透膜分離技術(shù)(1)電滲析是在直流電的作用下，帶電離子透過離子交換膜定向遷移，從水溶液中分離出來，達(dá)到提純的目的。(2)反滲透膜是指在壓力的推動下，借助半透膜的截留作用，從溶液中分離出離子，達(dá)到提純的目的。2.3.1電滲析技術(shù)(1)目前水回收率最高的倒極式電滲析技術(shù)是利用自動頻繁倒換電極的方式，有效解決了裝置持續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行與頻繁結(jié)垢的問題。

(2)由于倒極式電滲析技術(shù)電耗大、處理成本高、操作經(jīng)驗(yàn)不足、回用水率普遍不高等原因，目前已逐漸被具有節(jié)能、處理成本低、規(guī)模大、技術(shù)成熟等特點(diǎn)的反滲透膜分離技術(shù)所取代。2.3.1常見電滲析技術(shù)1

填充床電滲析（EDI）2

倒極電滲析（EDR)3

液膜電滲析（EDLM)4

雙極性膜電滲析（EDMB)5

無隔板電滲析6

高溫電滲析7

無極水電滲析8

離子膜電解2.3.2反滲透膜技術(shù)(1)反滲透膜技術(shù)使RO在PH較高的條件下，通過兩級軟化、脫氣處理去除了硬度和二氧化碳，提高了硅的結(jié)垢極限，有效控制了生物和有機(jī)物的污堵，并大大提高了廢水回用率（＞90%）

。(2)反滲透膜分離技術(shù)也存在著亟待需要解決的膜污染、堵塞、腐蝕、使用壽命短等問題，尤其是當(dāng)給水TDS高于6000mg/l時(shí)，其脫鹽率會急劇下降

。

2.3.3膜分離技術(shù)缺點(diǎn)

膜分離技術(shù)的缺點(diǎn)是若廢水中有機(jī)物濃度高時(shí)，膜易被污染，從而導(dǎo)致操作過程難以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。況且噸級廢水進(jìn)行膜處理成本高，企業(yè)難以承受。2.4

熱蒸發(fā)技術(shù)1蒸發(fā)工藝是現(xiàn)代化工單元操作方法之一即用加熱的方法，使溶液中的部分溶劑汽化并得以去除，以提高溶液的濃度，或?yàn)槿苜|(zhì)析出創(chuàng)造條件2熱蒸發(fā)技術(shù)主要針對含鹽量質(zhì)量分?jǐn)?shù)在4%左右（鹽以NaCl為標(biāo)準(zhǔn)）左右或更高濃度的含鹽廢水進(jìn)行蒸發(fā)濃縮的工藝。熱蒸發(fā)技術(shù)的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾1

一般使用物理方法進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，有時(shí)可見化學(xué)法（焚燒、高級氧化等）2

廢水處理量普遍不大，有的甚至很小3

處理成本和能耗普遍較高4

固廢產(chǎn)生量大，成分復(fù)雜，無法有效回收再利用等。2.4.1熱蒸發(fā)技術(shù)分類目前常見的熱蒸發(fā)技術(shù)主要有以下幾種：1

多效蒸發(fā)技術(shù)（MED)2

機(jī)械壓縮再蒸發(fā)(MVR)3

膜蒸餾等技術(shù)(MD)4

多級閃蒸技術(shù)(MSF)1.多效熱蒸發(fā)技術(shù)(1)多效蒸發(fā)是讓加熱后的鹽水在多個串聯(lián)的蒸發(fā)器中蒸發(fā)，前一個蒸發(fā)器蒸發(fā)出來的蒸汽作為下一蒸發(fā)器的熱源并冷凝成為淡水。(2)在污水處理上，多效蒸發(fā)主要適用于高鹽份、高有機(jī)物含量廢水的單獨(dú)處理，同時(shí)配合膜技術(shù)實(shí)現(xiàn)全范圍的“零排放”工藝。

1污水經(jīng)過熱解后，難降解有機(jī)物結(jié)構(gòu)被改變，可生化性大大提高，降低后續(xù)處理工藝負(fù)荷；2污水水與鹽分分離比較徹底，冷凝后的冷卻液含鹽量降低到對微生物不會產(chǎn)生抑制作用的程度；3鹽結(jié)晶后可以回收利用或者直接出售，回收成本，提高資源利用率；4蒸汽中的熱量多次重復(fù)利用，減少蒸汽用量，降低處理成本；5多效蒸發(fā)脫鹽可實(shí)現(xiàn)全過程自動化運(yùn)行，調(diào)試完成后，運(yùn)行管理難度小、運(yùn)行效果穩(wěn)定，效率更高。

多效熱蒸發(fā)技術(shù)特點(diǎn)2.機(jī)械壓縮再蒸發(fā)技術(shù)

利用高能效蒸汽壓縮機(jī)壓縮蒸發(fā)系統(tǒng)產(chǎn)生的二次蒸汽，提高二次蒸汽的熱焓，并將二次蒸汽導(dǎo)入原蒸發(fā)系統(tǒng)作為熱源循環(huán)使用.該技術(shù)大幅度降低了蒸發(fā)器生蒸汽的消耗量，補(bǔ)充的生蒸汽也僅用于系統(tǒng)熱損失和進(jìn)出料溫差所需熱焓的補(bǔ)充，節(jié)能效果相當(dāng)于十效蒸發(fā)系統(tǒng)，是目前國際上應(yīng)用較為廣泛和先進(jìn)的蒸發(fā)器技術(shù)。

