高盐水处理工艺及装置设计.ppt

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1、高盐污水处理工艺报告,目录,一、高盐污水现状二、高盐污水处理工艺三、高盐污水处理装置设计四、其他因素分析五、总结,高盐污水处理工艺,广义上来讲，高盐污水是指总含盐（以NaCl为标准)质量分数大于1%的污水。2 高盐污水的来源及特点 高盐污水多含有NaCl、NaSO4、CaSO4 等盐类物质，其主要来源于化工厂，石油和天然气的采集加工以及煤化工等行业。高盐污水由于来源不同，所含的有机物盐类物质浓的种类较多，化学性质差异较大。所以在处理时要根据其特点选择合适的处理工艺。,一、高盐污水现状,1 什么是高盐污水,根据各行业产生的高盐污水特点和处理要求，现阶段通常采用的高盐污水处理工艺有离子交换、膜分离

2、、热蒸发和生物处理以及两种处理技术形成的组合工艺等。,二、高盐污水处理工艺,2.1离子交换技术,离子交换是借助于固体离子交换剂中的离子与稀溶液中的离子进行交换。这种交换是一个单元操作过程，在这个过程中主要是溶液中的离子与不溶性聚合物中的反离子之间的交换反应。,这种工艺的主要问题是废水中的固体悬浮物会堵塞树脂而失去效果，离子交换树脂的再生成本高昂且交换下来的废弃物很难处理。离子交换示意图：,2.2膜分离技术,膜分离技术是利用膜对混合物中各组分选择透过性能的差异来分离、提纯和浓缩目标物质的分离技术。膜分离技术发展迅速，种类繁多，目前常用的膜分离技术有超滤、微滤、电渗析以及反渗透。,2.2.1超滤、

3、微滤膜分离技术,超滤、微滤主要用于气、液相微粒、细菌以及其他污染物的截留去除，最小截留分子量可达 801000Dal。超滤、微滤对标准有机物和 NaCl，MgSO4，CaCl2等溶液的截留率最高可达 90%，可以有效去除悬浮物和胶体等相对较大的颗粒物。,2.2.2超滤、微滤膜分离技术,但超滤、微滤膜分离技术的脱盐效果并不理想，其一般只作为料液的澄清、保安过滤、空气除菌、大分子有机物的分离与纯化等。,2.3电渗析与反渗透膜分离技术,(1)电渗析是在直流电的作用下，带电离子透过离子交换膜定向迁移，从水溶液中分离出来，达到提纯的目的。(2)反渗透膜是指在压力的推动下，借助半透膜的截留作用，从溶液中分

4、离出离子，达到提纯的目的。,2.3.1电渗析技术,(1)目前水回收率最高的倒极式电渗析技术是利用自动频繁倒换电极的方式，有效解决了装置持续、稳定运行与频繁结垢的问题。(2)由于倒极式电渗析技术电耗大、处理成本高、操作经验不足、回用水率普遍不高等原因，目前已逐渐被具有节能、处理成本低、规模大、技术成熟等特点的反渗透膜分离技术所取代。,2.3.1常见电渗析技术,1 填充床电渗析（EDI）2 倒极电渗析（EDR)3 液膜电渗析（EDLM)4 双极性膜电渗析（EDMB)5 无隔板电渗析6 高温电渗析7 无极水电渗析8 离子膜电解,2.3.2反渗透膜技术,(1)反渗透膜技术使RO 在PH 较高的条件下，

5、通过两级软化、脱气处理去除了硬度和二氧化碳，提高了硅的结垢极限，有效控制了生物和有机物的污堵，并大大提高了废水回用率（90%）。(2)反渗透膜分离技术也存在着亟待需要解决的膜污染、堵塞、腐蚀、使用寿命短等问题，尤其是当给水TDS 高于6000mg/l 时，其脱盐率会急剧下降。,2.3.3 膜分离技术缺点 膜分离技术的缺点是若废水中有机物浓度高时，膜易被污染，从而导致操作过程难以正常运转。况且吨级废水进行膜处理成本高，企业难以承受。,2.4 热蒸发技术,1 蒸发工艺是现代化工单元操作方法之一即用加热的方法，使溶液中的部分溶剂汽化并得以去除，以提高溶液的浓度，或为溶质析出创造条件2 热蒸发技术主要

