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高盐废水零排放工艺的设计及应用

高盐废水零排放工艺的设计及应用

01 高盐废水水质情况 高盐废水指的是和常规居民用水以及地表水相比盐度出现明显过高的废水，高盐废水大多是一些工业企业中排放的废水。 在对某工业企业排放的高盐废水进行检测后发现，废水液体中的盐分比率达到了1%以上，除了盐分之外，废水中还包括了比较多的有机重金属物质、油类，以及一些具有很强放射性和危害性的物质。另外，高盐废水中的TDS较高，成分包括了NaCl,Na2SO4，同时COD和色度都比较高，并且含有一些杂质离子，比如，Mg2+、Ca2+和NH4+等。 02 高盐废水零排放的工艺设计 2.1 混盐工艺技术 在高盐废水零排放工艺设计中的混盐工艺也是一种常用的处理技术。这种工艺技术利用超滤、蒸发结晶和混盐干燥的技术方式，将高盐废水进行了处理，并且得到了混盐和冷凝水。 第一，要借助于超滤膜来对高盐废水进行简单的处理。此项工艺借助于超滤膜两侧的压力差来作为动力，利用机械筛分的原理使溶液和物质进行分离。因为超滤膜孔径非常小，可以将废水中的悬浮物和一些大分子物质清除出去。进入到超滤组件中的废水在超滤膜两侧压力的影响下，液体从超滤膜流出后形成超滤液体，另外一部分液体则作为浓缩液体流出去。在进行超滤处理的过程中，主要呈现出了一个相对稳定和平衡的状态，这也就保障了超滤环节开展的效率和质量。另外，在用超滤膜过滤高盐废水的过程中，一些分子比较大的物质会被清除，比如，总硅、悬浮物质等等；剩余的小分子物质和盐随废水被引入到下一个环节的蒸发结晶环节中，从而实现95%的回收。 第二，在蒸发结晶环境中，主要的工作任务是开展混盐蒸发结晶处理，因为高盐废水中有着含量比较高的COD，超滤膜并不能将所有的有机物质清除干净，蒸发结晶时易形成气泡，需添加消泡剂确保蒸发工艺继续实施，受到有机物质的影响提高溶液的沸点，如果抑制保持在沸腾的情况下，蒸发率会大打折扣甚至停止蒸发。所以，有机物质会对混盐蒸发结晶处理产生一些不良影响。在蒸发结晶处理后，硫酸钠和氯化钠等物质将会被实施干燥处理，最后形成固态的混盐。此时，企业就需要对这些混盐进行包装处理，准备二次利用。这种高盐废水零排放处理技术的运用，提高了高盐废水的利用率，同时也将其中一些有利物质进行了处理，得到了一些废物固态混盐，但是，这种技术并没有真正的实现零排放，需要对混盐工艺技术进行创新研发。 2.2 分盐工艺设计 分盐工艺是在混盐工艺的基础上来将固态废物混盐进行充分分离形成单质的结晶盐，也就是纯度达到标准的无机盐，同时废水达到初级再生水的水质要求。这样水和结晶盐都可以得到重复利用，真正达到高盐废水的零排放目标。以特定煤化工高盐废水为例分盐工艺设计方案，具体工艺流程为：超滤—臭氧氧化—纳滤—蒸发结晶—干燥。 (1）超滤膜预处理。高盐废水通过超滤膜后，悬浮物质、总硅以及大分子物质进行清除；剩余的小分子物质和盐随废水进入到蒸发结晶系统中。在超滤膜工艺中，进水的压力达到1 MPa,pH值可以达到8.5～10左右，系统中还配备独立的清洗系统，清洗作业和超过滤作业可以一同进行。