CN101786754A - 含盐废水的零排放处理工艺 - Google Patents

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吴利军
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Abstract

含盐废水的零排放处理工艺，其特点在于含盐废水经过预处理和酸碱调节后进入换热器，经除氧器脱除废水中的氧气和二氧化碳等，进入浓缩器底槽，与浓缩器内部循环的浓盐水混合后经循环泵送至浓缩器顶部，呈薄膜状均匀地沿管内壁向下流至底糟，蒸汽和未蒸发的浓盐水一起下降至底糟，底糟内的蒸汽经除雾器进入压缩机，经过浓缩器后的浓缩液进入结晶干燥装置，回收部分盐分后残渣填埋。本发明工艺简单，无二次污染，最大限度地回收含盐废水中的水，真正做到含盐废水的零排放，检测结果符合国家环保要求；本发明采用晶种技术，换热管表面不结垢，避免了整个系统的频繁清洗；以及高效换热器回收蒸汽和冷凝水中的热量，无需外源蒸汽，能耗低。

Description

含盐废水的零排放处理工艺
技术领域
本发明涉及一种含盐废水的零排放处理工艺。
背景技术
目前，水资源污染和水资源短缺已成为制约我国经济、环境和社会发展的重要因素。工业取水量占全国取水量的20％，一些重污染工业，如火力发电、石油化工、纺织、造纸、钢铁和制药工业等，以及肉类、海产品和奶制品加工等企业排放的污水中含盐量都较高。含盐废水产生的水量大，涉及的范围广，绝大部分都具有高碱度、高硅含量、高氯化钠含量等特点。
2007年11月国家颁布的《国家环境保护“十一五”规划》中明确要求在钢铁、电力、化工、煤炭等重点行业推广废水循环利用，努力实现废水少排放或零排放。
目前含盐废水处理包括传统的含盐废水处理工艺、生物法和膜处理装置。传统的含盐废水处理工艺为石灰软化结合弱酸离子交换工艺，主要包括脱油、石灰软化、过滤和离子交换等处理工程，该工艺流程复杂、成本高、劳动强度大，且产生一些需再处理的废物，如污泥等；由于生物法处理废水经济性较好，所以现在常采用生物法对高含盐废水进行处理，但生物法处理时会受到水中含盐量的影响，含盐量增加会改变环境的渗透压，使微生物活性受到抑制，甚至会造成细胞质壁分离或使细胞失去活性，影响微生物对水中有机污染物的去除；采用膜处理装置虽然可以去除废水中的盐类成分，由于膜处理装置对进水的水质要求高，废水中的有机污染物如：COD、氨氮、悬浮物等常造成膜堵塞，运行过程中需要对膜频繁进行清洗、更换，造成膜处理废水的费用非常高，而且膜处理后的15～40％的浓废水更是无法处理。
发明内容
针对传统的含盐废水处理工艺、生物法和膜处理法的上述不足，本发明要解决的技术问题是提出一种工艺简单、运行成本低、水资源完全循环利用、无二次污染的含盐废水的零排放处理工艺。
为了解决上述技术问题，本发明提出的一种含盐废水的零排放处理工艺，其创新点在于将待处理含盐废水经过预处理和酸碱调节后进入换热器，加热后的盐水经过除氧器脱除废水中的氧气和二氧化碳等，然后进入浓缩器底槽，与浓缩器内部循环的浓盐水混合后经循环泵送至浓缩器顶部，盐水通过浓缩器顶部的液体分布器流入管程，均匀呈薄膜状地沿管内壁向下流至底糟，部分浓盐水沿管壁流下时吸收管外蒸汽释放的潜热而蒸发，蒸汽和未蒸发的浓盐水一起下降至底糟，底糟内的蒸汽经除雾器进入压缩机，压缩蒸汽进入浓缩器壳程加热盐水使部分盐水蒸发，压缩蒸汽释放潜热后在管程外壁上冷凝成蒸馏水，蒸馏水沿管壁下降在浓缩器底部积聚后，经换热器加热新流入的含盐废水；经过浓缩器后的浓缩液进入结晶干燥装置，回收部分盐分后残渣填埋。
所述含盐废水酸碱调节的目的是为了防止后续系统中的结垢，酸碱调节的pH值优选为5.5～6.0。
所述含盐废水的预处理是使含盐废水中盐浓度提高，预处理方法为反渗透膜、电渗析、超滤、膜反应器中的一种或几种。
所述含盐废水在浓缩器内部循环时加入了晶种后，浓缩饱和的硅盐会附着在这些晶种上选择性结晶，而不会附着在浓缩器内换热管表面结垢。加入的晶种为硫酸钙、磷酸钙、碳酸钙中的一种或者几种。
在浓缩器底部增加循环泵的主要目的是为了维持浓缩器内循环的晶种浓度，从而减少甚至取消晶种的加入，降低能耗。当晶种浓度过高时，将部分浓缩液送入结晶干燥装置。
本发明是利用机械压缩蒸汽—再循环蒸发的原理，即通过机械驱动的压缩机将压缩机叶轮的机械能转化为蒸汽的能量，将浓缩器蒸出的蒸汽压缩至较高压力。
本发明的积极效果是：工艺简单，在含盐废水中盐含量变化范围大时，系统也能稳定操作，无二次污染，最大限度地回收含盐废水中的水，真正做到含盐废水的零排放，检测结果完全满足国家标准规定的环保控制要求；本发明采用晶种技术，换热管表面不结垢，避免了整个系统的频繁清洗；最后，本发明采用降膜式机械压缩蒸汽再循环蒸发技术，以及高效换热器回收蒸汽和冷凝水中的热量，因此正常运行过程中无需外源的蒸汽，能耗低。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明的工艺作进一步的阐述。
图1为含盐废水的零排放处理工艺流程图。
图中：1为换热器；2为除氧器；3为浓缩器；4为压缩机；5为循环泵；6为结晶干燥装置。
具体实施方式