6、针对含盐量质量分数在 4%左右（盐以NaCl为标准）左右或更高浓度的含盐废水进行蒸发浓缩的工艺。,热蒸发技术的特点主要表现在以下几1 一般使用物理方法进行蒸发浓缩，有时可见化学法（焚烧、高级氧化等）2 废水处理量普遍不大，有的甚至很小3 处理成本和能耗普遍较高4 固废产生量大，成分复杂，无法有效回收再利用等。,2.4.1热蒸发技术分类,目前常见的热蒸发技术主要有以下几种：1 多效蒸发技术（MED)2 机械压缩再蒸发(MVR)3 膜蒸馏等技术(MD)4 多级闪蒸技术(MSF),1.多效热蒸发技术,(1)多效蒸发是让加热后的盐水在多个串联的蒸发器中蒸发，前一个蒸发器蒸发出来的蒸汽作为下一蒸发器的热

7、源并冷凝成为淡水。(2)在污水处理上，多效蒸发主要适用于高盐份、高有机物含量废水的单独处理，同时配合膜技术实现全范围的“零排放”工艺。,1 污水经过热解后，难降解有机物结构被改变，可生化性大大提高，降低后续处理工艺负荷；2 污水水与盐分分离比较彻底，冷凝后的冷却液含盐量降低到对微生物不会产生抑制作用的程度；3 盐结晶后可以回收利用或者直接出售，回收成本，提高资源利用率；4 蒸汽中的热量多次重复利用，减少蒸汽用量，降低处理成本；5 多效蒸发脱盐可实现全过程自动化运行，调试完成后，运行管理难度小、运行效果稳定，效率更高。,多效热蒸发技术特点,2.机械压缩再蒸发技术,利用高能效蒸汽压缩机压缩蒸发系统

8、产生的二次蒸汽，提高二次蒸汽的热焓，并将二次蒸汽导入原蒸发系统作为热源循环使用.该技术大幅度降低了蒸发器生蒸汽的消耗量，补充的生蒸汽也仅用于系统热损失和进出料温差所需热焓的补充，节能效果相当于十效蒸发系统，是目前国际上应用较为广泛和先进的蒸发器技术。,3.膜蒸馏（MD）技术,膜蒸馏是一种以蒸汽压差为推动力的新型分离技术，即通过冷、热侧相变过程，实现混合物分离或提纯。与传统蒸馏方法和其他膜分离技术相比，该技术具有运行压力低、运行温度低、分离效率高等优点，可充分利用太阳能、废热和余热等作为热源。根据膜下游侧冷凝方式的不同，膜蒸馏技术可划分为接触式、空气隙式、气扫式和真空膜蒸馏四种形式.近些年来，膜

9、蒸馏技术得到了一定程度的发展，但仍然存在着与膜分离技术相同的问题，如：膜污染、结垢堵塞等，应用领域还不是很广泛，可商业化运行的技术难题仍需进一步解决。,4.膜分离与热蒸发组合,随着国家及地方针对煤化工废水排放的环保政策与要求的不断深化，高盐水处理的工艺组合技术得到了较快的发展与研究，正向多样化、可协同处理的成熟路线稳步发展。该组合工艺最大的优点在于工艺的选择性多，水质适应性好，可根据脱盐规模大小、水质要求、地理气候条件、技术与安全性、投资来源与管理体制等实际条件形成不同的处理方法。该工艺主要采用了石灰石软化、超滤、反渗透、热蒸发组合技术。其中，石灰石软化预处理工艺增加了 PAM 加药系统、高效

10、沉淀器、中和池及二次过滤系统，可进一步提高析出盐分的絮凝、沉降与分离，并具有一定程度的 CODcr 去除能力。超滤与反渗透的工艺组合是目前普遍采用的除盐技术，处理效果明显，运行较为稳定，适用于 TDS6000mg/l 的含盐废水的再处理、再利用，回用水率可达 70%以上，膜使用寿命可达 3 年。外排的浓盐水可通过 DM（蝶式振动膜）装置进行回收再利用，其最大优势在于膜污染控制效果好、水质适应性强、能耗较低，污水回收率最高可达 85%以上，并同时设置了机械压缩再蒸发系统盐分离器，使盐水得以完全分离，达到“近零排放”的处理需求。,2.5 生物处理工艺,废水的生物处理是指利用自然界广泛存在的大量微生