超滤膜后的产水率在95%左右，需要进一步实施臭氧催化氧化处理。 (2）进行臭氧催化氧化处理环节。此环节的主要作用是去除高盐废水中的有机物质，避免后续蒸发结晶过程中出现气泡致使蒸发无法进行的问题。在利用非均相臭氧催化技术的基础上分解没有被降解的有机物质。该系统除以臭氧作为氧化剂直接氧化外，主要还借助了臭氧在固态化催化剂表面会产生羟基自由基的方式来对有机物质进行清除，实现氧化，在此过程中，氧化还原电位可以达到2.8 V以上，可以实现很好的氧化作用，可以把废水中的难以降解的有机物质进行彻底性的降解。在臭氧催化氧化工艺实施的过程中，主要分为四个流程，第一为调节池工艺流程，第二为一级臭氧催化氧化工艺流程，第三为二级臭氧催化氧化工艺流程，第四为产水释放池工艺流程。经过此过程，产水COD浓度可降低到100 mg/L以下，COD总去除率达到80%左右，色度小于10倍。 (3）纳滤膜系统处理。现阶段常用的分盐工艺包括了热盐分盐技术，以及纳滤分盐技术。热盐分盐技术是借助于变温结晶的优势进行分盐的；纳滤分盐技术借助的是纳滤膜中选择截留的优势，以及对无机盐的分离提取来进行分盐处理的。比如，在一些煤炭化工废水中，阴离子通常以氯离子和硫酸根离子为主，一价阳离子则以钠离子为主。在臭氧催化氧化工艺处理之后的产水进入纳滤膜环节，将分离后的Na2SO4和NaCl进行处理。在此过程中，发挥最为重要作用的是一种半透明的膜，这个膜可以对二价盐进行选择性的截留，这样可以将二价盐和一价盐分离开来。同时，借助于纳滤膜来把盐分含量比较高的水分为纳滤浓水和产水，其中产水以氯化钠为主，浓水以硫酸钠为主。 (4）氯化钠和硫酸钠结晶处理。在进行纳滤膜处理之后，下个环节为氯化钠和硫酸钠结晶处理，提取氯化钠和硫酸钠的结晶。因为产水的水量比较大，所以，需要进行三效蒸发的方式来将溶液蒸发掉，获取结晶，形成氯化钠结晶，在此环节中，母液排出进入到原水中，以此来提高氯化钠晶体的纯度；而剩余的冷凝水在离子检测后对其进行利用。 (5）结晶盐干燥处理。在硫酸钠和氯化钠结晶盐获取后，还要对其进行干燥处理，在进入到各自干燥器之后，利用真空靶式干燥机对硫酸钠和氯化钠结晶进行处理，在高真空排气处理及蒸汽夹套间接加热物料的方式来获取单质结晶盐，在此过程中，要对温度进行控制，温度不能过高，如果温度过高，被氧化的物料容易产生粉末。结晶盐从干燥机的上方中间加入，利用耙齿的搅拌作用，以及蒸汽间接加热的方式来将物料中的水分进行汽化，之后由真空泵将汽化后的水分抽出，实现结晶盐干燥的目的。 经过高盐废水零排放工艺处理之后，结晶盐和冷凝水的水质要达到工业使用标准。如表2所示，硫酸钠结晶盐和氯化钠结晶盐中的各种物质要符合相关指标，这样才可以投入到工业使用中。 03 结语 综上所述，高盐废水是工业企业排放的一种工业废水，对自然环境会产生非常大的影响，因此，需要对高盐废水进行处理，以此来保护自然环境。高盐废水零排放工艺技术在很多工业企业中得到了广泛的应用。在零排放理念的应用下，高盐废水零排放处理理念可以更好的实现结晶盐的回收利用，其中主要是利用分盐工艺的方式来开展。本文对高盐废水零排放工艺设计应用特别是混盐工艺技术和分盐工艺技术的实施流程等进行了分析探讨，以此来实现高盐废水的零排放处理。  

