高鹽廢水排放的工藝
【上海純水設(shè)備行業(yè)新聞】
針對高鹽廢水水質(zhì)復(fù)雜，含鹽量高的特點，某光伏園區(qū)廠配套功能中心項目設(shè)計采用預(yù)處理 鈉床 超濾 濃水反滲透 SPO處置工藝。該工藝中反滲透濃水經(jīng)預(yù)處理 再濃縮工藝后，采用 SPO蒸發(fā)工藝對二次濃水進行零排放處理。出水達到回用水質(zhì)要求，回用水至補給水系統(tǒng)。著重論述了預(yù)處理、SPO系統(tǒng)工藝流程、設(shè)計參數(shù)，為該工藝在高鹽廢水處置工藝提供參考。
關(guān)鍵詞：高鹽廢水;反滲透;鈉床;SPO;零排放
隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展與技術(shù)的進步，高鹽廢水已成為石油、化工等行業(yè)常見的廢水。高鹽廢水具有水量大、含鹽量高、有機物含量高等特點［12］，如果直接排放會造成土地鹽堿化，并對生態(tài)環(huán)境造成嚴重的破壞。高鹽廢水的處置工藝已經(jīng)成為廢水處置中的研究熱點。
零排放技術(shù)是通過清潔生產(chǎn)、生態(tài)產(chǎn)業(yè)等對自然資源循環(huán)利用，以達到污染物零排放、上海純水設(shè)備資源化的生產(chǎn)目標，零排放始于上世紀 70年代，并逐步得到推廣與發(fā)展［34］。本文采用預(yù)處理 鈉床 超濾 濃水反滲透 SPO蒸發(fā)的一整套工藝對高鹽廢水進行處置，并詳細論述各個工藝的流程、設(shè)計參數(shù)，最終實現(xiàn)對高鹽廢水的零排放處理。
1工程概況
該項目位于新疆某光伏園區(qū)內(nèi)，建有鍋爐補給水系統(tǒng)、高鹽廢水零排放系統(tǒng)等，高鹽廢水進水為鍋爐補給水處置系統(tǒng)反滲透濃水、凝液混床再生廢水等高含鹽廢水，根據(jù)鍋爐補給水處置系統(tǒng)排放廢水的種類和水量，對其進行分質(zhì)分類處理，實現(xiàn)各級廢水在本工程內(nèi)的合理、最大化回收利用。采用以膜法為主體的處置工藝，最終出水達到回用，濃水蒸發(fā)結(jié)晶。系統(tǒng)設(shè)計水量 190m3/h設(shè) 計 要 求 SPO濃水含鹽量不低于90000mg/L提濃處理后，保證系統(tǒng)總產(chǎn)水率不低于 90%
2設(shè)計進、出水水質(zhì)
零排放系統(tǒng)進水為本工程鍋爐補給水處置系統(tǒng)反滲透濃水、凝液混床再生廢水等高含鹽廢水。原水為地表水經(jīng)反滲透濃縮 4倍后進入零排放系統(tǒng)一級濃水反滲透，一級濃水反滲透濃水進入調(diào)節(jié)池與凝液混床再生廢水混合，經(jīng)預(yù)處置軟化后再進入后續(xù)膜濃縮系統(tǒng);該廢水具有高含鹽、高硬度、硅和磷含量較高、氯離子含量較高等特點，具體水質(zhì)詳見表 1控制一級反滲透回收率、防止膜結(jié)垢、提高膜系統(tǒng)的清洗周期、氯離子含量較高設(shè)備材質(zhì)選型是本工程的處置難點。SPO濃水至少能滿足進入蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)的最低水質(zhì)要求 要求含鹽量不低于90000mg/L
3工藝流程
鍋爐補給水系統(tǒng)中的反滲透濃水進入反滲透濃水箱，反滲透濃水箱內(nèi)的停留時間約為半小時，此時前面所加的阻垢劑 還未失效，也沒有絮狀物產(chǎn)生。經(jīng)過水泵提升至一級濃水反滲 透進行濃縮，一級濃水反滲透采用 65%回收率。為防止離子結(jié) 垢，一級濃水反滲透進水預(yù)留了阻垢劑接口。一級濃水反滲透產(chǎn)生的濃水和鍋爐補給水系統(tǒng)的再生廢水均進入調(diào)節(jié)池均質(zhì)。
調(diào)節(jié)池內(nèi)廢水經(jīng)泵提升進入高效反應(yīng)廓清池，高效反應(yīng)廓清池主體為鋼砼結(jié)構(gòu)，集化學(xué)反應(yīng)、杭州純水設(shè)備混凝、泥水分離和儲水于一體。根據(jù)來水水質(zhì)條件，投加軟化劑、氧化鎂、絮凝劑及助凝劑 等藥劑，將廢水中鈣離子、鎂離子、硅酸根離子態(tài)轉(zhuǎn)化為固體顆粒態(tài)，經(jīng)絮凝反應(yīng)形成較大顆粒物，沉淀區(qū)經(jīng)重力分離去除。
