更重要的是会引起土壤的盐碱化
作者:admin 发布时间:2019-11-14 15:17

  摘要:针对某合成化工厂产生的含高浓度硝酸铵废水,设计了一套零排放处理工艺。该工艺首先对废水进行絮凝沉淀和过滤,去除重金属Cu2 + 后,采用机械蒸汽再压缩( MVR) 技术对其进行蒸发浓缩,至硝酸铵浓度≥30%。浓缩液可作为化肥企业的生产原料。MVR 冷凝水经膜过滤系统处理后,TDS≤50mg /L,回用至生产过程。

  随着我国工业化进程的推进,许多生产领域像化工、纺织、农药、化肥等工业生产过程中会产生高盐废水。这些废水中除了含有有机污染物外,还含有大量的无机盐,如NaCl、Na2SO4、Na2CO3等。过高的盐含量对一般微生物有较强的抑制作用,单纯的生物处理技术往往难以达到所要求的排放标准[1]。若这些高盐废水未经处理直接排放,不仅会造成环境污染,更重要的是会引起土壤的盐碱化。但如果对废水中的无机盐加以回收,既可以作为生产过程的原料、节约成本、避免资源的浪费,又可以避免环境污染,实现资源的循环使用,达到“零排放”的目的。

  “零排放”是指无限地减少污染物和能源排放直至为零的活动:即利用清洁生产、3R( Reduce,Reuse,Recycle) 及生态产业等技术,实现对自然资源的完全循环利用,从而不给大气、水体和土壤遗留任何废物[2]。“零排放”在我国20 世纪70 年代已经开始摸索,直到近十年来,随着我国经济高速增长,水污染和水资源缺乏已成为经济发展的瓶颈,“零排放”才逐渐受到政府、社会的重视。本工程即针对某合成化工厂的含高浓度硝酸铵废水,采取了物化过滤、蒸发浓缩和膜提纯等工艺对其进行有效的处理和综合回收利用,实现了该股废水的线 原水水质

  该合成化工厂在生产所需催化剂的过程中,产生一定量含有铜离子、硝酸铵的废水。其水质如下:Cu2 + 54. 3 mg /L,NH +4 -N 5. 75 × 103 mg /L,NO -3 -N7. 52 × 103 mg /L,TDS 3. 02 × 104 mg /L,TOC 114mg /L1. 2 工艺设计从上面数据可以看出,该废水中含有一定量的重金属铜离子和浓度较高的硝酸铵盐,采用常规的生化方法难以实现达标排放。因此,经过分析和实验论证,最终设计出一套简单先进的工艺来实现废水资源的零排放。

  由于该废水中主要成分都是无机盐,TOC 值很低,基本不含有挥发性物质,同时废水中主要无机盐成分为硝酸铵,可以作为生产化肥的原料。因此,工艺设计中主要利用蒸发技术实现硝酸铵的浓缩回用。同时由于厂区附近没有可以利用的蒸汽源,因此本设计工艺选用机械蒸汽再压缩( MVR) 技术。与传统的多效蒸发工艺对比,MVR 是一种高效节能的蒸发浓缩技术[3],其基本原理是将蒸发器分离出来的二次蒸汽经压缩机压缩后,温度、压力升高,热焓增大,然后进入蒸发器加热室当作加热蒸汽使用,使浓缩液维持沸腾状态,而加热蒸汽本身则成冷凝水,从体系排出[4]。此过程不但回收了潜热,提高了热效率,而且节省了冷却水,达到了节能节水的目的。

  由于回用的硝酸铵用于化肥生产,因此为了保障MVR 系统稳定运行和最终回收浓缩液的质量,需要首先去除废水中的铜离子。在废水中加入过量Na2S生成CuS 絮体,然后加入助凝剂进行絮凝沉淀后过滤,滤清液再进入MVR 系统进行进一步浓缩。

  根据化肥厂的要求,蒸发浓缩后硝酸铵的浓度为30%左右。而MVR 冷凝水经过反渗透( RO) 系统[5]处理后达到生产用水标准,厂方可进行回收利用,RO系统的浓缩水重新进入废水处理系统。整套工艺实现了废水的零排放,具体的工艺流程如图1 所示。

  在废水预处理的过程中加入了过量的硫化钠去除铜离子,处理效果如下:原水、调节池、中间水箱1铜离子浓度分别为54. 3 mg /L、51. 7 mg /L 和0. 21mg /L,中间水箱2 未检出铜离子。从以上数据可以看出,原水进入调节池静置一段时间后,少部分铜离子由于化学反应沉降到底部,上层澄清液铜离子浓度有所下降;经絮凝反应后中间水箱1 铜离子浓度已经非常低,而经过滤后中间水箱2未检出铜离子,达到较好的去除效果。2. 2 MVR 工艺

  MVR 工艺设计为连续过程,但调试阶段为尽快达到最大浓缩倍数,需要封闭式运行,即设计进水流量为0. 7t /h,关闭浓缩液出水,冷凝水出水量约0. 5 ~0. 6t /h。通过这种方式来尽量达到蒸发器设计要求的浓缩倍数。

  为了监测MVR 系统的正常运行,在系统内安装了4 个温度探针,分别指示:蒸发器内浓水的温度( T1) 、水蒸气的温度( T2) 、水蒸气经过压缩机增温增压后的温度( T3) 和浓水与压缩蒸汽换热后的温度( T4) 。在硝酸铵废水蒸发浓缩过程中,每2 小时监测一次各温度的变化与水质的变化( 共20 次) 。同时,设置了一个试验,在常压下对硝酸铵废水进行蒸发浓缩,验证废水蒸发后的沸点( T0) 变化,结果如图2所示。

  从图2 可以看出,随着硝酸铵浓度的增大,蒸发浓缩液的温度也随之升高,这是因为硝酸铵溶液的沸点随着浓度的增大而升高,导致温升增大,因此蒸发浓缩的倍数越大,蒸发时间越长,耗能越多。从T2 与T3 比较可以知道,蒸汽压缩机增温效果为4 ~ 5℃。从T3 与T4 的差值比较可以了解换热器的换热效率,若T3 远高于T4,说明换热器的换热效率下降,从而判断换热器发生堵塞现象,要进行清洗。T0 为正压沸点试验数值,通过T0 与T1 的比较,可以知道它们之间的差值在10 度左右,通过负压法可以降低硝酸铵废水的沸点,降低能耗,保证设备的稳定运行。

  MVR 冷凝水经过RO 系统后,处理效果如下:进水、出水和浓水的TDS 分别为735 mg /L、49 mg /L 和1. 52 × 103 mg /L。

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