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2023

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离心机专题介绍 | 卧式活塞推料离心机

离心机专题介绍 | 卧式活塞推料离心机

卧式活塞推料离心机是一种自动操作、连续运转，脉动卸料的过滤式离心机，在全速下完成进料、分离、滤饼洗涤、甩干和卸料等工序。卧式活塞推料离心机与刮刀卸料离心机结构的最大差别是卸料形式，活塞推料离心机的卸料是由活塞的往复运动来完成的。   工作原理   01 转鼓全速运转后，悬浮液通过进料管进入装在推料盘上的圆锥形布料斗中,在离心力的作用下，悬浮液经布料斗均匀地进入转鼓中，滤液经筛网网隙和转鼓壁上的过滤孔甩出转鼓外，固相被截留在筛网上形成圆筒状滤饼层。推料盘借助于液压系统控制做往复运动，当推料盘向前移动时，滤饼层被向前推移一段距离，推料盘向后移动后，空出的筛网上又形成新的滤饼层，因推料盘不停的往复运动，滤饼层则被不断地沿转鼓壁轴向向前推移，最后被推出转鼓。经机壳的出渣口排出。而液相则被收集在机壳内，通过机壳底部或侧面的排液口排出。 如果滤饼需要在机内洗涤，洗涤液可通过洗涤液管或其他的冲洗设备连续喷在滤饼层上，洗涤液连同分离液由排液口一同排出。     结构类型和操作方式   02 卧式活塞推料离心机的结构类型可分为：卧式单级活塞推料离心机、卧式双级活塞推料离心机和卧式柱/锥型双级活塞推料离心机等。 为提高活塞推料离心机的分离效果，必须保证被分离物料在转鼓内的停留时间，因此单级活塞推料离心机的转鼓应具有足够的长度。但是随着转鼓长度的增加，推动滤饼层的阻力也增加，而且往往会因滤饼层的厚度不够而使物料起拱或堆积，进而破坏滤饼的分离、洗涤和正常卸料。为不使滤饼层产生上述现象，必须在增加转鼓长度的同时，保证滤饼层的厚度，但这会降低离心机的脱水和洗涤效果，因此转鼓长度不能无限度地增加。 卧式双级活塞推料离心机由于具有双级转鼓，每级转鼓可以缩短，而两级转鼓的总长又大于单级活塞推料离心机的转鼓长度。因此在保证有同样的滤饼停留时间时，滤饼层又可以相应减薄，而滤饼从上一级转鼓被推送到下一级转鼓时又得以翻松，有利于改善分离，脱水和洗涤效果。卧式双级活塞推料离心机可以有效提高离心机的分离因数，提高过滤推动力。卧式双级活塞推料离心机较卧式单级活塞推料离心机具有适应范围广，滤饼含湿量低，洗涤充分，单位能耗低等优点。 卧式柱/锥双级活塞推料离心机的小转鼓为圆柱形，大转鼓即二级转鼓为柱/锥形。当滤饼在一级转鼓脱掉部分水进入二级柱/锥转鼓时，不但得到翻松，而且当滤饼进入二级转鼓的锥体部分后,随着半径的增大，滤饼层越来越薄，脱水效果更好。物料在这种离心机的分离过程中可实现分离、脱水、再脱水，故选用卧式柱/锥双级活塞推料离心机分离液固两相混合物时，不但最终滤饼含湿率较普通双级活塞推料离心机要低2%~4%,而且产量可提高20%~30%，也相应降低了单位产量的能耗。     机型选用原则   03 ①在确定选用过滤离心机的条件下，如果要求连续操作，产量较大，宜选用卧式活塞推料离心机。 ②悬浮液的质量分数为30%~80%的物料可选用卧式活塞推料离心机。悬浮液中固体含量越高，生产能力越大。在实际生产中，浓度低的物料可采用预增浓设备，如旋液分离器、沉淀池、稠厚器或在活塞推料离心机本身增设预增浓装置，以适应卧式活塞推料离心机的分离要求。 ③卧式活塞推料离心机所处理物料的固相颗粒尺寸越大越好，且要求晶体颗粒具有一定形状，在离心力作用下，能保持足够的排液通道。卧式活塞推料离心机要求物料晶体颗粒平均粒径应大于180μm，且料液黏度小于0.1Pa·S。对滤饼含湿率或滤饼的洗涤有较高要求时，可选用卧式双级活塞推料离心机或柱/锥双级活塞推料离心机。 ④卧式活塞推料离心机晶体破碎的可能性较大，对于晶体颗粒度和外形有严格要求的产品，选用本设备时应谨慎考虑。 ⑤卧式活塞推料离心机对滤饼的强度有一定的要求。当滤饼层固结强度不够时，会引起滤饼隆起和堆积，导致设备不能正常运转。 ⑥双级活塞推料离心机适用于分离中等粒径的结晶状或短纤维状的悬浮液，尤其适合在机内洗涤的物料。卧式双级活塞推料离心机对物料的要求没有单级活塞推料离心机严格，但要求进料浓度稳定，进料均匀，固相平均粒度为0.1~3mm。   ⑦卧式柱/锥双级活塞推料离心机适用于分离普通卧式双级活塞推料离心机所分离的物料,也适用于分离细颗粒的结晶体,对进料浓度和温度的要求与卧式单级、双级活塞推料离心机相同。  

