探究無機(jī)化工行業(yè)高鹽廢水排放的政策與發(fā)展

郭慶九

摘 要：在工業(yè)廢水處理領(lǐng)域中，高鹽度廢水是一座大山，生物法治理高鹽度廢水的最終效果極其有限，雖然理化法在處理高鹽度廢水時(shí)具有較好的效果，可是因?yàn)槌杀酒?，無論是推廣還是應(yīng)用均有很大難度。本文基于探究無機(jī)化工行業(yè)高鹽廢水排放的政策與發(fā)展展開論述。

關(guān)鍵詞：無機(jī)化工行業(yè);高鹽廢水排放;政策與發(fā)展

0 引言

無機(jī)化工行業(yè)主要包括燒堿、純堿、無機(jī)酸、無機(jī)鹽、合成氨和化肥等化工產(chǎn)品生產(chǎn)的工業(yè)。在無機(jī)化工的工業(yè)生產(chǎn)活動中，會產(chǎn)生大量包含氯化物和硫酸鹽在內(nèi)的高鹽廢水。

研究表明，高鹽廢水若得不到有效處理，會對城市污水處理系統(tǒng)和水環(huán)境系統(tǒng)造成極大的破壞。雖然國家和部分地方政府已陸續(xù)出臺相關(guān)政策，要求高鹽廢水不得進(jìn)入城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)，但針對高鹽廢水零排放的相關(guān)政策要求目前主要集中于煤化工和火電行業(yè)。無機(jī)化工行業(yè)企業(yè)若想排放高鹽廢水，通過處理鹽分應(yīng)該達(dá)到怎樣的標(biāo)準(zhǔn)，是一個(gè)需要明確和解決的問題。

1 無機(jī)化工行業(yè)高鹽廢水的主要成分與危害

根據(jù)行業(yè)分類，無機(jī)化工行業(yè)主要包括燒堿、純堿、無機(jī)酸、無機(jī)鹽、合成氨和化肥等化工產(chǎn)品生產(chǎn)的工業(yè)。在無機(jī)化工的工業(yè)生產(chǎn)活動中，會產(chǎn)生大量包含氯化物和硫酸鹽在內(nèi)的高鹽廢水。例如，在氨堿法制備純堿生產(chǎn)過程中，蒸氨處理后系統(tǒng)排放廢水的可溶性鹽含量一般能夠達(dá)到15%～20%，其中大部分為CaCl2和NaCl等氯化物。高鹽廢水如果不經(jīng)深度處理直接進(jìn)入城市污水處理系統(tǒng)，會導(dǎo)致城市污水處理系統(tǒng)中微生物多樣性的減少，從而降低有機(jī)物、氮和磷的去除效率，極大影響公共污水處理效果。若高鹽廢水直接流入地表水環(huán)境中，將會影響水生植物的光合作用、正常代謝和呼吸作用等，抑制植物生長，使光合作用以及葉綠素的含量降低。若高鹽廢水直接進(jìn)入地下水環(huán)境，會增大地下水的硬度，威脅人體健康，例如損壞人的牙齒，引發(fā)腎結(jié)石和膽結(jié)石等疾病。此外，已有研究表明，若水體接納含有過量硫酸鹽的廢水，會導(dǎo)致水體下層的硫酸鹽發(fā)生活躍的還原反應(yīng)，產(chǎn)生的硫化氫對魚蝦等水生動物的生存環(huán)境造成毀滅性打擊。

2 廢水處理流程設(shè)計(jì)思路

根據(jù)企業(yè)發(fā)展的需要，企業(yè)確定將該高鹽廢水中的鹽水分離，使水回用于循環(huán)冷卻水等系統(tǒng)，鹽經(jīng)分鹽處理分為NaCl、NaSO4等，從而實(shí)現(xiàn)高鹽廢水的零排放和資源化回用。目前，分鹽結(jié)晶工藝主要有直接熱法分鹽結(jié)晶工藝和膜法+結(jié)晶分鹽結(jié)晶工藝：直接熱法分鹽結(jié)晶工藝是利用水中不同無機(jī)鹽的溶解度差異，控制適合的運(yùn)行溫度和濃縮度實(shí)現(xiàn)鹽水分離，該工藝相對成熟，但結(jié)晶鹽的品質(zhì)及回收率較低，不利于鹽的資源化利用;膜法+結(jié)晶分鹽結(jié)晶工藝則是利用Cl-離子半徑或電荷等的差異，通過膜實(shí)現(xiàn)不同鹽的分離和富集，再經(jīng)結(jié)晶得到固體。膜分離通常采用電滲析分鹽和納濾分鹽兩種，其中納濾分鹽對原水組分波動的適應(yīng)性更強(qiáng)。主要采用多效蒸發(fā)（MED）或機(jī)械蒸汽再壓縮（MVR）分離出NaCl結(jié)晶，其中MVR比MED

