光纖廠煙氣洗滌廢水零排放技術(shù)
光纖廠煙氣洗滌廢水由于含有高濃度的溶解性離子鹽分，如未經(jīng)處理直接排放到水環(huán)境中，一方面會(huì)對(duì)水體環(huán)境造成不良影響和破壞，另一方面大量有毒有害的物質(zhì)會(huì)危害人類的身體健康。隨著國(guó)家“水十條”的頒布，將強(qiáng)化各類水污染的治理力度，提出最嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。隨著工業(yè)廢水處理的發(fā)展，高鹽廢水越來(lái)越多，成分越來(lái)越復(fù)雜，濃度越來(lái)越高，因此對(duì)高鹽廢水的零排放處理已經(jīng)迫在眉睫，急需探索高效的高鹽廢水零排放處理技術(shù)。
故本文以某光纖廠為例，提出一種以“管式膜+結(jié)晶蒸發(fā)”為核心的煙氣洗滌廢水零排放技術(shù)，探討煙氣洗滌廢水的零排放工藝。
1、工程概況
1.1 水量水質(zhì)情況
該工業(yè)園區(qū)主要是生產(chǎn)光纖產(chǎn)品，在生產(chǎn)光纖過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量含氯粉塵，粉塵通過(guò)收集后采用濕法除塵后達(dá)標(biāo)外排。濕法除塵產(chǎn)生的廢水其特點(diǎn)是氯化物含量高，水體中的含鹽量達(dá)到6.9%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，同時(shí)廢水中含有大量的二氧化硅等固體懸浮物。
煙氣洗滌廢水一般會(huì)進(jìn)行混凝沉淀過(guò)濾等預(yù)處理，去除廢水中懸浮物及二氧化硅等污染物，保證預(yù)處理出水和生產(chǎn)新水勾兌后，可以達(dá)到濕法除塵系統(tǒng)的用水指標(biāo)。但預(yù)處理僅能去除廢水中的懸浮物、二氧化硅等污染物，并不能降低水體中的鹽含量，為防止系統(tǒng)中鹽含量的循環(huán)累積，少部分的預(yù)處理出水會(huì)排至廢水零排放系統(tǒng)，這樣既可以保證了濕法除塵系統(tǒng)的穩(wěn)定性，也可以減少末端廢水的產(chǎn)生量和廢水零排放系統(tǒng)的投資。該工業(yè)園區(qū)的“零排放”廢水為煙氣洗滌廢水經(jīng)預(yù)處理濃縮后的高含鹽廢水，排放量為20m3/h，水質(zhì)情況見(jiàn)表1。
由表1可知，水質(zhì)中氯、鈉等離子含量比較高，這種廢水中含有極高的鹽分，被稱之為高鹽廢水。高鹽廢水是指含有機(jī)物和至少3.5%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的總?cè)芙庑怨腆w物(TDS)的廢水，同時(shí)水中還含有硫酸根、硅離子、氟離子以及硬度等污染物。高鹽廢水結(jié)晶之前通常會(huì)進(jìn)行深度軟化過(guò)濾等預(yù)處理，保證結(jié)晶系統(tǒng)的進(jìn)水水質(zhì)，防止水體中硬度、氟離子等對(duì)結(jié)晶設(shè)備產(chǎn)生結(jié)垢腐蝕等影響。高鹽廢水經(jīng)深度軟化過(guò)濾后，其產(chǎn)水進(jìn)入結(jié)晶系統(tǒng)，生成的固體鹽外運(yùn)，從而實(shí)現(xiàn)濕法除塵廢水的零排放。
1.2 煙氣洗滌廢水處理工藝流程
在生產(chǎn)光纖過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量含氯粉塵，經(jīng)洗滌后產(chǎn)生的廢水含有大量的鹽分及二氧化硅等易結(jié)垢離子，通常，這種煙氣洗滌廢水處理系統(tǒng)采用中和+絮凝+沉淀+過(guò)濾澄清等常規(guī)物化處理工藝，但廢水中的含鹽量沒(méi)有明顯降低，處理后無(wú)法回用，本工程采用“管式膜+結(jié)晶蒸發(fā)”的工藝處理。其工藝流程圖詳見(jiàn)圖1。
1.3 工藝總述
考慮到鹽分通過(guò)混凝沉淀等預(yù)處理工藝無(wú)法去除或降低，為防止鹽分的循環(huán)累積，小部分煙氣洗滌廢水排至零排放系統(tǒng)。煙氣洗滌廢水由泵提升至管式膜(TMF)系統(tǒng)，本系統(tǒng)采用化學(xué)藥劑軟化+TMF膜過(guò)濾的軟化處理工藝，流程大大縮短。經(jīng)一次性加藥反應(yīng)后，通過(guò)TFM過(guò)濾分離可將鈣、鎂、鋇、鍶和二氧化硅這些無(wú)機(jī)致垢成分降至極低的程度，有效保護(hù)后續(xù)的回收單元，并大大提高其回收率。管式膜(TMF)取代沉淀池做固液分離和向后端回收系統(tǒng)輸送合格進(jìn)水的雙重功能。