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2023

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全面解析反渗透膜污染分析及解决办法

全面解析反渗透膜污染分析及解决办法

一、反渗透膜污染 １、反渗透膜膜性能的损坏，而造成膜污染 （1）聚酯材料增强无纺布，约120μm厚；（2）聚砜材料多孔中间支撑层，约40μm厚；（3）聚酰胺材料超薄分离层，约0.2μm厚。 根据其性能结构，如渗透膜膜性能损坏有可能有以下几点原因： （1）新反渗透膜的保养不规范；（2）保养符合要求下，贮存时间超出1年；（3）停运状态下，反渗透膜保养不规范；（4）环境温度在5℃以下；（5）系统在高压状态下运行；（6）关机时的操作不当。   ２、水质变化频繁而造成膜污染 原水水质同设计时的水质有变化，使预处理负荷加大，由于进水中含无机物、有机物、微生物、粒状物和胶体等杂质增多，因此膜污染机率增大。   ３、清洗不及时与清洗方法不正确而造成膜污染 在使用过程中，膜除了性能的正常衰减外，清洗不及时与清洗方法不正确也是导致膜污染严重的一个重要因素。   ４、没有正确投加药剂 复合聚酰胺膜在使用中，因为聚酰胺膜耐余氯性差，在使用中没有正确投加氯等消毒剂，加上用户对微生物的预防重视不够，容易导致微生物的污染。   ５、膜表面磨损 膜元件被异物堵塞或膜表面受到磨损(如沙粒等)，此种情况要用探测法探测系统内元件,找到已经损坏元件,改造预处理,更换膜元件   二、反渗透膜污染的现象 在反渗透操作过程中，由于膜的选择透过性，使得某些溶质在膜面附近发生积聚，从而发生膜污堵现象。 常见的污堵征兆有以下几种：一种是生物污堵(症状逐渐出现)有机沉积物主要是活的或死的微生物、碳氢化合物衍生物、天然有机聚合体以及所有含碳物质。最初表现为脱盐率上升、压降升高和产水降低。再有就是胶体污堵(症状逐渐出现)膜分离过程中，金属离子的浓缩及溶液PH值的变化，都有可能是金属氢氧化物(主要以Fe(OH)3为代表)沉积，造成污堵。最初表现为脱盐率的轻微降低，并逐步增大，最后压降升高和产水降低。还有是颗粒物污堵反渗透系统在运行过程中，如果保安过滤器出现问题，会导致颗粒物进入系统，造成膜的颗粒物污堵。   最初表现为浓水流速增加，脱盐率在初期变化不大，产水量逐渐降低，系统压降升高很快。最后常见的还有化学结垢(症状很快出现)当给水含有较高的Ca2+、Mg2+、HCO3-、CO32-、SO42-等离子时，会产生CaCO3、CaSO4、MgCO3等垢沉积在膜表面上。其表现为脱盐率下降，特别在最后一段十分明显，以及产水量下降。   膜污染是导致膜渗透流量下降的主要原因。包括膜的孔道和大分子溶质堵塞引起膜过滤阻力增加；溶质在孔内壁吸附；膜面形成凝胶层增加传质阻力。组分在膜孔中沉积，将造成膜孔减小甚至堵塞，实际上减小了膜的有效面积。组分在膜表面沉积形成的污染层所产生的额外阻力可能远大于膜本身的阻力，而使渗透流量与膜本身的渗透性无关。这种影响是不可逆的，污染程度同膜材料、保留液中溶剂以及大分子溶质的浓度、性质、溶液的pH值、离子强度、电荷组成、温度和操作压力等有关，污染严重时能使膜通量下降80%以上。   在系统运行中，膜的污染是一个十分棘手的问题，它的出现造成了反渗透装置去除率和透水量、膜通量的大幅度下降，同时增加了各段的操作压力，促使运行和操作成本升高，严重影响着膜的使用寿命及反渗透技术的开发与利用。   三、解决办法 １、完善预处理 对于每一套膜装置，人们都希望它最大限度的发挥作用，希望有最高的脱盐率，最大的透水量和尽可能长的寿命，要达到上述三点，供水水质是至关重要的，因此进入 膜装置的原水必须有良好的预处理。合理的预处理对反渗透装置长期安全运行是十分重要的。