的能量利用率更高，蒸發(fā)溫度控制更靈活，蒸發(fā)出的有害氣體更少，更適合用于廢水處理;Na2SO4結(jié)晶段主要采用熱法或冷凍法，其中冷凍法結(jié)晶鹽純度更高。本研究根據(jù)現(xiàn)有高鹽廢水水質(zhì)特點(diǎn)和各分鹽結(jié)晶工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，采用納濾將高鹽廢水分離為NaCl水溶液和以Na2SO4為主的雜鹽水溶液，分離出的NaCl溶液經(jīng)RO膜濃縮后作為鹵水用于離子樹脂再生，或采用MVR工藝蒸發(fā)裝置結(jié)晶為工業(yè)NaCl;分離出的Na2SO4雜鹽經(jīng)過RO膜濃縮，采用冷凍結(jié)晶法處理生產(chǎn)工業(yè)品Na2SO4和少量雜鹽，濃縮和結(jié)晶過程分離出的水回用于循環(huán)冷卻水等系統(tǒng)。為了既能避免膜分離過程中納濾膜、濃縮過程中RO膜的頻繁污堵和結(jié)晶裝置的嚴(yán)重結(jié)垢，又能提高產(chǎn)鹽純度，本研究在高鹽廢水進(jìn)入分鹽結(jié)晶工藝前進(jìn)行預(yù)處理，以降低廢水中硬度、堿度、硅酸鹽，懸浮物、油分等有害組分。

3 雙極膜電滲析技術(shù)在高鹽廢水處理中的應(yīng)用

3.1 可從減弱甚至消除離子交換膜的同離子泄漏的角度應(yīng)用高性能阻酸膜

一方面，由離子交換膜選擇透過性的原理可知，增加離子交換膜交換容量以提高Donnan效應(yīng)的靜電斥力作用可以提高陰離子交換膜的選擇性，降低H+泄漏程度;另一方面，從陰離子交換膜質(zhì)子泄露機(jī)理可知，膜含水率是影響H+泄漏的重要因素，通過降低離子交換膜的含水率及提高其疏水性，可有效降低陰離子交換膜H+泄漏程度。然而，提高交換容量會加重膜的膨脹，降低膜的致密性;降低膜的含水率會使其電阻相較于商品化陰離子交換膜増大5～10倍，并且提高交換容量通常會導(dǎo)致含水率的增加。

3.2 可從降低離子交換膜同離子泄漏對酸堿產(chǎn)物含量造成的影響的角度優(yōu)化BMED運(yùn)行過程

KROUPAL等在傳統(tǒng)三隔室結(jié)構(gòu)中添加一張陰離子交換膜構(gòu)成四隔室膜堆結(jié)構(gòu)以減弱鹽室中H+對Na+的競爭遷移，最終堿室中的堿的質(zhì)量濃度由40g/L提高到58g/L，但額外增加離子交換膜的數(shù)量將增大膜堆電阻導(dǎo)致能耗變大。發(fā)現(xiàn)H+泄漏對堿產(chǎn)物的影響程度與鹽室Na+、H+含量比有關(guān)，通過控制鹽室pH可避免H+與Na+的競爭遷移對堿產(chǎn)物含量的影響，但該過程需要消耗堿溶液，降低了處理過程的實(shí)際電流效率。優(yōu)化運(yùn)行過程的方法能提高堿產(chǎn)物含量，但并未減弱同離子泄漏程度，且往往會造成處理能耗的提高。

4 熱蒸發(fā)結(jié)晶除鹽工藝分析

4.1 多效蒸發(fā)（MED）技術(shù)

多效蒸發(fā)是對鹽水進(jìn)行整體加熱后再進(jìn)行相關(guān)處理方式，全面保證整體處理效果，同時(shí)蒸發(fā)器可以提升處理效果，而相關(guān)的蒸發(fā)器能夠稱作為一效，因此在全面處理過程中能夠保證處理效果得到整體提高，確保每個(gè)工藝環(huán)節(jié)都得到整體的發(fā)展和提升，全面保證整體的效果使用需求，通過并流法、逆流法、平流法、混流法四種。在廢水處理上，多效蒸發(fā)主要適用于高鹽分、高有機(jī)物含量廢水的單獨(dú)處理，同時(shí)配合膜技術(shù)實(shí)現(xiàn)全范圍的“零排放”工藝。

4.2 機(jī)械壓縮再蒸發(fā)（MVR）技術(shù)

通過使用高效蒸汽壓縮機(jī)的方法，能夠完成二次蒸發(fā)處理，同時(shí)提升蒸汽的熱量含量，有二次蒸汽導(dǎo)入能夠保證熱源系統(tǒng)全面循環(huán)使用，所以在當(dāng)前的蒸汽處理上能夠降低其消耗量，并且對失去整體浪費(fèi)熱源情況，因此在目前的相關(guān)處理過程中需要保證溫差量的整體性，提升有關(guān)蒸發(fā)系統(tǒng)的節(jié)能效果，讓各種系統(tǒng)能滿足實(shí)際發(fā)展需求，最大程度的提升蒸發(fā)系統(tǒng)的有關(guān)質(zhì)量，保證使用合理有效的多元化技術(shù)。

5 結(jié)束語

總而言之，我國雖然是一個(gè)水資源較為充足的國家，但是卻存在著南北水資源分布不均的現(xiàn)狀，且可利用的水資源也是有限的，為此對高鹽化工廢水進(jìn)行合理的處理并回收利用是很有現(xiàn)實(shí)意義的。但是高鹽廢水處理技術(shù)的選用也不能盲目進(jìn)行，需要根據(jù)實(shí)際的鹽化工生產(chǎn)情況，來選擇技術(shù)成熟、經(jīng)濟(jì)合理的處理工藝，以便實(shí)現(xiàn)廢水的高效回收，保障結(jié)晶鹽純度的提高，促進(jìn)鹽化工企業(yè)的資源高效利用。

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