含盐废水的零排放处理工艺流程如图1，其特征在于：将待处理含盐废水经过预处理和酸碱调节后进入换热器1，加热后的盐水经过除氧器2脱除废水中的氧气和二氧化碳等，然后进入浓缩器3底槽，与浓缩器3内部循环的浓盐水混合后经循环泵5送至浓缩器3顶部，盐水通过浓缩器3顶部的液体分布器流入管程，均匀呈薄膜状地沿管内壁向下流至底糟，部分浓盐水沿管壁流下时吸收管外蒸汽释放的潜热而蒸发，蒸汽和未蒸发的浓盐水一起下降至底糟，底糟内的蒸汽经除雾器进入压缩机4，压缩蒸汽进入浓缩器3壳程加热盐水使部分盐水蒸发，压缩蒸汽释放潜热后在管程外壁上冷凝成蒸馏水，蒸馏水沿管壁下降在浓缩器3底部积聚后，经换热器1加热新流入的含盐废水；经过浓缩器3后的浓缩液进入结晶干燥装置6，回收部分盐分后残渣填埋。
所述含盐废水的预处理为反渗透膜、电渗析、超滤、膜反应器中的一种或几种。
所述含盐废水的酸碱调节优选pH值为5.5～6.0。
所述换热器1为板框式换热器、或热管换热器、或管壳换热器。
所述含盐废水在浓缩器3内部循环时加入了晶种，晶种为硫酸钙、磷酸钙、碳酸钙中的一种或者几种。
所述结晶干燥装置6为结晶器、蒸发塘或者干燥器中的一种或者几种。
实施例1
本发明零排放处理工艺的含盐废水来源于某公司废水回用装置，工况条件如表1所示。
含盐废水经膜反应器和酸碱调节pH值为5.5后进入板框式换热器1，加热到140℃的盐水经过除氧器2脱除废水中的氧气和二氧化碳等不凝性气体，然后与硫酸钙晶种一起进入浓缩器3底槽，与浓缩器3内部循环的浓盐水混合后经循环泵5以550m3/h的流速送至浓缩器3顶部，盐水通过浓缩器3顶部的液体分布器流入管程，均匀呈薄膜状地沿管内壁向下流至底糟，部分浓盐水沿管壁流下时吸收管外蒸汽释放的潜热而蒸发，蒸汽和未蒸发的浓盐水一起下降至底糟，底糟内的蒸汽经除雾器进入压缩机4压缩至400kPa(G)，压缩蒸汽进入浓缩器3壳程加热盐水至148℃使部分盐水蒸发，压缩蒸汽释放潜热后在管程外壁上冷凝成蒸馏水，蒸馏水沿管壁下降在浓缩器3底部积聚后，经换热器1加热新流入的含盐废水，蒸馏水作为锅炉用水回用至主装置；经过浓缩器3后的浓缩液进入结晶干燥装置6结晶成固体，固体残渣运送至堆填区填埋。
表1某公司废水回用装置的高含盐水组成
  水量m3/h   400
  杂质含量mg/l
  NH4 +   19
  K+   95
  Na+   2900
  Mg+2   475
  Ca+2   2160
  Sr+2   19
  Ba+2   3.45
  CO3 -2   34
  HCO3 -   5950
  NO3 -   80
  Cl-   3550
  F-   11
  水量m3/h   400
  SO4 -2   2420
  SiO2   125
  CO2   415
  TDS   15600
  温度℃   30
  压力kPa(G)   200
经过本系统回收脱盐水340m3/h，固体残渣为13544kg/h(干基)，达到了零排放要求。
实施例2
含盐废水经电渗析和酸碱调节pH值为5.7后进入管壳换热器1，含盐废水加热到147℃，晶种为磷酸钙，循环泵5流速为600m3/h，压缩机4压缩出口压力为500kPa(G)，浓缩器3管程含盐废水温度为149℃；结晶干燥装置6为蒸发塘，其余同实施例1，固体残渣运送至堆填区填埋。
经过本系统回收脱盐水350m3/h，固体残渣为6772kg/h(干基)，达到了零排放要求。
实施例3
本发明零排放处理工艺的含盐废水来源于某公司高含盐矿井排水，工况条件如表2所示。
表2某公司废水回用装置的高含盐水组成
  水量m3/h   580
  杂质含量mg/l
  NH4 +   19
  K+   382
  Na+   26451
  Mg+2   981
  Ca+2   1063
  Sr+2   36
  水量m3/h   580
  Ba+2   3.45
  CO3 -2   34
  HCO3 -   1145
  NO3 -   80
  Cl-   42698
  SO4 -2   3420
  SiO2   125
  CO2   415
  TDS   76400
  温度℃   20
  压力kPa(G)   50
含盐废水经电渗析和酸碱调节pH值为6.0后进入热管换热器1，含盐废水加热到143℃，晶种为碳酸钙，循环泵5流速为700m3/h，压缩机4压缩出口压力为550kPa(G)，浓缩器3管程含盐废水温度为146℃；结晶干燥装置6为干燥器，除高含盐水组成外其余同实施例1，回收部分NaCl后固体残渣运送至堆填区填埋。
经过本系统回收脱盐水430m3/h，回收NaCl达1250kg/h，固体残渣为43062kg/h(干基)，达到了零排放要求。
实施例4
含盐废水经反渗透膜、电渗析、超滤和酸碱调节pH值为5.9后进入板框式换热器1，含盐废水加热到142℃，晶种为硫酸钙和碳酸钙，循环泵5流速为750m3/h，压缩机4压缩出口压力为520kPa(G)，浓缩器3管程含盐废水温度为148℃；结晶干燥装置6为结晶器和干燥器，其余同实施例3，固体残渣运送至堆填区填埋。
经过本系统回收脱盐水460m3/h，回收NaCl达1250kg/h，固体残渣为43062kg/h(干基)，达到了零排放要求。
某公司含盐废水的零排放处理装置2010年1月5日建成投入试运行，受中国环境监测总站的委托，某省环境监测中心站按照中国环境监测总站的要求，对含盐废水的零排放处理装置进行了现场采样监测验收，检测结果完全满足国家标准规定的环保控制要求。

