什么叫污水零直排(污水零直排的意义)

最近,小编在网上看到了一条消息:山西合成生物工业生态园的污水综合处理与循环利用工程正在有条不紊地进行,大量的工人在污水处理厂进行管道焊接、设备安装等作业,在做好疫情防控和安全生产的前提下,奋力向6月30日实现污水处理区通水调试的节点目标发起冲刺。

什么叫污水零直排(污水零直排的意义)

项目现场航拍

该工程的总流程在11月份完成,并于十二月末完成了整体的联合调试。

据悉,该工程是中国铁建发展集团参与的,是国内最大、处理标准最高、分盐量最大的工业园区污水处理工程,总规划用地约800亩,总投资21.38亿元,于2020年10月正式开工建设。该工程填补了我国“零排放”大规模高盐度废水的技术空白,日处理能力达到144000吨左右,日可生产出氯化钠硫酸钠、杂盐400吨,中水利用率75%。

本工程包括污水处理厂、中水回用厂、蒸发结晶厂三大部分。

废水进入污水处理厂:先经过预处理,然后用药剂进行过滤,使废水迅速沉淀;再按不同的水质,分别采用水解酸化、深度厌氧等生物技术。污水经处理后成为可用的废水。

中水回用后,采用超声过滤技术对污水进行预处理,以除去重金属和其他有毒的污染物。其中75%的再生水被用来作为工厂的生产用水,25%的水被送到了蒸发结晶工厂。

在蒸发、结晶车间,25%的废水含盐量超过海水3倍,利用蒸发结晶法进行分盐,经蒸发结晶分盐后,可供各种工业用水使用,并提取出可作为化工原料的硫酸钠、氯化钠。最后,实现全园区的工业废水零排放、资源化、无害化处理,实现“滴水不漏,变废为宝”。

什么叫污水零直排(污水零直排的意义)

经过计算,本工程每天产生600吨的湿污泥,经过干燥后的无害化处理,可以从高纯度98%的硫酸钠中分离出400多吨的硫酸钠和氯化钠。

该工程建成后,每天可对1000吨的固体废弃物及有害废弃物进行有效处理,使废水达到回收利用,达到零排放。

分盐技术解决高含盐量高的污水中盐分问题

工程的进展并不是很好。

技术小组一开始就觉得最大的困难在于缺乏可供参考的经验和可供参考的案例。就盐分含量而言,国外的分盐法每小时的处理能力是60-80吨,太原的污水处理工程则是240吨,日平均产盐400吨,比同类公司高出7倍。

最后,黄祁一直在尝试,终于解决了这个问题。

黄祁是技术和管理经验丰富的“高盐度废水处理技术”的发明人。他于2008年首次涉足盐分技术。在黄奇的领导下,经过8个多月的技术攻关,经过100多次小试、中试,最终攻克了分盐难题,达到了污水零排放。

根据废水中的氯化钠和硫酸钠的配比,采用热法(多效蒸发结晶)和冷法(冻结结晶),将硫酸钠和氯化钠两种副产品分开,然后适当释放结晶母液,减少分质盐中的硝酸盐、有机物、氟、硅等杂质,以获得分质盐,确保硫酸钠和硫酸钠的质量。

高含盐量废水的分盐法是什么

在高盐度废水中,盐分析出工艺以硫酸钠、硫酸钠为主要原料。

这是由于一般废水中的大部分阴离子都是由氯化物和硫酸盐构成,而一价阳离子主要是由钠离子构成,而二价阳离子在一系列的处理后,又通过化学软化、离子交换等方式被取代。

盐分结晶法主要有两种方法:

一是利用废水中各种无机盐的浓度差别和溶解度的差别,通过调节适当的操作温度和浓缩倍数等,达到盐的分离,也就是热法分盐结晶方法;

二是利用两种离子的离子半径或电荷性质的差别,在结晶前采用膜分离的方法,使不同盐在结晶前进行分离或浓缩,然后采用热法结晶方法获得固体,也就是膜法分盐结晶法。

热法分盐结晶技术

热法分盐结晶技术在高盐度污水中的应用,主要有:直接蒸发结晶、盐硝联产分盐结晶、低温结晶。

直接汽化结晶法

在高含盐量高的污水中,如果其中一种盐的比例占比较大,则可以考虑直接蒸发结晶法将这一优势盐组分进行分离和回收,剩余的部分则会以混合盐的形式结晶沉淀。本发明提供了一种直接气化结晶法。