管式膜(TMF)出水經(jīng)泵提升至結(jié)晶蒸發(fā)系統(tǒng)，本工程采用機(jī)械再壓縮蒸發(fā)技術(shù)(MVR)，與多效強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)(MED)技術(shù)相比，MVR技術(shù)占地面積更小、效率高，更適于作脫硫除塵廢水零排放技術(shù)。本工程為了降低設(shè)備投資，將系統(tǒng)設(shè)計(jì)為兩段蒸發(fā)，第一段降膜蒸發(fā)濃縮部分和第二段強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶部分，結(jié)晶分離器的物料經(jīng)泵提升至稠厚器，增稠后的物料喂料給離心機(jī)，進(jìn)行固液分離。
1.4 主要構(gòu)筑物及設(shè)備參數(shù)
1.4.1 管式膜系統(tǒng)
原水池為地下式水池，內(nèi)做防腐，保證高鹽廢水的停留時(shí)間不少于2小時(shí)，經(jīng)泵提升至管式膜系統(tǒng)。廢水流入反應(yīng)槽，在第一反應(yīng)槽內(nèi)添加堿液，進(jìn)行pH粗調(diào)，形成鈣硬和鎂硬等沉淀物，同時(shí)為防止水體中微生物的滋生，在夏季投加一定的次氯酸鈉殺菌劑。廢水流入第二反應(yīng)槽，繼續(xù)添加液堿，對(duì)pH進(jìn)行精調(diào)，使除硬反應(yīng)更加完全。經(jīng)反應(yīng)后的水及水體中的算懸浮物溢流到濃縮槽內(nèi)，用循環(huán)泵輸送到管式膜進(jìn)行固液分離。大流量的廢水在濃縮槽和管式膜之間循環(huán)，部分膜透過(guò)水送至過(guò)濾水槽儲(chǔ)存，將pH回調(diào)到中性之后進(jìn)入結(jié)晶系統(tǒng)。主要工藝設(shè)備如下：
(1)原水泵：2臺(tái)，1用1備，Q=25m3/h，H=20m，N=15kW，過(guò)流材質(zhì)襯氟。
(2)反應(yīng)槽1：1座，材質(zhì)FRP，V=12.7m3，配套一臺(tái)攪拌機(jī)。
(3)反應(yīng)槽2：1座，材質(zhì)FRP，V=12.7m3，配套一臺(tái)攪拌機(jī)。
(4)濃縮槽3：1座，材質(zhì)FRP，V=30m3，配套一臺(tái)攪拌機(jī)。
(5)循環(huán)泵：4臺(tái)，3用1備，Q=125m3/h，H=45m，N=30kW，過(guò)流材質(zhì)襯氟。
(6)管式膜(TMF)：1套，膜型號(hào)為TUF-612，總共36支膜元件，設(shè)計(jì)通量158LMH，總膜面積153m3，膜孔徑為0.05微米。分成4列，每列9只膜元件串聯(lián)。各列可以完全獨(dú)立的運(yùn)行，反洗和化學(xué)清洗。
(7)過(guò)濾水槽：2臺(tái)，材質(zhì)HDPE，V=20m3。
(8)清洗設(shè)備：1套，含清洗水箱V=2m3，2臺(tái)；清洗水泵1臺(tái)，Q=20m3/h，H=25m，N=5.5kW。
(9)加藥設(shè)備：主要是石灰加藥設(shè)備、純堿加藥設(shè)備、鹽酸加藥設(shè)備、堿加藥設(shè)備、氯化鎂加藥設(shè)備各1套。
1.4.2 污泥處理系統(tǒng)
管式膜產(chǎn)生一定量的污泥，這部分污泥、經(jīng)過(guò)板框壓濾機(jī)脫水之后，脫水泥餅外送處理，脫離水則回流到系統(tǒng)前端再次處理。主要工藝設(shè)備如下：
(1)污泥移送泵：1臺(tái)，Q=4.5m3/h，H=25m，金屬氣動(dòng)隔膜泵。
(2)污泥儲(chǔ)槽：1座，材質(zhì)FRP，V=5m3，配套一臺(tái)攪拌機(jī)。
(3)污泥供給泵：2臺(tái)，1用1備，Q=4m3/h，H=60m，金屬氣動(dòng)隔膜泵。
(4)高壓壓濾機(jī)：1臺(tái)，過(guò)濾面積60m2。
1.4.3 結(jié)晶蒸發(fā)系統(tǒng)
管式膜系統(tǒng)出水經(jīng)泵提升至結(jié)晶蒸發(fā)系統(tǒng)，在本系統(tǒng)中廢水經(jīng)蒸餾水預(yù)熱器換熱升溫后，泵送入降膜蒸發(fā)器內(nèi)進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，降膜蒸發(fā)器由于其處理水量大、換熱系數(shù)高的特點(diǎn)，適宜作為廢水的前濃縮。經(jīng)過(guò)濃縮后的料液用泵送至強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器內(nèi)，強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器的特點(diǎn)是循環(huán)量大，不易結(jié)疤，不易堵管，非常適合結(jié)晶出鹽。結(jié)晶之后的漿液由蒸發(fā)結(jié)晶器下部排出，通過(guò)出料泵送至稠厚器內(nèi)進(jìn)一步增稠，增稠后的物料喂料給離心機(jī)，進(jìn)行固液分離，達(dá)到廢水零排放結(jié)晶除鹽的作用。主要設(shè)備如下：