Claims (6)

1.含盐废水的零排放处理工艺，其特征在于：将待处理含盐废水经过预处理和酸碱调节后进入换热器(1)，加热后的盐水经过除氧器(2)脱除废水中的氧气和二氧化碳，然后进入浓缩器(3)底槽，与所述浓缩器(3)内部循环的浓盐水混合后经循环泵(5)送至浓缩器(3)顶部，盐水通过浓缩器(3)顶部的液体分布器流入管程，均匀呈薄膜状地沿管内壁向下流至底糟，部分浓盐水沿管壁流下时吸收管外蒸汽释放的潜热而蒸发，蒸汽和未蒸发的浓盐水一起下降至底糟，底糟内的蒸汽经除雾器进入压缩机(4)，压缩蒸汽进入浓缩器(3)壳程加热盐水使部分盐水蒸发，压缩蒸汽释放潜热后在管程外壁上冷凝成蒸馏水，蒸馏水沿管壁下降在浓缩器(3)底部积聚后，经换热器(1)加热新流入的含盐废水；经过浓缩器(3)后的浓缩液进入结晶干燥装置(6)，回收部分盐分后残渣填埋。
2.根据权利要求1所述含盐废水的零排放处理工艺，其特征在于：所述含盐废水的预处理为反渗透膜、电渗析、超滤、膜反应器中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述含盐废水的零排放处理工艺，其特征在于：所述含盐废水的酸碱调节，pH值优选为5.5～6.0。
4.根据权利要求1所述含盐废水的零排放处理工艺，其特征在于：所述换热器(1)为板框式换热器、或热管换热器、或管壳换热器。
5.根据权利要求1所述含盐废水的零排放处理工艺，其特征在于：所述含盐废水在浓缩器(3)内部循环时加入了晶种，晶种为硫酸钙、磷酸钙、碳酸钙中的一种或者几种。
6.根据权利要求1所述含盐废水的零排放处理工艺，其特征在于：所述结晶干燥装置(6)为结晶器、蒸发塘或者干燥器中的一种或者几种。
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