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高含盐有机废水处理与回用技术

文章来源:未知  更新时间:2016-04-09

高含盐有机废水处理与回用技术
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      目前,含盐废水的排放带来十分严重的环境污染,特别是工业含盐有机废水,不仅含有高浓度的盐,还含有大量的有毒、难降解有机物,对环境危害极大。根据国内外有关研究报道,近期发展起来的该类废水的处理方法主要有生物与物化组合工艺、电化学以及膜处理法等。根据盐的种类和浓度不同,盐水分离的方法有:纳滤、反渗透(RO)、多效蒸发等。以某企业高含盐有机废水为处理对象,根据其含盐量高、有机污染物浓度高的特点,结合企业实际,建立了一套三效蒸发器+MBR+RO相结合的废水深度处理与回用系统。采用该组合工艺不仅能实现废水达标排放,同时可实现废水的循环利用和零排放,达到节能减排的要求。通过对工程运行情况进行分析,评价了该废水处理与回用系统的有效性和稳定性。
1 、项目情况介绍
1.1 水量水质
       某企业喷粉线排放的高浓度废水主要包括预脱脂、主脱脂、纳米陶瓷涂层废水换 槽及洗槽水、废水做纯水产生的RO浓水等,设计处理水量为132.4 t/d。原水水质指标:COD≤8 000 mg/L,SS≤200 mg/L,电导率≤30 000 μS/cm,pH为10~13。
经过处理后的回用水水质要求:COD≤10 mg/L,电导率≤30 μS/cm,pH为6~9。
1.2 测定指标与方法
       COD:重铬酸钾法;SS:重量法;pH:玻璃电极法;电导率:电导率仪法。
1.3 工艺流程
       该喷粉线高浓度废水污
染物种类包括硅酸盐、碳酸盐、表面活性剂等,含盐量极高,因此考虑将该废水收集后进行三效蒸发,冷凝液进入MBR,通过生物代谢作用去除有机物,出水经保
安过滤器和RO系统进一步深度处理后回用,为确保回用水质达到回用要求,RO系统设置为部分产水回到前面,以稀释RO进水。三效蒸发器产生的少量结晶浓缩
液经离心脱水后固废委外处置,清液循环蒸发处理。RO系统浓水回到膜生物反应器处理。具体工艺流程如图 1所示。
 
 1.4 工艺特点
        该组合工艺具有以下特点:(1)适合于高含盐有机废水的处理与回用。(2)系统运行效率高,盐分和有机物去除
率高。(3)MBR采用外压式过滤,可及时进行在线或离线清洗。(4)RO
系统采用短流程大流量设计,能有效抵抗污染,延长清洗时间。(5)系统流程短占地面积小。(6)系统自动化程度高,操作简单、管理方便。
1.5 主要设备组成和工艺参数
         三效蒸发器:主要由一、二、三效蒸发器,一、二、三效分离器,水环式真空泵,一、二、三强制循环泵,出料泵,冷凝水泵等组成。 MBR系统:主要由膜组件、膜机架、膜出水泵和鼓风机、PLC 自控系统以及相应清洗加药系统组成。膜通量为10 L/(m2·h);膜机架为不锈钢材质。 RO系统:主要由RO膜元件、高压泵、加药系统、保安过滤器和PLC自控系统等组成。
2、 工程运行结果与讨论
2.1 三效蒸发器对COD和盐分的去除 
       针对高盐度有机废水的特点,三效低温减压蒸发
结晶器采用列管式循环外加热工作原理,物理受热时间短、蒸发速度快、浓缩比大,节能效果显著,强制循环,提高溶液流速,对于黏度较大或容易结晶、结垢的物
料,适应性较好。三效低温减压蒸发结晶器采用强制循环与真空负压(真空度0.08 MPa)蒸发方式,以确保物料在较低温度下(65~80
℃)沸腾蒸发,该设备具有物料受热时间短、蒸发速度快、浓缩比大的特点,三效蒸发器采用三效同时蒸发,二次蒸汽得到反复使用,与普通单效蒸发器相比节约能
耗约70%。
三效蒸发器对COD、盐分去除效果如表 1所示。
表 1 三效蒸发器对COD、盐分去除效果
工况         进水COD/(mg·L -1 )          出水COD/(mg·L -1 )          去除率/%         进水电导率/(μS·/cm -1 ) 出水电导率/(μS·/cm -1 )        去除率/%
1       6230         734  88.2 28241       862  96.9
2       7985         888  88.9 26426       581  97.8
3       6939         782  88.7 25397       694  97.3
4       7060         795  88.7 29751       492  98.3
5       6995         694  90.1 28561       780  97.3
6       7664         785  90.0 26978       504  98.1
由表 1可见,三效蒸发器在65~80 ℃蒸发浓缩,对大分子有机物有较高的去除效率,当原水COD为6 230~7 985
mg/L时,出水冷凝液COD为694~888
mg/L,对有机物的去除率达到88.2%~90.1%,这是因为大部分有机物均在浓缩液中,只有小部分低沸点的挥发性小分子有机物随冷凝液流出的缘故
〔1〕。三效蒸发器对盐分也有较高的去除效率,当原水电导率在25 397~29 751 μS/cm时,出水电导率在492~862 μS/cm。
2.2 MBR对COD的去除
       MBR为膜分离技术与生物处理技术有机结合的新型态废水处理系统。以膜组件取代传统生物处理技术末
端二沉池,在生物反应器中保持高活性污泥浓度,提高生物处理有机负荷,从而减少污水处理设施占地面积,并通过保持低污泥负荷减少剩余污泥量。利用沉浸于好
氧生物池内的膜组件截留槽内的活性污泥与大分子有机物。膜生物反应器系统内活性污泥(MLSS)浓度稳定在8 000~10 000
mg/L,有利于生化反应的进行。MBR能够高效截留污泥,实现污泥停留时间与水力停留时间的分离,保持较高的污泥浓度,丰富污泥中微生物种类,同时截留
大分子污染物,延长生化作用时间,表现出优良的COD去除能力〔2,3〕。
 MBR对有机物的去除效果如图 2所示。
 
