揚(yáng)州化工廢水處理工藝

一、概述

    氯化銨、氯化鈉廢水傳統(tǒng)蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)，雖然可以將其中的溶解鹽類結(jié)晶析出，從而使得脫鹽后的冷凝水可以回用或進(jìn)入后續(xù)處理工段，但由于最終得到的是混合鹽，不僅沒有利用價(jià)值而且會(huì)形成新的固廢，如果按固體危廢進(jìn)行處置將產(chǎn)生巨大的處理費(fèi)用。因此，如何將廢水中的氯化銨與氯化鈉進(jìn)行有效分離從而進(jìn)行綜合利用，得到滿足工業(yè)或農(nóng)業(yè)使用要求的產(chǎn)品將具有重要意義。

    二、設(shè)計(jì)思路

    根據(jù)氯化銨與氯化鈉的溶解度隨溫度的變化而變化，采用分鹽技術(shù)通過(guò)蒸發(fā)、結(jié)晶、再蒸發(fā)分離出氯化銨和氯化鈉。

    三、廢水主要組成

    化工廢水一般來(lái)自無(wú)機(jī)化工或者有機(jī)化工，其主要分為石油生產(chǎn)廢水、合成化工廢水、紡織印染工業(yè)廢水、醫(yī)藥廢水等。由于廢水的來(lái)源不同，這些廢水在水質(zhì)上存在比較明顯的差別。總的來(lái)說(shuō)，在化工廢水當(dāng)中往往會(huì)包含比較多的人工合成物質(zhì)，污染物的性質(zhì)比較明顯，其中的各種污染物質(zhì)也比較難降解。其主要包括以下幾個(gè)特點(diǎn)：

    1)由于生產(chǎn)存在一定的波動(dòng)性，導(dǎo)致廢水水質(zhì)和水量情況往往隨之發(fā)生波動(dòng)。

    2)廢水中污染物成分也往往比較復(fù)雜。

    3)廢水中BOD和COD含量比較高。

    4)廢水的pH值波動(dòng)比較大。

    5)廢水往往具有一定的毒性和刺激性。

    6)廢水具有一定的色度。

    1、化工廢水處理技術(shù)及其應(yīng)用前景

    1.1廢水物理處理技術(shù)

    廢水物理處理技術(shù)是指利用機(jī)械、物理的方法來(lái)對(duì)廢水當(dāng)中的各種固體顆粒狀物質(zhì)進(jìn)行分離，對(duì)廢水當(dāng)中的各種漂浮物處理效果較好，還可以有效清除廢水當(dāng)中的懸浮固體顆粒、砂、油等。在當(dāng)前化工廢水的處理過(guò)程中，化工廢水普遍采用的物理處理方法主要分為：重力沉淀法、過(guò)濾法、氣浮法等。重力沉淀法是利用固體顆粒的密度比大的物理原理來(lái)工作的，通過(guò)重力的篩選作用對(duì)固體顆粒進(jìn)行分離，有效達(dá)到液固分離的目的。過(guò)濾法主要用于廢水中小直徑顆粒的分離，通常是依靠過(guò)濾器、微孔等對(duì)水中包含的懸浮物進(jìn)行處理。氣浮法是利用氣泡對(duì)雜質(zhì)的吸附作用，可以對(duì)廢水中的各種微小顆粒進(jìn)行吸附，利用密度差對(duì)其中的懸浮物進(jìn)行有效的分離，一般用于油、疏性細(xì)微懸浮物的分離。廢水物理處理技術(shù)一般工藝流程比較簡(jiǎn)單，對(duì)可溶性物質(zhì)的分離難度較高。在當(dāng)前廢水的處理過(guò)程中，經(jīng)常采用的物理技術(shù)主要包括磁分離法和膜分離法。經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)磁分離技術(shù)，可以有效改善污泥的沉降效果。在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，可以將磁粉首先加入到廢水當(dāng)中，然后利用其磁性，將其中的污泥吸附起來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)其回收和應(yīng)用。機(jī)械攪拌加速澄清池處理技術(shù)是廢水物理處理技術(shù)的重要一種。其主要是為了除去水中的顆粒、細(xì)菌、有機(jī)物、膠體、固體懸浮物等雜質(zhì)，有效降低廢水中各種懸浮物質(zhì)的顆粒濃度。為了有效降低水的硬度，還可以向水中投入一定量的碳酸鈉，能夠?qū)⑺w中的一部分鹽類通過(guò)沉淀的方式沉積在水體底部，通過(guò)在水體中增加一定量的絮凝劑，有效除去水中的懸浮物、有機(jī)物、膠體等。機(jī)械攪拌加速澄清池采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)部采用碳鋼制作。變空隙重力式砂濾池可以進(jìn)一步去除廢水中的細(xì)小顆粒、懸浮物、膠體和有機(jī)雜質(zhì)。該技術(shù)手段在實(shí)際使用過(guò)程中，往往經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間使用后，在處理池內(nèi)壁上容易黏附一定量的雜質(zhì)，清理難度較大，需要采用壓縮空氣進(jìn)行鼓泡擦洗，利用強(qiáng)大的水力將這些雜質(zhì)分離出來(lái)。

