工業(yè)廢水零排放脫鹽過程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生大量濃鹽水,濃鹽水的主要成分是無機(jī)鹽、重金屬,也含有預(yù)處理、氯化、脫氯和脫鹽等過程所用的少量化學(xué)品,如阻垢劑、酸和其他反應(yīng)產(chǎn)物[1],濃鹽水的處理已經(jīng)是制約著各行業(yè)工業(yè)廢水零排放的關(guān)鍵技術(shù)。
濃鹽水處理技術(shù)包括濃鹽水濃縮技術(shù)和濃鹽水處置技術(shù)。一方面為盡可能回收水資源,另一方面由于濃鹽水處置費(fèi)用極高,故需先將濃鹽水進(jìn)行濃縮,使含鹽量(TDS)質(zhì)量濃度達(dá)到50000~80000mg/L[2],以減小處置工藝的規(guī)模,減少投資及節(jié)約能源。。
1濃鹽水處置技術(shù)
目前濃鹽水處置根據(jù)各企業(yè)實(shí)際情況和周圍水環(huán)境容量有多種方法。
1.1直接排放
?。?)地表水直接排放由于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978—1996)和《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918—2002)等國家標(biāo)準(zhǔn)均未對(duì)TDS進(jìn)行限制,因此目前仍有部分濃鹽水經(jīng)處理后,只要標(biāo)準(zhǔn)中限定的各類污染物質(zhì)含量不超標(biāo)就直接排入地表水或海水中。
濃鹽水直接排放需注意以下問題:
①如果在出口的水體循環(huán)能力很強(qiáng),濃水的高TDS濃度會(huì)獲得快速的分散,但如果將大量的濃水排入鹽度較小的湖泊、瀉湖、貝殼類繁殖海域或魚類生長水體,將會(huì)造成較大的毒害。
?、谂潘诘慕Y(jié)構(gòu)要保證達(dá)到混合條件,對(duì)接受水體不會(huì)產(chǎn)生任何破壞,諸如水生物、野生動(dòng)物和周圍的區(qū)域等。在高度紊流下一般采用簡單的管口排放,將濃水排入大量的接受水中足以保證稀釋和混合。但大多數(shù)情況都采用擴(kuò)散器型式的排水口,以改善混合條件。
?。?)深井注射深井注射是連續(xù)處置大量反滲透濃水的一種簡單有效的方式,而且不受天氣條件的影響。但實(shí)施深井注射的過程非常復(fù)雜,對(duì)地理?xiàng)l件的要求相當(dāng)特殊,選擇的地點(diǎn)須與適于飲用的含水層相隔離,所以注射位置要低于所有鄰近的含水層,巖土的透射性要相對(duì)較高以便于注射。深井注射費(fèi)用高,對(duì)設(shè)計(jì)和施工要求也很高,且存在污染地下水源的可能性,固此方法需慎重選用。
?。?)排入市政污水處理系統(tǒng)
濃鹽水直接排入市政污水管網(wǎng),只是一種責(zé)任的轉(zhuǎn)移,增加了市政污水處理工藝的負(fù)擔(dān)。由于過高的TDS可能會(huì)對(duì)市政污水處理廠生物處理段造成不利影響,甚至影響生化池的穩(wěn)定運(yùn)行,因此,一定要征求市政部門及污水處理廠的許可。
1.2濃鹽水再利用
?。?)生產(chǎn)用水根據(jù)生產(chǎn)工藝特點(diǎn),可以將濃鹽水用于沖渣、調(diào)濕等。
例如,煤化工行業(yè)通常將濃鹽水作為煤堆場及灰渣場的除塵灑水,鋼鐵企業(yè)通常將濃鹽水用于原料場灑水、高爐水渣處理或煉鋼鋼渣處理。但目前渣場或煤場大多要求封閉式,通過調(diào)濕消耗的水量有限。
另外,濃鹽水中氯離子濃度高,進(jìn)入原料煤容易腐蝕設(shè)備;濃鹽水進(jìn)入灰渣場容易造成二次污染,亦會(huì)影響灰渣綜合利用產(chǎn)品的質(zhì)量[3]。盡管將濃鹽水作為煤堆場及灰渣場的除塵灑水存在上述問題,但由于其成本低廉,在一些行業(yè)仍然廣泛應(yīng)用,特別是鋼鐵行業(yè)。
但濃鹽水中含有環(huán)境優(yōu)先控制的污染物時(shí),則需慎重使用,某鋼鐵企業(yè)曾經(jīng)出現(xiàn)過使用焦化廢水濃鹽水沖渣,因焦化廢水中含有大量揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機(jī)物,氣味嚴(yán)重,引起當(dāng)?shù)鼐用裢对V、企業(yè)工人罷工的事件。