固態(tài)雜質(zhì)從淡鹽水中分離進去后采用脫水機脫水處理，形成泥餅外運，壓濾液仍返回到調(diào)節(jié)池。
高效反應(yīng)廓清池產(chǎn)水進入產(chǎn)水池，經(jīng)泵提升至雙介質(zhì)過濾 器和濃水超濾裝置進一步去除水中的懸浮物和雜質(zhì)［5］。濃水超濾產(chǎn)水進入二級濃水反滲透進行濃縮，回收率為 65%二級濃水反滲透采用循環(huán)回流及段間增壓的方式一方面增加濃水流速，另一方面減少濃差極化，降低膜的污染。二級濃水反滲透產(chǎn)生的濃水進入 SPO本項目采用了90barSPO膜，可 以使?jié)馑腡DS達到90000mg/L以上，大大減少了濃水量。詳細工藝流程見圖 1
4工程設(shè)計
4.1濃水反滲透系統(tǒng)(RO
濃水反滲透系統(tǒng)包括濃水反滲透膜組件、濃水反滲透高壓 泵(每套濃水反滲透裝置的高壓泵進、入口都裝有低壓維護開 關(guān)和高壓維護開關(guān))濃水反滲透分段清洗裝置，反滲透出水口關(guān)斷門、止回門、防爆膜片等。濃水反滲透裝置設(shè)計 2個系列，每個系列的凈產(chǎn)水量≥61m3/h每個系列組裝一個組合架，每 列都能單獨運行，也可同時運行。采用一級二段布置的抗污染膜元件，濃水反滲透膜平均通量不大于 18L/㎡ h系統(tǒng)回 收率為 65%;一段與二段膜數(shù)量按 2∶ 1布 置，系統(tǒng)脫鹽率 ≥98%
4.2預(yù)處理系統(tǒng)
濃水反滲透濃水、鈉床再生水及凝液混床再生水等混合水 含鹽量高，TDS質(zhì)量濃度高達 16800mg/L其水質(zhì)參見表 2本工程對濃水反滲透濃水先采用軟化與過濾預(yù)處理后，再采用二級反滲透及 SPO進行提濃。
4.2.1調(diào)節(jié)池
濃水反滲透濃水進入廢水調(diào)節(jié)池，廢水調(diào)節(jié)池為混凝土結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)池設(shè)計 1座，容積約為 150m3停留時間大于 2h;廢水進入調(diào)節(jié)池進行均質(zhì)后進入高效反應(yīng)廓清池。
4.2.2高效反應(yīng)廓清池
高效反應(yīng)廓清池主體為鋼砼結(jié)構(gòu)，集化學(xué)反應(yīng)、混凝、泥水分離和儲水于一體。設(shè)計處置能力為 100m3/h停留時間大于 0． 5h;高效反應(yīng)廓清池設(shè)計 1座。
濃水經(jīng)提升泵送到高效廓清池絮凝反應(yīng)池，分別投加NaOHMgONa2CO3及其他藥劑，使水中 Ca2+與剩余的Mg2+形 成 CaCO3沉淀和 MgOH2沉淀，同時在MgO共沉作用下強化去除硅。
為保證軟化反應(yīng)迅速完全，反應(yīng)槽設(shè)置 4格專用藥劑混合 反應(yīng)區(qū)，反應(yīng)區(qū)通過機械攪拌在混合藥劑與來水的同時，強化化學(xué)反應(yīng)效果，最大限度保證化學(xué)反應(yīng)完全完成。經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)后的淡鹽水進入廓清區(qū)，廓清區(qū)中化學(xué)沉淀物沉降分離出 來后送至污泥脫水系統(tǒng)處理。水經(jīng)過軟化后總硬度可達到0． 5mmol/LCaCO3以下。并且Ca2+Mg2+后續(xù)系統(tǒng)中不發(fā)生結(jié)垢，即便后續(xù)濃縮設(shè)備需要酸洗，也使清洗速度加快、過程縮短，減少后續(xù)濃縮系統(tǒng)停運 次數(shù)和停運間隔時間。
4.2.3清水池
高效反應(yīng)沉淀池出水進入清水池，清水池為混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)計 1座，容積約為 100m3緩沖時間大于 1.5h;清水池出水 經(jīng)泵提升后進入雙介質(zhì)過濾器。
4.2.4雙介質(zhì)過濾器
雙介質(zhì)過濾器系統(tǒng)包括 2臺 DN3200雙介質(zhì)過濾器(一用 一備)反洗羅茨風(fēng)機、上海水處理設(shè)備反洗水泵等;雙介質(zhì)過濾器每臺處理量按 80m3/h設(shè)計，為鋼制設(shè)備，內(nèi)裝填料上層為無煙煤、下層為石英砂，高度分別為 400800mm出水濁度可達 3度以下，采用氣水聯(lián)合反洗，配備反洗水泵及反洗風(fēng)機。反洗周期根據(jù)實際運行情況調(diào)整。反洗水自流進 入調(diào)節(jié)池。
