鹽廠高鹽廢水零排放資源化系統(tǒng)工藝的應(yīng)用

鹽廠高鹽廢水零排放資源化系統(tǒng)工藝的應(yīng)用

高鹽廢水直接排放，給水生、地下水和土壤帶來嚴(yán)重污染，損害生態(tài)環(huán)境。水資源短缺又是制約我國經(jīng)濟和社會長期穩(wěn)定發(fā)展的重要因素,所以推廣廢水循環(huán)利用,努力實現(xiàn)廢水少排放或零排放,已成為各行業(yè)的發(fā)展趨勢和國家環(huán)境保護(hù)發(fā)展規(guī)劃的明確要求山東某石化集團(tuán)是一家集煉油、精細(xì)化工、物流、運輸和熱力供應(yīng)等于一體的大型企業(yè),生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了大量的廢水。企業(yè)已經(jīng)建設(shè)了雙膜法中水回用系統(tǒng),實現(xiàn)了60%以上的生產(chǎn)廢水的回用,但所產(chǎn)濃水鹽分較高,需外排。本工程新建處理量200m1項目總結(jié)1.1廢水的來源和參數(shù)廢水來自中水回用系統(tǒng)的反滲透濃水、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)排污水以及部分生產(chǎn)污水,處理水量為200m1.2返回水的水質(zhì)要求經(jīng)膜濃縮及蒸發(fā)結(jié)晶后產(chǎn)水回收用于敞開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)補充水,水質(zhì)要求:pH為7～8,COD≤30mg/L,NH1.3結(jié)晶鹽的質(zhì)量要求經(jīng)膜分離、鹽濃縮及結(jié)晶后得到產(chǎn)品氯化鈉和硫酸鈉結(jié)晶鹽,其中氯化鈉執(zhí)行GB/T5462-2003中的日曬工業(yè)鹽二級標(biāo)準(zhǔn)2反滲透ro濃縮高鹽廢水零排放資源化系統(tǒng)工藝包含3大部分:膜前預(yù)處理、膜分鹽及濃縮和分質(zhì)結(jié)晶出鹽。廢水經(jīng)過多級高效預(yù)處理后,達(dá)到膜系統(tǒng)的進(jìn)水要求;進(jìn)膜濃縮系統(tǒng)對廢水進(jìn)行反滲透(RO)濃縮,產(chǎn)出淡水回用,反滲透產(chǎn)濃水進(jìn)納濾(NF)分鹽,分成分別以氯化鈉為主和以硫酸鈉為主的2路水;再分別進(jìn)行氯化鈉電驅(qū)動(ED)膜濃縮后分質(zhì)結(jié)晶產(chǎn)氯化鈉和硫酸鈉海水反滲透膜濃縮后冷凍結(jié)晶產(chǎn)硫酸鈉,在濃縮過程中產(chǎn)生的反滲透產(chǎn)水均回用。工藝流程見圖1。2.1cod和硬度預(yù)處理主要是去除廢水中的濁度、懸浮顆粒、COD和硬度等,為后續(xù)膜處理系統(tǒng)作保障。預(yù)處理包括臭氧氧化、機械攪拌澄清、機械過濾、超濾、鈉床+弱酸床樹脂軟化和脫氣塔等。2.2分鹽納濾分鹽工藝濃縮分鹽是含鹽污水零排放資源化系統(tǒng)的核心部分。反滲透膜預(yù)濃縮處理可以實現(xiàn)含鹽污水的初步濃縮和產(chǎn)水達(dá)標(biāo)回用,經(jīng)過濃縮后鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)2%左右,再利用具有離子選擇性能的分鹽納濾膜進(jìn)行分鹽處理,納濾產(chǎn)水以氯化鈉為主,含有極少量的硫酸根;納濾濃水則以硫酸鈉為主,且同時含有一定量的氯化鈉,實現(xiàn)含鹽污水中一二價鹽的初步分離,為后面工藝獲取高品質(zhì)單一結(jié)晶鹽打下基礎(chǔ)。2.3硫酸鈉結(jié)晶鹽結(jié)晶出鹽氯化鈉濃縮液選用均相電驅(qū)動膜和反滲透組合技術(shù)濃縮至鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)12%～15%,再去機械式蒸汽再壓縮蒸發(fā)器(MVR)裝置系統(tǒng)進(jìn)行分質(zhì)結(jié)晶,產(chǎn)出氯化鈉;硫酸鈉濃縮液采用海水反滲透(SWRO)技術(shù)濃縮至鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%～12%,再去冷凍結(jié)晶裝置,產(chǎn)出十水硫酸鈉結(jié)晶鹽。