什么叫污水零直排(污水零直排的意义)

在对高盐废水进行预处理后,先用蒸发器进行浓缩,再将其减量,直至达到饱和状态,再将其送入纯盐结晶器(结晶器 I),以萃取大部分的氯化钠或硫酸钠。纯盐结晶器的浓缩倍数控制在次优盐组分接近饱和状态,而从纯盐结晶器中流出的母液则通过混合盐结晶器(结晶机 I)获得杂盐。

直接蒸发结晶工艺简单易行,系统控制困难,但其无机盐回收率及杂盐产量对其特性的依赖性较强。另外,由于在蒸发浓缩时,废水中的有机成分、盐组分等会产生大量的富集,从而使粗盐产品的纯度和白度降低。采用洗盐等方法,可以使产物的纯白和纯度得到一定的改善。

盐硝联产分盐结晶工艺

如果没有占主导盐组分,则直接蒸发结晶法生产出的盐,其回收率不高,杂盐产量高,处理成本高。通过对硫酸钠和氯化钠的分步结晶,在高温下结晶,再在低温下结晶,再结晶成氯化钠。

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盐硝联合生产盐分盐结晶技术,主要是针对硫酸钠与硫酸钠溶解度的不同而产生的温度依赖性。在50~120℃时,随着温度的增加,氯化钠溶液的溶解度增加,而硫酸钠溶液的溶解度却随着温度的增加而降低。

因此,盐硝联产分盐结晶工艺在较低温度下蒸发结晶(结晶器I)得到氯化钠,同时硫酸钠得到浓缩。当硫酸钠接近饱和时,将结晶器I排出的母液送入操作温度更高的结晶器II,硫酸钠由于溶解度降低而析出,而氯化钠则由于溶解度上升而变为未饱和组分,蒸发水分可使硫酸钠进一步析出,而氯化钠浓度逐渐接近该温度条件下饱和点。部分母液返回结晶器I进行氯化钠结晶,如此循环使用,使氯化钠和硫酸钠得到分离。

盐硝联产分盐结晶工艺生产的无水硫酸钠和氯化钠是通过高温蒸发结晶而获得的。若原水中硫酸钠含量超过某一水平,则盐-硝-分盐结晶法可以在高温下结晶,然后在低温下结晶成氯化钠。

盐-硝-脱盐结晶技术是盐化工业中常用的一种技术,其生产工艺相对成熟。但在污水处理领域中,必须考虑到有机物等杂质对环境的影响。此外,由于对硫酸钠、氯化钠饱和点的精确控制要求,存在着控制困难、抗原水成分波动性低等问题。

在50~120℃的范围内,盐酸钠和氯化钠的溶解度随着温度的升高而减小,由60~100℃时,其溶解度由45.3克下降到42.5克,变化率为-6.2%,而氯化钠的溶解度由37.3克增至39.8克,变化率为6.7%。这就造成了单次冷却操作中的结晶数量受到限制,因此,必须进行大量的母液回流,从而使工艺效率有所下降。

低温结晶法

在低温阶段,硫酸钠晶体以十水硫酸钠为主,其溶解度在0~30℃时与高温区的温度关系则完全不同。在此范围内,随着温度的下降,其溶解度逐渐下降,并且有很大的变化。例如,在30℃下,硫酸钠的溶解速度为40.8克,20℃时溶解率为19.5克,10℃时溶解度为9.1克,0℃时溶解度仅为4.9克。

而在低温区,氯化钠溶解度随温度变化的规律与高温区的变化趋势一致。结果表明,在30℃下,氯化钠溶解度由36.3克下降到35.7克。在高温下,将含硫酸钠、氯化钠的高盐废水浓缩到某一水平,再快速冷却,可使其结晶沉淀成大量的十水硫酸钠(芒硝)。这是用低温结晶来达到盐分的理论基础。低温结晶法只能制取硫酸钠,而要获得氯化钠,则必须与高温下的结晶反应相结合。