(2)灌溉用水濃鹽水可用于耐鹽度高的植物、產(chǎn)籽類作肥,還可以作為生態(tài)景區(qū)的補(bǔ)水,可以節(jié)約水資源,尤其是在水資源貧乏的地區(qū),所以灌溉也是一種水資源保護(hù)的方法。但濃鹽水用于灌溉可能會(huì)對(duì)土壤及地表水產(chǎn)生污染,故此方法不是理想的濃鹽水處理方法,僅在少數(shù)場合作用。
1.3濃鹽水固化
(1)蒸發(fā)塘濃鹽水的蒸發(fā)基本上都采用蒸發(fā)塘進(jìn)行自然蒸發(fā)結(jié)晶,發(fā)塘是在地面上挖出一個(gè)洼地充當(dāng)濃縮濃水的貯池,在合適的氣候條件下,可以有效利用充足的太陽能,將濃鹽水儲(chǔ)存在蒸發(fā)池中讓其逐漸蒸發(fā),并定期除去殘留的固體鹽分。
針對(duì)自然蒸發(fā)塘蒸發(fā)速度慢、蒸發(fā)面積大的缺點(diǎn),近年來開發(fā)了一種機(jī)械式蒸發(fā)塘,利用機(jī)械霧化蒸發(fā)器將各種水霧化噴入大氣,增加霧化水滴在大氣中的比表面積和“懸浮時(shí)間”,加速水的蒸發(fā)效果,相同的水塘面積機(jī)械蒸發(fā)的速度是自然蒸發(fā)塘的14倍以上。
蒸發(fā)塘有易建造、維護(hù)和操作費(fèi)用較低、可利用太陽能等優(yōu)勢。但2015年5月27日,環(huán)保部發(fā)布了《關(guān)于加強(qiáng)工業(yè)園區(qū)環(huán)境保護(hù)工作的指導(dǎo)意見》征求意見稿,明確要求:“各類園區(qū)不得以晾曬池、蒸發(fā)塘等替代規(guī)范的污水處理設(shè)施。”隨著各類蒸發(fā)塘環(huán)保事故頻發(fā),蒸發(fā)塘將逐步淘汰。
?。?)蒸發(fā)結(jié)晶器蒸發(fā)結(jié)晶器主要是指利用各種流程使溶液在生產(chǎn)的工況下達(dá)到過飽和,然后結(jié)晶析出的結(jié)晶器。目前強(qiáng)化蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)主要有機(jī)械壓縮蒸發(fā)工藝(MVR),多效蒸發(fā)(MED),多級(jí)閃蒸(MSF),膜蒸餾(MD)等。
采用蒸發(fā)技術(shù)處理的高含鹽廢水,在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)過程中,極易在超出其飽和溶解度極限的情況下被濃縮時(shí),水里的鹽分很容易結(jié)晶附著在換熱管的表面形成結(jié)垢,影響換熱器的效率,嚴(yán)重時(shí)堵塞換熱管。“晶種法”技術(shù)解決了蒸發(fā)器換熱管的結(jié)垢問題,成功地應(yīng)用于各種含鹽工業(yè)廢水的處理,并被廣泛采用。
蒸發(fā)結(jié)晶器在制鹽及海水淡化領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)比較普遍,技術(shù)成熟。在工業(yè)廢水零排放中,也有應(yīng)用比較成功的案例,如大唐克唐煤制氣公司濃鹽水結(jié)晶采用強(qiáng)制循環(huán)與真空負(fù)壓的三效低溫減壓蒸發(fā)結(jié)晶器,濃縮后的濃縮液固體含量高達(dá)30萬mg/L以上,經(jīng)第三效排料口排至雙級(jí)活塞推料離心機(jī)直接固化,固化后含固率高達(dá)百分之95以上。該項(xiàng)目至2013年投產(chǎn)以來,運(yùn)行一直效果較好。蒸發(fā)結(jié)晶器投資和運(yùn)行費(fèi)用都極高,且運(yùn)行管理復(fù)雜,這些缺點(diǎn)制約著蒸發(fā)結(jié)晶工藝發(fā)展及應(yīng)用。
2結(jié)束語
濃鹽水中不僅鹽分極高,而且可能含有多種對(duì)人類或生態(tài)環(huán)境有害的物質(zhì),妥善處置,防止二次污染。濃鹽水的各種處置技術(shù)都有一定的適用條件和存在一些亟需解決的問題,是目前限制工業(yè)廢水零排放的瓶頸技術(shù),也是今后環(huán)境工作者的研究要點(diǎn)。