    1.2廢水化學(xué)處理技術(shù)

    廢水化學(xué)處理技術(shù)是指利用化學(xué)反應(yīng)，讓廢水中的化學(xué)成分發(fā)生變化，從而有效溶解污水中的膠體和物質(zhì)。當(dāng)前，氧化法和化學(xué)混凝法在廢水化學(xué)處理過(guò)程中非常常用。化學(xué)氧化法是指將臭氧和氯氣等氧化劑加入到廢水中，可以對(duì)廢水當(dāng)中的有機(jī)物進(jìn)行氧化分解，有效實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的處理。經(jīng)過(guò)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)將甲基丙烯酸甲酯半導(dǎo)體廢水應(yīng)用臭氧處理，能夠有效提升對(duì)甲基丙烯酸甲酯除凈率。電化學(xué)氧化法是指通過(guò)光、聲、電和磁等試劑，和廢水中的相關(guān)化學(xué)成分進(jìn)行反應(yīng)，降低對(duì)廢水的處理難度，有效對(duì)水體中有機(jī)物進(jìn)行降解。國(guó)外研究學(xué)者發(fā)現(xiàn)，在廢水處理過(guò)程中使用含Ni的納米TiO2。能夠在有機(jī)廢物的分解過(guò)程中起到催化的作用，能夠有效對(duì)廢水中的甲基橙成分進(jìn)行分解。經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)證實(shí)，在對(duì)廢水進(jìn)行紫外線照射之后，能夠提高甲基橙廢液的去除率，最高可以達(dá)到96%左右。

    1.3廢水物理化學(xué)法處理技術(shù)

    廢水物理化學(xué)法處理技術(shù)是對(duì)物理廢水處理法和化學(xué)廢水處理法的綜合運(yùn)用，結(jié)合化工分離理論對(duì)廢水實(shí)施處理的一種方法。在通常的情況下，物理化學(xué)法主要包括交換法、吸附法、萃取法和分離法等。通過(guò)對(duì)這些廢水處理技術(shù)的應(yīng)用，能夠進(jìn)一步對(duì)廢水中的各種細(xì)小懸浮顆粒進(jìn)行清除，但由于技術(shù)應(yīng)用的針對(duì)性較強(qiáng)，并不適合大規(guī)模推廣使用，且污水處理成本偏高，如果處理不當(dāng)，很容易對(duì)水體造成再次污染。離子交換法是根據(jù)化學(xué)鍵在親和力上的差異，對(duì)廢水中化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行分解凈化。萃取法是通過(guò)在廢水中加入萃取劑，利用相似相溶性原理，從而對(duì)水體中的有害成分進(jìn)行聚集和提取，進(jìn)一步降低廢水中雜質(zhì)含量。吸附法是借用各種有吸附能力的物質(zhì)，如活性炭等，對(duì)水體中的有害雜質(zhì)進(jìn)行吸附，從而完成對(duì)廢水的凈化。根據(jù)相關(guān)研究顯示，通過(guò)活性炭吸附法，可以有效提高對(duì)廢水的處理效果，為了獲得更好的廢水處理效果，應(yīng)該將活性炭的使用量控制在60g/L，還需要做好對(duì)活性炭吸附時(shí)間的控制。

    1.4廢水生物處理技術(shù)

    廢水生物處理技術(shù)是指利用微生物的新陳代謝作用，對(duì)廢水當(dāng)中的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行分解。在化工廢水生物處理技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，其主要包括兩種，第一種是使用好氧生物處理法，另一種是采用厭氧生物處理法。好氧生物法處理的過(guò)程中，是通過(guò)生物膜的吸附作用對(duì)廢水當(dāng)中的有害物質(zhì)進(jìn)行吸附，生物膜的吸附面積越大，廢水除凈率就越高。后者是利用懸浮生長(zhǎng)微生物的新陳代謝分解作用，對(duì)廢水當(dāng)中的有機(jī)物進(jìn)行分解。經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，好氧吸附法在高濃度有機(jī)廢水處理中，可以得到比較好的污水處理效果，可以有效對(duì)污水中的COD進(jìn)行去除，除凈率可以達(dá)到99%以上。厭氧微生物處理法是利用厭氧微生物的降解作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)污染物的有效清除。

    1.5廢水超濾處理技術(shù)

