高盐脱硫废水零排放工程实例分析
2024-06-06 [ 67]

  有色金属冶炼中,烟气洗涤会产生大量含重金属离子的废液,其成分复杂,含盐量高。某钼冶炼企业硫酸车间有两股含盐废水,采用“生物制剂深度处理+膜分离+蒸发”工艺进行处理,新建工程设计处理规模为100 m3/d。本项目进水水质如表1 所示,出水水质满足《城市污水再生利用工业用水水质》(GB/T 19923—2005)的要求。监测指标有溶解性总固体(Total Dissolved Solids,TDS)、F-、Cl-、As、Mo、pH和废水量,净化废水pH用H+浓度来表征,其H+浓度为1.5~3.5 mol/L。根据进出水水质要求,选择污水处理工艺。净化废水酸量低,重金属负荷高,氟与氯浓度高;干吸废水盐分高,污染负荷少。针对此特点,采用分类处理,从源头简化工艺,降低水处理成本,减少渣量。净化废水氟与氯浓度高,采用“中和脱氟+生物制剂脱钙处理+膜处理浓缩+机械式蒸汽再压缩(Mechanical Vapor Re-compression,MVR)蒸发”工艺进行处理。干吸废水采用“生物制剂脱氟+MVR蒸发”工艺进行处理,先与净化废水(浓水)混合,经过脱氟处理,再进入MVR蒸发系统形成结晶盐。

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  一、工艺流程设计

  设计工艺可以实现工业废水的无害化处理,优势突出。

  一是仅通过一段中和+一段生物制剂脱钙工艺,沉淀系统可以同时实现硫酸、氟、重金属及钙离子的脱除,降低投资成本,净化废水中的钙离子稳定脱除到小于100 mg/L,保证膜处理系统的长期稳定运行。

  二是脱钙过程碳酸盐的投加量少,降低膜系统进水的电导率。

  三是工艺相对成熟,采用深度脱氟、深度脱钙、除重金属等预处理工序,确保后续膜系统和蒸发系统的稳定运行。四是膜处理系统采用高压反渗透(Reverse Osmosis,RO),降低浓水量,产水率可达85%,降低MVR蒸发量,能耗较低。五是处理流程短,操作简单,占地面积小,建设投资少,运行成本低。经设计,本项目工艺流程如图1所示。

  净化废水是含有高浓度SO2和少量钼、砷、氟化物的酸性废水,用石灰乳脱除大部分的氟离子和中和少量的酸,中和后液用生物制剂进行脱钙,脱除重金属、少量的氟离子和过量的钙离子,后液含盐量为10~15 g/L,采用反渗透进行浓缩,浓水TDS含量约为70 g/L,产水率为85%,淡水回用,浓水与干吸废水混合,进入后续处理。干吸废水是用纯碱吸收制酸尾气形成的含有高浓度亚硫酸氢钠、亚硫酸钠、硫酸钠等的高盐废水,与净化废水浓水混合后,进入脱氟处理系统,将混合溶液中的氟离子去除后,进入MVR蒸发结晶系统,产出的钠盐妥善处置,蒸发冷凝水满足企业回用水要求。

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  二、工艺运行效果分析

  2.1 预处理系统

  根据原水水质,结合小型试验,通过控制药剂的投加量探索最佳处理效果,其结果如表2所示。结果显示,中和压滤后液的平均电导率为27.87 mS/cm,脱盐率达到91.64%,中和pH控制在7~8,系统满足50 m3/d的处理能力要求。

  2.2 膜系统

  根据前端生物制剂脱钙后的水质,结合设计要求,通过调节膜系统的各个工艺控制参数,使得膜系统产水率和截留率尽可能满足设计要求,具体结果如图2所示。结果显示,超滤系统的平均产水率为91.38%,反渗透膜系统截留率基本稳定在97%左右,RO膜的产水率稳定在85%以上,RO膜的瞬时处理能力基本稳定在2.5 m3/h左右,满足设计要求。

  2.3 MVR蒸发系统

  MVR蒸发系统设备运行基本正常,满足设计要求,具体结果如表3所示。结果显示,干吸废水氟浓度平均值保持在176.23 mg/L左右,经过深度脱氟后,脱氟率约为67.41%;每立方米水的出盐量约为264.1 kg,产能满足60 m3/d设计能力。

  2.4 出水回用

  出水水质监测结果如表4所示。结果显示,RO产水和冷凝水出水指标满足回用水要求。主要监测指标有pH、化学需氧量(CODCr)、色度、浊度、Cl-、硫酸盐和生化需氧量(Biochemical Oxygen Demand,BOD)。

  2.5 生产成本

  一是净化废水处理成本。根据试生产期间各项数据计算吨水处理成本,成本主要来自石灰费用和电费,其他费用相对较少,吨水处理成本为83.09元。二是干吸废水处理成本。根据试生产期间各项数据计算吨水处理成本,成本主要来自液碱费用、脱氟剂费用和MVR系统电费,其他费用相对较少,吨水处理成本为262.69元。

  

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  三、结论

  高盐生产废水的水质存在差异,采用分类处理,从源头简化工艺,可以降低水处理成本,减少渣量。采用超滤与反渗透的膜组合工艺,超滤膜系统产水率可超过90%,反渗透产水率可超过85%,产水水质符合设计回用水水质标准,减少后续进入蒸发系统的水量,降低废水处理系统的运行成本和设备投资成本。MVR系统冷凝水可回用,盐产品的亚硫酸钠含量为60%~70%。它具备回收价值,满足设计处理能力要求。

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