4.2.5超濾裝置(UF
超濾系統(tǒng)包括了超濾膜組件、超濾反洗水泵、反洗風(fēng)機、100μm反洗過濾器、反洗加藥裝置等。超濾裝置設(shè)計 2個系列，每個系列凈產(chǎn)水量 ≥37m3/h都能單獨運行或反洗，也可同時運行。選 用 GEZeeWeed1500超濾膜元件，膜材質(zhì)為PVDF單支膜面積 51.1㎡，設(shè)計通量小于 50L/㎡·h每個系列裝置 15支膜。超濾裝置采取全量過濾和錯流過濾相結(jié)合的過濾方式，進水水質(zhì)較好時，采用全量過濾;水質(zhì)差時，可切換為錯流過濾，以增加操作彈性、節(jié)約用水。每套超濾裝置反洗排水裝置流量控制裝置，以控制水的回收率。
4.2.6鈉床
為了防止后續(xù)處置系統(tǒng)中氟化鈣結(jié)垢。超濾后面增加了鈉床系統(tǒng)，鈉床系統(tǒng)包括 2臺 DN2000鈉床(一用一備)再生設(shè)備等;鈉床每臺處理量按 80m3/h設(shè)計，為鋼制設(shè)備，內(nèi)裝填料強酸陽樹脂，填充高度為 1800mm運行周期為 1天以上。再生水自流進入調(diào)節(jié)池。
4.3提濃處理系統(tǒng)
4.3.1二級濃水反滲透裝置
濃水反滲透濃水經(jīng)軟化除硬過濾后進入二級濃水反滲透裝置。二級濃水反滲透裝置設(shè)計為 2套，每套設(shè)計出力為 24m3/h平均通量不大于 14L/㎡ h每套按一級兩段(5∶ 3排列，回收率為 65%段間設(shè)置增壓泵。膜元件采用陶氏專用于高難度水處理系統(tǒng)的富耐 CR100膜材質(zhì)為芳香族聚酰胺復(fù)合膜，單支膜面積 37㎡。
4.3.2SPO裝置
二級濃水反滲透濃水的成分復(fù)雜，含無機鹽、有機物，也有預(yù)處理、脫鹽等過程使用的少量化學(xué)品，如阻垢劑和其他反應(yīng)產(chǎn)物。濃鹽水的處置是高含鹽廢水“零排放”關(guān)鍵技術(shù)［6］。
本工程對二級濃水反滲透濃水采用 SPO裝置進一步提濃，最后進入蒸發(fā)裝置進行固化處置，最終實現(xiàn)廢水零排放。SPO網(wǎng)管式高壓反滲透膜)裝置采用 RECHEM公司的SPO膜產(chǎn)品，脫鹽率在95%以上。
本工程設(shè)計 2套 SPO裝置，每套 SPO裝置進水量 13m3/h每套發(fā)生濃水量小于6.2m3/h回收率大于 50%每套選用 24支 90barSPO膜柱，單支膜柱面積 26.5㎡，將單套SPO分成兩個組塊，第一組塊 1串，每串 6支膜組件串聯(lián)排列，第二組 3串，每串 6支膜組件串聯(lián)排列，共 24支膜組件，串與串并聯(lián)排列。第二個組塊單獨設(shè)置一臺錯流循環(huán)泵，以保證每一串膜的進膜水量，以及補充過膜后的壓力損失。SPO濃水保證 TDS≥90000其中 Na+濃度為 32000mg/LCl濃度為 25000mg/LSO42濃 度 為 36400mg/L確保SPO濃水高含鹽量，可以有效減少蒸發(fā)環(huán)節(jié)的蒸發(fā)量，減少蒸發(fā)裝置的規(guī)模，維持蒸發(fā)的性能穩(wěn)定。
5結(jié)語
1反滲透濃水、再生廢水混合后產(chǎn)生的混合水水質(zhì)復(fù)雜，含鹽量高，常州水處理設(shè)備必需采用完善的預(yù)處置工藝進行處置，為后續(xù)膜法的穩(wěn)定運行提供保證。
2采用先進的膜技術(shù)，大大降低了酸、堿等藥劑的使用量，最終實現(xiàn)廢水的零排放。
3SPO具有開放式的通道結(jié)構(gòu)，對進水水質(zhì)適應(yīng)性強，膜結(jié)垢少，不易污堵，易清洗，使用壽命長，濃縮倍率高，產(chǎn)水水質(zhì)好等優(yōu)點，對高鹽廢水的濃縮處置具有非常顯著的效果。
4用 SPO進行濃縮，可以減少進入蒸發(fā)結(jié)晶裝置中濃鹽水的量，從而減少蒸發(fā)量及蒸發(fā)裝置的規(guī)模，減少零排放項目的投資費用及運行費用。
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