 由图 2可见,当进水COD为694~888 mg/L时,出水COD为32~47 mg/L,对有机物的去除率达到94.3%~95.6%,这是因为冷凝液中的小分子有机物大部分属于易生物降解的物质。
2.3 RO系统对COD和盐分的去除
       RO采用反渗透抗污染膜,在上述三效蒸发器和MBR可将大部分污染物的浓度降低到可接受的范围,RO 可进一步提高出水水质,脱除大部分的盐分,以满足生产工艺用水水质要求〔4〕。
RO系统对COD、电导率去除效果如表 2所示。
表 2 RO系统对COD、电导率去除效果
工况         进水COD/(mg·L -1 )          出水COD/(mg·L -1 )          去除率/%         进水电导率/(μS·/cm -1 ) 出水电导率/(μS·/cm -1 )        去除率/%
1       34     8.3   75.6 1752         24.8 98.6
2       47     8.7   81.5 1644         26.1 98.4
3       42     7.3   82.6 1732         19.2 98.9
4       35     6.2   82.3 1539         17.2 98.9
5       32     5.8   81.9 1598         14.9 99.1
6       45     6.2   86.2 1647         16.5 99
由表 2可见,当进水COD为32~47 mg/L时,出水COD为5.8~8.7
mg/L,对有机物的去除率达到75.6%~86.2%,这是因为RO系统对不同分子质量的有机物去除程度是不同的,对于相对分子质量在200以上的有机
物可以完全去除,而相对分子质量小于200的有机物可以去除一部分。 RO系统进水电导率在1 539~1 752
μS/cm时,出水电导率在14.9~26.1 μS/cm,表明RO系统对离子有很好的截留作用,脱盐效果明显。
2.4 工程应用情况 
       该废水处理及回用设备自2011年3月正式投入实际应用以来,各处理工艺段运行情况如表 3所示。
表 3 各处理工艺段水质情况
项目         COD/(mg·L -1 ) SS/(mg·L -1 )      电导率/(μS·/cm -1 ) pH
高浓度废水     ≤8000       ≤200         ≤30000     10~13
三效蒸发器出水     ≤1000       ≤40  ≤1000       7~9
MBR出水        ≤50  ≤5     ≤2000       6~9
RO系统出水   ≤10  ≤1     ≤30  6~9
由表 3可见,出水水质完全可以达到该企业生产工艺用水水质要求,废水回用率达到100%,实现了废水零排放,该企业每天节省了130余t新鲜自来水,节能减排效果明显。
3 结论 
(1)三效蒸发器在真空度为0.08 MPa、温度 65~80 ℃条件下蒸发浓缩,对大分子有机物有较高的去除效率,当原水COD为6 230~7 985 mg/L时,出水冷凝液COD为694~888 mg/L,对有机物的去除率达到88.2%~90.1%。
(2)MBR对有机物的去除效率较高,当进水COD为694~888 mg/L时,出水COD为32~47 mg/L,对有机物的去除率达到94.3%~95.6%。
(3)RO系统对废水中的污染物具有很强的截留能力,当进水COD为32~47 mg/L时,出水COD为5.8~8.7 mg/L,对有机物的去除率达到75.6%~86.2%,进水电导率为1 539~1 752 μS/cm时,出水电导率为14.9~26.1 μS/cm。
(4) 采用三效蒸发器、MBR与RO组合工艺,对高含盐有机废水进行深度处理,出水水质可满足企业生产工艺用水水质要求,并达到零排放的目的。

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