通過膜組合工藝對濃縮液進(jìn)一步濃縮,可大幅降低去分質(zhì)結(jié)晶系統(tǒng)的處理水量,從而大幅降低結(jié)晶系統(tǒng)能耗,節(jié)省設(shè)備投資和運行成本,同時在濃縮過程中產(chǎn)生的淡水和蒸發(fā)結(jié)晶過程的冷凝液均回收利用。3主要工藝單元的設(shè)備介紹3.1機械攪拌澄清池1)機械攪拌澄清池。采用常規(guī)的泥渣循環(huán)型機械攪拌澄清池,利用機械攪拌設(shè)備的動力提升作用來實現(xiàn)泥渣的回流和接觸反應(yīng)。經(jīng)過加藥混合反應(yīng)后的高鹽廢水先進(jìn)入第1絮凝室,與數(shù)倍于廢水量的循環(huán)泥渣在攪拌葉片的帶動下進(jìn)行初步的接觸反應(yīng)。而后由葉輪提升至第2絮凝室繼續(xù)反應(yīng),形成較大的絮體后,再于分離室中進(jìn)行固液分離。這種水池適用于加藥軟化的澄清。廢水進(jìn)入機械攪拌澄清池前,投加氫氧化鈉、碳酸鈉、絮凝劑、助凝劑,降低廢水總硬度和總堿度,經(jīng)充分反應(yīng)沉淀,懸浮固體從水中分離,完成澄清的作用。經(jīng)過機械攪拌澄清池處理后,出水總硬度可以降到50mg/L(以CaCO2)超濾裝置。超濾膜為專用于高污染環(huán)境下使用的抗污染型SFP-2880XP,孔徑30nm,具有高強度、耐壓、耐酸堿、耐清洗、抗污染和使用壽命長等特點,能持續(xù)保障產(chǎn)水水質(zhì),對水中膠體、懸浮物、色度、濁度、細(xì)菌病毒、大分子有機物均具備良好的截留性能,超濾系統(tǒng)產(chǎn)水污染指數(shù)(SDI)小于2.5,滿足反滲透膜系統(tǒng)的進(jìn)水指標(biāo)要求。3)深度軟化裝置。采用陽樹脂+弱酸床樹脂+脫氣塔對廢水進(jìn)行軟化,采用多級樹脂吸附水中殘留的鈣、鎂離子,使廢水的硬度和堿度接近于零,確保后續(xù)工藝系統(tǒng)不存在鈣、鎂離子、堿度干擾,膜濃縮系統(tǒng)和結(jié)晶運行安全并保證出鹽純度。配備再生系統(tǒng),其中氯化鈉再生液采用后續(xù)電驅(qū)動膜系統(tǒng)自產(chǎn)的濃縮液,既保證再生效果,又能節(jié)省鹽消耗并不給系統(tǒng)增加額外鹽分。3.2納濾分鹽單元1)預(yù)濃縮反滲透裝置。經(jīng)過樹脂軟化后的產(chǎn)水先由反滲透系統(tǒng)濃縮脫鹽,系統(tǒng)脫鹽率97%以上,產(chǎn)水收集進(jìn)回用水箱去回用;鹽分大部分截留在濃水中,濃水鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)2%左右。為降低膜系統(tǒng)污染的風(fēng)險,采用抗污染型苦咸水反滲透膜元件BW30FR-400。2)納濾分鹽裝置。納濾膜表面帶特定電荷,對不同電荷和不同價態(tài)的離子具有相當(dāng)不同的電位,從而使不同價態(tài)的離子得以分離3.3蒸發(fā)結(jié)晶單元1)氯化鈉再濃縮反滲透裝置。將納濾分鹽產(chǎn)生的質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.8%左右氯化鈉溶液和后續(xù)電驅(qū)動膜產(chǎn)生的質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.8%左右的淡液進(jìn)行濃縮至2.8%左右,反滲透產(chǎn)淡水進(jìn)入回用水箱。同樣采用抗污染型苦咸水反滲透膜元件。2)氯化鈉再濃縮電驅(qū)動膜濃縮裝置。采用2級電驅(qū)動膜裝置,滿足分級濃縮,提升回收率的要求,并減少濃水蒸發(fā)量。第1級電驅(qū)動膜裝置將溶液濃縮至質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%左右,濃水部分供樹脂軟化器再生使用;第2級電驅(qū)動膜裝置將質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的溶液繼續(xù)濃縮至質(zhì)量分?jǐn)?shù)12%～15%進(jìn)入MVR系統(tǒng)蒸發(fā)結(jié)晶。