光纤厂烟气洗涤废水由于含有高浓度的溶解性离子盐分,如未经处理直接排放到水环境中,一方面会对水体环境造成不良影响和破坏,另一方面大量有毒有害的物质会危害人类的身体健康。随着国家“水十条”的颁布,将强化各类水污染的治理力度,提出严格的排放标准。随着工业废水处理的发展,高盐废水越来越多,成分越来越复杂,浓度越来越高,因此对高盐废水的零排放处理已经迫在眉睫,急需探索高效的高盐废水零排放处理技术。
故本文以某光纤厂为例,提出一种以“管式膜+结晶蒸发”为核心的烟气洗涤废水零排放技术,探讨烟气洗涤废水的零排放工艺。
1、工程概况
1.1 水量水质情况
该工业园区主要是生产光纤产品,在生产光纤过程中会产生大量含氯粉尘,粉尘通过收集后采用湿法除尘后达标外排。湿法除尘产生的废水其特点是氯化物含量高,水体中的含盐量达到6.9%(质量分数),同时废水中含有大量的二氧化硅等固体悬浮物。
烟气洗涤废水一般会进行混凝沉淀过滤等预处理,去除废水中悬浮物及二氧化硅等污染物,保证预处理出水和生产新水勾兑后,可以达到湿法除尘系统的用水指标。但预处理仅能去除废水中的悬浮物、二氧化硅等污染物,并不能降低水体中的盐含量,为防止系统中盐含量的循环累积,少部分的预处理出水会排至废水零排放系统,这样既可以保证了湿法除尘系统的稳定性,也可以减少末端废水的产生量和废水零排放系统的投资。该工业园区的“零排放”废水为烟气洗涤废水经预处理浓缩后的高含盐废水,排放量为20m3/h,水质情况见表1。
由表1可知,水质中氯、钠等离子含量比较高,这种废水中含有极高的盐分,被称之为高盐废水。高盐废水是指含有机物和至少3.5%(质量分数)的总溶解性固体物(TDS)的废水,同时水中还含有硫酸根、硅离子、氟离子以及硬度等污染物。高盐废水结晶之前通常会进行深度软化过滤等预处理,保证结晶系统的进水水质,防止水体中硬度、氟离子等对结晶设备产生结垢腐蚀等影响。高盐废水经深度软化过滤后,其产水进入结晶系统,生成的固体盐外运,从而实现湿法除尘废水的零排放。
1.2 烟气洗涤废水处理工艺流程
在生产光纤过程中会产生大量含氯粉尘,经洗涤后产生的废水含有大量的盐分及二氧化硅等易结垢离子,通常,这种烟气洗涤废水处理系统采用中和+絮凝+沉淀+过滤澄清等常规物化处理工艺,但废水中的含盐量没有明显降低,处理后无法回用,本工程采用“管式膜+结晶蒸发”的工艺处理。其工艺流程图详见图1。
1.3 工艺总述
考虑到盐分通过混凝沉淀等预处理工艺无法去除或降低,为防止盐分的循环累积,小部分烟气洗涤废水排至零排放系统。烟气洗涤废水由泵tisheng至管式膜(TMF)系统,本系统采用化学药剂软化+TMF膜过滤的软化处理工艺,流程大大缩短。经一次性加药反应后,通过TFM过滤分离可将钙、镁、钡、锶和二氧化硅这些无机致垢成分降至极低的程度,有效保护后续的回收单元,并大大tigao其回收率。管式膜(TMF)取代沉淀池做固液分离和向后端回收系统输送合格进水的双重功能。
管式膜(TMF)出水经泵tisheng至结晶蒸发系统,本工程采用机械再压缩蒸发技术(MVR),与多效强制循环蒸发(MED)技术相比,MVR技术占地面积更小、效率高,更适于作脱硫除尘废水零排放技术。本工程为了降低设备投资,将系统设计为两段蒸发,段降膜蒸发浓缩部分和第二段强制循环蒸发结晶部分,结晶分离器的物料经泵tisheng至稠厚器,增稠后的物料喂料给离心机,进行固液分离。
1.4 主要构筑物及设备参数
1.4.1 管式膜系统