11、物氧化、分解、吸附废水中有机物从而净化废水的方法。生物降解不仅能氧化分解一般的有机物并将其转化为稳定的无机物，而且还具有转化有毒有害有机污染物的能力，是有机化合物在自然界中去除和再循环的重要途径和方式.微生物用于降解、转化物质有如下优势:个体小，比表面积大，代谢速率块;种类繁多，分布广泛，代谢类型多样;降解酶专一性强，且很多酶是在污染物的诱导下产生的;微生物繁殖快，易变异，适应性强等。这些特点使得微生物在降解、转化物质方面有着巨大的潜力，因此生物技术成为了研究重点，被国内外研究者广泛应用于高盐有机废水处理工艺之中，并取得了很大的研究进展。,三、高盐污水处理装置设计,3.1 高盐污水处理的主要问

12、题 现阶段高盐污水处理较以往取得了很大的进步，但仍然存在着以下几个方面的问题：1 膜及蒸发系统污堵与腐蚀问题的解决。引起膜及蒸发系统污堵和腐蚀的主要原因是胶体物质、微生物及无机盐分别在膜表面进行沉积、生长、结晶以及高浓度氯离子和低 PH 值水质所致。虽然目前也采取了一些控制手段，但从根本上解决此类问题的方法还不成熟，绝大部分尚处于研究阶段。,2 技术应用生产成本的控制。不论是膜分离技术还是热蒸发技术，都存在着高投入、高消耗、高能耗的突出问题，高盐水处理的经济代价是巨大的。可以简单地说：目前解决高盐水排放的方法主要是以较多的能源消耗换取污染物的减排。因此，使高盐水处理系统能够真正运行下去，必须考

13、虑其运行成本。据有关资料显示，因其盐分高低等特点，处理 1m3高盐水的综合成本约在 520 元不等。3 固体废弃物“三化”（减量化、资源化、无害化）问题的解决。高盐水的“零排放”只是把溶解在废水中的污染物进一步进行了浓缩，并以固体的形式从系统中转化出来。整个工艺过程中，污染物并没有得到减量化处理，而是把污染物从一种形态转化为另一种形态。由于盐分的复杂性，分离较为困难，产生的固体废弃物的危险特性也尚无明确论证，处置方法不当，将会造成二次污染，这些问题仍需进一步进行确认。,本次设计的以?%NaCl污水为例，污水的PH值约为68，污水COD为?ppm。处理量约为 t/h.根据高盐污水的特性，工艺设计

14、按照多效蒸发器进行改良设计，效数为四，即四效蒸发器改良装置。,3.2 处理对象及工艺,3.3 处理效果3.4 处理成本,3.5 高盐污水处理装置设计 3.5.1 装置的机构设计,蒸发量Q=？kg/h（每小时蒸发水分300kg）实际蒸气耗量Q=？kg/h（进气压力0.30.4MPa）一效蒸发器换热面积S=m2，真空度P=-MPa 二效蒸发器换热面积S=m2，真空度P=-MPa 三效蒸发器换热面积S=m2，真空度P=-MPa 四效蒸发器换热面积S=m2，真空度P=-MPa 循环冷却水耗量Q=？t/h；冷凝冷却面积A=m2 机组总 功率P=？kW；机组占地面积为长m宽m高m。,3.5.2 装置的控制

15、部分设计,3.5.3 处理装置的防腐 整套装置在运行过程中长时间与腐蚀性溶液接触，腐蚀情况较严重。所以在设计多效蒸发器改良装置时，应尽可能的选用耐腐蚀耐高温材料，以下是设计时可考虑的材料：1 为保证蒸发器本体部分可耐120以内 酸、碱、盐溶液的腐蚀，蒸发器主体部分选用碳钢重防腐2 加热器选用Ta1钛管3 蛇形冷凝器列管选用316L不锈钢,4 出盐螺杆泵选用 316L不锈钢材质5 回收水罐及闪蒸罐选用碳钢涂防腐涂料6 工艺管道、管件、阀门选用316L不锈钢7 析盐罐选用碳钢重防腐 尽管设计时已经充分考虑到了防腐防垢和耐高温，但是但是并不能避免腐蚀，尚存在设备使用寿命较短的问题，在使用时需要及时更换出现腐蚀的部件。,四 装置其他影响因素分析 4.1 能耗 4.2 运行维护,4.3 占地面积,五 总结 高含盐废水必须经过适当处理后才能回归环境。实践证明，传统的废水处理方法并不适宜处理高含盐废 水。在众多的高含盐废水处理技术中，三效蒸发器脱盐 法具有技术成熟、可处理废水范围广、占地面积小、处 理速度快、节能等优点，在国内具有较大的发展前景。虽然，三效蒸发器存在着处理成本高、设备使用寿命 短、需要蒸气量大等缺点，但是随着技术的进一步发 展，该技术在高含盐废水处理领域中的应用会进一步 扩大。,