質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.8%左右淡水回氯化鈉再濃縮反滲透系統(tǒng)。選用的電驅(qū)動膜為均相膜,具有抗污染性能好、截留率高、電阻小、脫鹽速度快等特點。整流器采用高頻電源開關(guān),幾乎沒有諧波,電流效率高、功率因素高。3)氯化鈉MVR蒸發(fā)結(jié)晶裝置。膜濃縮得到的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%～15%濃鹽水進(jìn)蒸發(fā)結(jié)晶單元處理。從蒸發(fā)器分離出來的二次蒸汽經(jīng)熱泵壓縮后,蒸汽的溫度及壓力均大幅升高,熱焓增大,之后再進(jìn)入蒸發(fā)器加熱室冷凝并釋放出潛熱,受熱側(cè)的濃鹽水料液得到熱量后沸騰汽化產(chǎn)生二次蒸汽經(jīng)分離后再次返回?zé)岜?。如此重?fù)上述過程,蒸發(fā)器蒸發(fā)的二次蒸汽即可源源不斷地經(jīng)過熱泵壓縮,提高熱焓,返回蒸發(fā)器作為蒸發(fā)熱源,最大程度地回收二次蒸汽的熱能3.4分鹽結(jié)晶單元1)硫酸鈉再濃縮反滲透裝置。利用海水反滲透技術(shù)將納濾分鹽得到的溶液繼續(xù)濃縮至質(zhì)量分?jǐn)?shù)12%左右,再去后續(xù)冷凍結(jié)晶裝置結(jié)晶產(chǎn)芒硝,所得反滲透產(chǎn)淡水進(jìn)入回用水箱。濃縮系統(tǒng)配備能量回收裝置,回收濃水中能量。2)硫酸鈉冷凍結(jié)晶裝置。硫酸鈉冷凍結(jié)晶系統(tǒng)包括DTB冷卻結(jié)晶器、列管換熱器、進(jìn)出料泵、冷凍機組等。濃縮后的硫酸鈉溶液進(jìn)入DTB連續(xù)冷卻(凍)工藝系統(tǒng),硫酸鈉以晶體的方式從溶液中結(jié)晶出來,進(jìn)行脫除。DTB結(jié)晶器采用外置列管換熱器冷卻從而轉(zhuǎn)移鹽料液的熱量。針對硫酸鈉的結(jié)晶過程,嚴(yán)格控制過飽和度、晶漿密度和晶體之間的碰撞等因素,以達(dá)到最佳的分離效果。母液需經(jīng)過高級氧化降COD、管式微濾除雜、除去部分氯化鈉雜鹽后回到硫酸鈉再濃縮反滲透系統(tǒng)。3)冷凍母液處理裝置。冷凍結(jié)晶系統(tǒng)產(chǎn)出的母液中仍有質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%左右的硫酸鈉,和質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%～2%的NaCl,鹽分含量仍高,如直接去固化出雜鹽,會造成整個系統(tǒng)氯化鈉和硫酸鈉的鹽回收率較低,資源化效益也降低。為此,設(shè)置了對冷凍母液進(jìn)行循環(huán)利用。冷凍母液經(jīng)過高級氧化降COD、微孔過濾除雜、離子選擇性電驅(qū)動膜除去部分氯化鈉雜鹽后,回到硫酸鈉再濃縮反滲透系統(tǒng),實現(xiàn)高鹽廢水中硫酸鈉和氯化鈉鹽分最大程度的分鹽資源化回收利用。4結(jié)晶鹽和硬度項目調(diào)試完成后,已連續(xù)運行1年,系統(tǒng)運行穩(wěn)定,出水及產(chǎn)鹽品質(zhì)達(dá)到并優(yōu)于設(shè)計要求。表2和表3所示為實測數(shù)據(jù)和結(jié)晶鹽的檢測結(jié)果。結(jié)果表明,藥劑軟化效果較好,加藥量及反應(yīng)時間足夠的情況下,機攪池出水總硬度遠(yuǎn)小于50mg/L;分鹽型納濾分離SO該廢水資源化處理工程不計折舊費,廢水處理直接運行成本約為9.1元/m5運行效果及效果采用膜分離和膜濃縮組合集成工藝技術(shù),對石化行業(yè)的高鹽廢水進(jìn)行多種膜分鹽及高效組合膜濃縮工藝處理,大幅減少了濃鹽水的蒸發(fā)量和蒸發(fā)器投資,也大幅降低了結(jié)晶分鹽的技術(shù)難度,實現(xiàn)氯化鈉和硫酸鈉2種鹽的分別回收利用,且鹽