原水池为地下式水池,内做防腐,保证高盐废水的停留时间不少于2小时,经泵tisheng至管式膜系统。废水流入反应槽,在反应槽内添加碱液,进行pH粗调,形成钙硬和镁硬等沉淀物,同时为防止水体中微生物的滋生,在夏季投加一定的次氯酸钠杀菌剂。废水流入第二反应槽,继续添加液碱,对pH进行精调,使除硬反应更加完全。经反应后的水及水体中的算悬浮物溢流到浓缩槽内,用循环泵输送到管式膜进行固液分离。大liuliang的废水在浓缩槽和管式膜之间循环,部分膜透过水送至过滤水槽储存,将pH回调到中性之后进入结晶系统。主要工艺设备如下:
(1)原水泵:2台,1用1备,Q=25m3/h,H=20m,N=15kW,过流材质衬氟。
(2)反应槽1:1座,材质FRP,V=12.7m3,配套一台搅拌机。
(3)反应槽2:1座,材质FRP,V=12.7m3,配套一台搅拌机。
(4)浓缩槽3:1座,材质FRP,V=30m3,配套一台搅拌机。
(5)循环泵:4台,3用1备,Q=125m3/h,H=45m,N=30kW,过流材质衬氟。
(6)管式膜(TMF):1套,膜型号为TUF-612,总共36支膜元件,设计通量158LMH,总膜面积153m3,膜孔径为0.05微米。分成4列,每列9只膜元件串联。各列可以完全独立的运行,反洗和化学清洗。
(7)过滤水槽:2台,材质HDPE,V=20m3。
(8)清洗设备:1套,含清洗水箱V=2m3,2台;清洗水泵1台,Q=20m3/h,H=25m,N=5.5kW。
(9)加药设备:主要是石灰加药设备、纯碱加药设备、盐酸加药设备、碱加药设备、氯化镁加药设备各1套。
1.4.2 污泥处理系统
管式膜产生一定量的污泥,这部分污泥、经过板框压滤机脱水之后,脱水泥饼外送处理,脱离水则回流到系统前端再次处理。主要工艺设备如下:
(1)污泥移送泵:1台,Q=4.5m3/h,H=25m,金属气动隔膜泵。
(2)污泥储槽:1座,材质FRP,V=5m3,配套一台搅拌机。
(3)污泥供给泵:2台,1用1备,Q=4m3/h,H=60m,金属气动隔膜泵。
(4)高压压滤机:1台,过滤面积60m2。
1.4.3 结晶蒸发系统
管式膜系统出水经泵tisheng至结晶蒸发系统,在本系统中废水经蒸馏水预热器换热升温后,泵送入降膜蒸发器内进行蒸发浓缩,降膜蒸发器由于其处理水量大、换热系数高的特点,适宜作为废水的前浓缩。经过浓缩后的料液用泵送至强制循环蒸发器内,强制循环蒸发器的特点是循环量大,不易结疤,不易堵管,非常适合结晶出盐。结晶之后的浆液由蒸发结晶器下部排出,通过出料泵送至稠厚器内进一步增稠,增稠后的物料喂料给离心机,进行固液分离,达到废水零排放结晶除盐的作用。主要设备如下:
(1)进料泵:2台,1用1备,Q=35m3/h,H=30m,衬氟泵。
(2)降膜循环蒸发器:1台,换热面积约1240m2,壳程:316L;管程:钛2;管板:316L-钛2复合板;封头:316L-钛2复合板。
(3)降膜分离器:1台,直径:3200mm,内部设有旋流板除沫器+丝网除沫器(2507)。
(4)强制循环蒸发器:2台,换热面积:约625m2,壳程:316L;管程:钛2;管板:316L-钛2复合板;封头:316L-钛2复合板。
(5)结晶分离器:1台,直径:3000mm,材质2507。
(6)稠厚器:1台,直径:1900mm,材质2507,配搅拌机。
(7)离心式蒸汽压缩机:2台,质量liuliang:24000kg/h,材质2507,进口温度70℃,温升8℃。
(8)离心机:1台,产盐量:2000kg/h。