(1)進(jìn)料泵：2臺(tái)，1用1備，Q=35m3/h，H=30m，襯氟泵。
(2)降膜循環(huán)蒸發(fā)器：1臺(tái)，換熱面積約1240m2，殼程：316L；管程：鈦2；管板：316L-鈦2復(fù)合板；封頭：316L-鈦2復(fù)合板。
(3)降膜分離器：1臺(tái)，直徑：3200mm，內(nèi)部設(shè)有旋流板除沫器+絲網(wǎng)除沫器(2507)。
(4)強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器：2臺(tái)，換熱面積：約625m2，殼程：316L；管程：鈦2；管板：316L-鈦2復(fù)合板；封頭：316L-鈦2復(fù)合板。
(5)結(jié)晶分離器：1臺(tái)，直徑：3000mm，材質(zhì)2507。
(6)稠厚器：1臺(tái)，直徑：1900mm，材質(zhì)2507，配攪拌機(jī)。
(7)離心式蒸汽壓縮機(jī)：2臺(tái)，質(zhì)量流量：24000kg/h，材質(zhì)2507，進(jìn)口溫度70℃，溫升8℃。
(8)離心機(jī)：1臺(tái)，產(chǎn)鹽量：2000kg/h。
2、運(yùn)行效果
該煙氣洗滌廢水零排放工程自2019年正式投入運(yùn)行以來(lái)，各處理工藝運(yùn)行良好，每天處理除塵廢水約500t，終產(chǎn)物為固態(tài)鹽，做到廠區(qū)廢水的零排放。
由表2可知，壓縮機(jī)1和壓縮機(jī)2的串聯(lián)，可有效保證再利用蒸汽的溫升，蒸汽溫度在91℃以上的概率為73%，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)蒸發(fā)后的二次蒸汽再壓縮以提高其焓值，再次作為熱源加熱物料，大大降低蒸汽的用量，實(shí)現(xiàn)熱能的有效利用，能耗較低。離心機(jī)的進(jìn)料流量維持在20m3/h以上，說(shuō)明該系統(tǒng)的實(shí)際處理能力滿足設(shè)計(jì)規(guī)模，處理工藝采用管式膜+蒸發(fā)系統(tǒng)(MVR)，最終產(chǎn)鹽，實(shí)現(xiàn)廢水的零排放，獲得了良好的社會(huì)效益。
3、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析
該工程總投資約3000萬(wàn)元左右，廢水處理成鹽的運(yùn)行成本約為：54元/m3，其中電費(fèi)為24元/m3，藥劑費(fèi)為9.5元/m3，自來(lái)水費(fèi)為2.3元/m3，蒸汽費(fèi)為14元/m3，純水費(fèi)用為0.3元/m3，其他費(fèi)用為3.9元/m3。按一年運(yùn)行365天計(jì)，每年可減少18.25萬(wàn)t的外排廢水量，由于與業(yè)主簽訂的運(yùn)行成本60元/m3，具有顯著的環(huán)境效益和社會(huì)效益。
4、結(jié)論
(1)采用“管式膜(TMF)+結(jié)晶蒸發(fā)(MVR)”的工藝組合處理高含鹽的煙氣洗滌廢水，實(shí)際運(yùn)行工況表明：處理效果好，運(yùn)行穩(wěn)定，縮短傳統(tǒng)工藝流程，設(shè)備集成簡(jiǎn)單，運(yùn)行維護(hù)方便，達(dá)到了工程預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
(2)該工程的成功實(shí)施解決了光纖廠高含鹽煙氣洗滌廢水的排放，達(dá)到污水的零排放，每年可減少18.25萬(wàn)t的外排廢水量。該項(xiàng)目技術(shù)經(jīng)濟(jì)處于國(guó)內(nèi)高鹽廢水零排放處理領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，在取得顯著經(jīng)濟(jì)、環(huán)保效益的同時(shí)，也為國(guó)家光纖類企業(yè)類似工程樹(shù)立典范，具有良好的示范作用。（來(lái)源：中冶京誠(chéng)工程技術(shù)有限公司水務(wù)工程事業(yè)部）