    由于當(dāng)前對(duì)化工廢水的處理效果提出了更高的要求，常規(guī)的處理方法往往效率較低，需要采用超濾處理技術(shù)對(duì)廢水進(jìn)行處理，能夠有效減少?gòu)U水的SDI值。為此，應(yīng)該根據(jù)廢水處理的不同要求，對(duì)超濾系統(tǒng)合理進(jìn)行設(shè)計(jì)，避免水量波動(dòng)對(duì)廢水處理效果造成影響，還必須保證反滲透膜的使用壽命，保證對(duì)廢水的處理成本。為了保證對(duì)廢水中雜質(zhì)的除凈率，提高超濾系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定，可以在超濾系統(tǒng)前設(shè)置絲網(wǎng)式自清洗過(guò)濾器，其對(duì)固體顆粒的處理效果可以達(dá)到100um。對(duì)超濾系統(tǒng)還應(yīng)該定期進(jìn)行清洗，及時(shí)清理其表面的雜質(zhì)，保證其使用效率。當(dāng)反復(fù)沖洗還是無(wú)法清除上面的雜物時(shí)，需要使用化學(xué)藥品對(duì)超濾膜進(jìn)行清洗，為了盡可能將其表面的雜質(zhì)去除，應(yīng)該設(shè)計(jì)和使用專門的清洗裝置。

    1.6廢水反滲透處理技術(shù)

    為了進(jìn)一步提升水的品質(zhì)，更加有效濾除其中的雜質(zhì)，我們應(yīng)該設(shè)計(jì)反滲透系統(tǒng)。為了保證滲透膜的清潔性，還需要設(shè)計(jì)膜的清洗系統(tǒng)。清洗系統(tǒng)的主要利用反滲透產(chǎn)水置換反滲透停機(jī)后滯留在膜中的濃水，防止?jié)馑畟?cè)亞穩(wěn)態(tài)的結(jié)垢物質(zhì)出現(xiàn)結(jié)垢，從而有效保護(hù)反滲透膜。此外，通過(guò)對(duì)加藥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和使用，還能有效保證系統(tǒng)使用的安全性。

    整個(gè)污水處理工藝應(yīng)該滿足以下的要求：

    (1)可靠性。只有保證設(shè)備在正常工作狀態(tài)后，才可以進(jìn)行使用，可靠性是一個(gè)的指標(biāo)。

    (2)安全性。整個(gè)系統(tǒng)在工作的過(guò)程中，不得存在安全隱患，還可以及時(shí)對(duì)各種故障進(jìn)行檢測(cè)并處理，避免因?yàn)楣收习l(fā)生造成安全事故。

    (3)任何系統(tǒng)只有在滿足實(shí)時(shí)性的指標(biāo)下，才能進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用，整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)該根據(jù)實(shí)際處理污水各項(xiàng)參數(shù)的變化，及時(shí)對(duì)生產(chǎn)狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，保證對(duì)污水的處理效果。

 揚(yáng)州化工廢水處理工藝

    隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，對(duì)化工廢水處理提出了更高的要求。當(dāng)前各種化工廢水處理技術(shù)較多，都有各自的特點(diǎn)，在實(shí)際選擇的過(guò)程中，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際廢水處理需要來(lái)進(jìn)行選擇，保證廢水處理的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。

    原料液先加入重金屬捕捉劑(強(qiáng)力螯合劑)形成沉淀，去除Cr3+、Zn2+、Fe3+，上清液經(jīng)上料泵進(jìn)入冷凝水預(yù)熱器預(yù)熱后，然后依次進(jìn)入三效、二效及一效加熱室及分離室進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，濃縮物料由一效出料泵進(jìn)入DTB冷凍結(jié)晶，結(jié)晶后物料經(jīng)結(jié)晶出料泵進(jìn)入稠厚器增稠，然后通過(guò)離心機(jī)離心分離得到氯化銨固體。分離后母液去氯化鈉蒸發(fā)系統(tǒng)繼續(xù)蒸發(fā)，經(jīng)離心機(jī)離心分離得到氯化鈉固體(見下圖)。

    五、工藝計(jì)算

    六、經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)

    (一)運(yùn)行成本

    注：此費(fèi)用為噸水運(yùn)行成本。

    (二)經(jīng)濟(jì)性分析

    因此，采用本分鹽方案，得到工業(yè)級(jí)氯化鈉及農(nóng)業(yè)級(jí)氯化銨，氯化鈉、氯化銨廢水不僅得到了有效處理，而且蒸發(fā)出的冷凝水可以生產(chǎn)回用，鹽類得到綜合利用并抵消運(yùn)行能耗，大大減輕了相關(guān)行業(yè)的企業(yè)運(yùn)行成本及環(huán)保負(fù)擔(dān)。