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由于水溶液的溶解度变化很大,所以采用低温结晶法可以获得高质量的硫酸钠和硫酸钠,而且结晶盐的纯度比盐硝联产工艺更易于控制,而且在低温结晶过程中,有机物对结晶盐白度的影响也比较小。由于采用低温结晶法生产的芒硝具有很低的市场价格和较高的运输费用,所以一般都要设置一个热溶解-蒸发-结晶装置,以获得更好的经济效益。其缺点是,温度波动范围大,冷却和加热过程会增加能源消耗。

膜法分盐的结晶过程

膜法分盐的结晶过程主要有纳滤分盐和单价膜的电渗透分离技术。由于膜工艺只把无机盐分成两种不同的溶液,不能使无机盐结晶,所以一般采用热法结晶工艺进行分盐结晶。

纳滤分盐处理

纳滤分盐技术是通过纳滤膜选择性地截留二价盐,从而使一价的氯化钠与二价的硫酸钠在液相中得到分离,而氯化钠的主要成分是纳滤液,而硫酸钠是在纳滤浓水中进行浓缩。将纳米过滤溶液与浓缩溶液分开进行结晶,最后得到了氯化钠、硫酸钠结晶盐。

通常,以氯化钠为主的纳滤液经膜处理或蒸发处理后,再经蒸发结晶器处理,获得高纯度的氯化钠,少量的母液则可获得杂盐。因为二价盐被纳滤膜拦截,所以纳滤溶液中的氯化钠相对含量一般在95%以上,所以这一类结晶盐的回收率很高。纳滤浓水是由氯化钠和硫酸钠混合而成,其组分比例与原水成分、纳滤装置水的回收率有关,因此,可以根据实际情况,选用适宜的热分离技术,对浓缩后的硫酸钠进行回收。

下图为采用纳滤法和低温结晶相结合的分盐法结晶工艺。将经预处理的高含盐量废水送入室温下的纳滤池,将浓硫酸钠浓缩到7%或更多,再冷却到0℃左右,再进行低温结晶,再进行固、液分离,形成十水硫酸钠晶盐,再将其送入纳滤池进行再循环。采用高压反渗透法或蒸发浓缩法对纳滤膜进行浓缩,再通过高温结晶机进行结晶,最终获得了氯化钠的固相。由低温结晶器和高温结晶器中的母液进行干燥,获得了一种杂盐。

什么叫污水零直排(污水零直排的意义)

纳滤低温结晶法生产纳滤浓水,并设有回流纳滤系统,可有效地降低有机物质对结晶盐色度的影响,并可确保硫酸钠、钠的纯度及回收率,是一种较为高效的分盐结晶方法。尤其是提高结晶盐的综合回收率,可以降低盐类固废的生产和处理成本,是一种非常有用的方法。同时,由于纳滤法和低温结晶器的运行温度有很大的差异,冷却过程中的能量消耗会有所增长,但对工艺的经济性没有明显的影响。

电渗析分盐技术

利用一种含有单价的选择性阴离子交换膜和常规阳离子交换膜的电渗析技术进行了电渗析分离。图5显示了电渗析分盐的基本原理。

分盐电渗析膜堆叠中的单价选择性阴离子交换膜与常规阳离子交换膜的排列方式不同。通过直流电场,将氯盐、钠盐从纯水中通过价离子交换膜和阳离子交换膜送入浓缩室内,获得了浓缩溶液。在淡室中,由于硫酸钠的浓度降低,硫酸钠的相对含量增加,从而将硫酸钠和硫酸钠分开。

什么叫污水零直排(污水零直排的意义)

电渗析法的除盐效果与纳滤法相似,都是由一根氯化钠和一根氯化钠与一根硫酸钠组成的盐溶液。区别是:通过电渗析工艺获得的氯化钠盐水可以在分离的同时进行浓缩,也就是说,浓水中的氯化钠含量比原水中的氯化钠要高;而从淡室排出的混合盐,其含硫量与原水基本一致,而不能达到纳滤法的浓缩。

电渗析分盐体系与纳滤分盐体系的区别也是其与热法结晶相结合的原因。再经进一步浓缩,再经蒸发结晶,可获得氯化钠和硫酸钠结晶盐。

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