3.膜蒸餾（MD）技術(shù)

膜蒸餾是一種以蒸汽壓差為推動力的新型分離技術(shù)，即通過冷、熱側(cè)相變過程，實(shí)現(xiàn)混合物分離或提純。與傳統(tǒng)蒸餾方法和其他膜分離技術(shù)相比，該技術(shù)具有運(yùn)行壓力低、運(yùn)行溫度低、分離效率高等優(yōu)點(diǎn)，可充分利用太陽能、廢熱和余熱等作為熱源。根據(jù)膜下游側(cè)冷凝方式的不同，膜蒸餾技術(shù)可劃分為接觸式、空氣隙式、氣掃式和真空膜蒸餾四種形式.近些年來，膜蒸餾技術(shù)得到了一定程度的發(fā)展，但仍然存在著與膜分離技術(shù)相同的問題，如：膜污染、結(jié)垢堵塞等，應(yīng)用領(lǐng)域還不是很廣泛，可商業(yè)化運(yùn)行的技術(shù)難題仍需進(jìn)一步解決。

4.膜分離與熱蒸發(fā)組合

隨著國家及地方針對煤化工廢水排放的環(huán)保政策與要求的不斷深化，高鹽水處理的工藝組合技術(shù)得到了較快的發(fā)展與研究，正向多樣化、可協(xié)同處理的成熟路線穩(wěn)步發(fā)展。該組合工藝最大的優(yōu)點(diǎn)在于工藝的選擇性多，水質(zhì)適應(yīng)性好，可根據(jù)脫鹽規(guī)模大小、水質(zhì)要求、地理氣候條件、技術(shù)與安全性、投資來源與管理體制等實(shí)際條件形成不同的處理方法。該工藝主要采用了石灰石軟化、超濾、反滲透、熱蒸發(fā)組合技術(shù)。其中，石灰石軟化預(yù)處理工藝增加了PAM加藥系統(tǒng)、高效沉淀器、中和池及二次過濾系統(tǒng)，可進(jìn)一步提高析出鹽分的絮凝、沉降與分離，并具有一定程度的CODcr去除能力。超濾與反滲透的工藝組合是目前普遍采用的除鹽技術(shù)，處理效果明顯，運(yùn)行較為穩(wěn)定，適用于TDS＜6000mg/l的含鹽廢水的再處理、再利用，回用水率可達(dá)70%以上，膜使用壽命可達(dá)3年。外排的濃鹽水可通過DM（蝶式振動膜）裝置進(jìn)行回收再利用，其最大優(yōu)勢在于膜污染控制效果好、水質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)、能耗較低，污水回收率最高可達(dá)85%以上，并同時(shí)設(shè)置了機(jī)械壓縮再蒸發(fā)系統(tǒng)鹽分離器，使鹽水得以完全分離，達(dá)到“近零排放”的處理需求。

2.5生物處理工藝

廢水的生物處理是指利用自然界廣泛存在的大量微生物氧化、分解、吸附廢水中有機(jī)物從而凈化廢水的方法。生物降解不僅能氧化分解一般的有機(jī)物并將其轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的無機(jī)物，而且還具有轉(zhuǎn)化有毒有害有機(jī)污染物的能力，是有機(jī)化合物在自然界中去除和再循環(huán)的重要途徑和方式.微生物用于降解、轉(zhuǎn)化物質(zhì)有如下優(yōu)勢:個體小，比表面積大，代謝速率塊;種類繁多，分布廣泛，代謝類型多樣;降解酶專一性強(qiáng)，且很多酶是在污染物的誘導(dǎo)下產(chǎn)生的;微生物繁殖快，易變異，適應(yīng)性強(qiáng)等。這些特點(diǎn)使得微生物在降解、轉(zhuǎn)化物質(zhì)方面有著巨大的潛力，因此生物技術(shù)成為了研究重點(diǎn)，被國內(nèi)外研究者廣泛應(yīng)用于高鹽有機(jī)廢水處理工藝之中，并取得了很大的研究進(jìn)展。

三、高鹽污水處理裝置設(shè)計(jì)3.1高鹽污水處理的主要問題

現(xiàn)階段高鹽污水處理較以往取得了很大的進(jìn)步，但仍然存在著以下幾個方面的問題：1膜及蒸發(fā)系統(tǒng)污堵與腐蝕問題的解決。引起膜及蒸發(fā)系統(tǒng)污堵和腐蝕的主要原因是膠體物質(zhì)、微生物及無機(jī)鹽分別在膜表面進(jìn)行沉積、生長、結(jié)晶以及高濃度氯離子和低PH值水質(zhì)所致。雖然目前也采取了一些控制手段，但從根本上解決此類問題的方法還不成熟，絕大部分尚處于研究階段。2

技術(shù)應(yīng)用生產(chǎn)成本的控制。不論是膜分離技術(shù)還是熱蒸發(fā)技術(shù)，都存在著高投入、高消耗、高能耗的突出問題，高鹽水處理的經(jīng)濟(jì)代價(jià)是巨大的?？梢院唵蔚卣f：目前解決高鹽水排放的方法主要是以較多的能源消耗換取污染物的減排。因此，使高鹽水處理系統(tǒng)能夠真正運(yùn)行下去，必須考慮其運(yùn)行成本。據(jù)有關(guān)資料顯示，因其鹽分高低等特點(diǎn)，處理1m3高鹽水的綜合成本約在