有了满足反渗透进水水质要求的预处理，就可以确保产水流量维持稳 定；脱盐率维持在某一值上的时间长；产品水回收率可以不变；运行费用达到最低；膜使用寿命较长等。具体来说，反渗透预处理是为了做到：（1）防止膜表面上污染，即防止悬浮杂质、微生物、胶体物质等附着在膜表面上或污堵膜元件水流通道。（2）防止膜表面上结垢。反渗透装置运行中，由于水的浓缩，有一些难溶盐 沉积在膜表面上，因此要防止这些难溶盐的生成。（3）确保膜免受机械和化学损伤，以使膜有良好的性能和足够长的使用时间。   ２、对膜进行清洗 尽 管料液经过各种预处理措施，长期使用后膜表面还可能产生沉积和结垢，使膜孔堵塞，产水量下降，因此对污染膜进行定期的清洗是必要的。但反渗透膜系统不能等 到污染很严重后才来清洗，这样将会增加清洗难度，也使清洗步骤增多和清洗时间延长。要正确地把握清洗时机，及时清除污垢。   清洗原则： 了解当地水质特征，对污染物进行化学分析，通过结果分析，来选择最佳的清洗剂和清洗方法，为特定的给水条件下找出最佳方法提供依据；   清洗条件： a. 产品水量比正常时下降5%-10%。 b.为保正产品水量，修正温度后的供水压力增加10%-15%。 c.透过水质电导率(含盐量增加)增加5%-10%。 d.多段RO系统，通过不同段的压降明显增加。   清洗方法： 先进行系统反冲；再进行负压清洗；有必要的情况下进行机械清洗；再进行化学清洗；有条件的可以超声清洗；在线电场清洗是一种很好的方法，便价格昂贵；由于化 学清洗效果比较好，其余方法有些不容易实现，而各供应商提供的药剂虽名称及使用方法不尽相同，但其原理大致相同。如我公司现使用膜清洗剂MC2、MA10。     清洗步骤如下： 清洗单段系统：（1）配置清洗液；（2）低流量输入清洗液；（3）循环；（4）浸泡；（5）高流量水泵循环；（6）冲洗；（7）重启系统。 针对特殊污染物清洗有：清洗硫酸盐垢、清洗碳酸盐垢、清洗铁锰污染、清洗有机物污染等。     三、对膜进行适宜保养 新反渗透膜的保养新的反渗透膜元件通常浸润1%NaHSO3和18%的甘油水溶液后贮存在密封的塑料袋中。在塑料袋不破的情况下，贮存1年左右，也不会影响 其寿命和性能。当塑料袋开口后，应尽快使用，以免因NaHSO3在空气中氧化，对元件产生不良影响。因此膜应尽量在使用前开封。在非生产期内，反渗透系统 的保养就是一个比较重要的问题。可按以下方法进行。   （1）系统短期内停运（1-3天）：停运前，先对系统进行低压（0.2-0.4MPa），大流量（约等于系统的产水量）冲洗，时间为14~16分钟；保持平常的自然水流，让水流入浓水道。 （2）系统停运一周以上（环境温度在5℃以上）：停运前，先对系统进行低压（0.2-0.4MPa），大流量（约等于系统的产水量（冲洗，时间为14~16分 钟；按照反渗透系统操作说明书中有关系统化学清洗的方法进行化学清洗；化学清洗完毕后，冲洗干净反渗透膜；配制0.5%的福尔马林溶液，低压输入系统内， 循环10分钟；关闭所有系统的阀门，进行封存；如系统停运10天以上，则每10天须更换一次福尔马林溶液。   （3）环境温度在5℃以下：停运前，先对系统进行低压（0.2-0.4MPa），大流量（约等于系统的产水量）冲洗，时间为14~16分钟；在有条件的地方，可 将环境温度升高到5℃以上，然后按照1的方法，进行系统保养；若无条件对环境温度进行升高，则：低压（0.1MPa），流量为系统产水量的1/3的水进行 长流，以防止反渗透膜被冻坏，并且保证每天使系统运行2小时；按照1中（2）、（3）的方法，对反渗透膜进行清洗后，将反渗透膜取出，移至环境温度大于5℃的 地方，浸泡在配制好的0.5%的福尔马林溶液中，每两天翻转一次，系统管道中的水应排放干净，以防止因结冰而造成系统的损坏。     四、避免膜在高压下运行 系 统在启停时有残余气体存留，使系统在高压状态下运行。系统中过滤器前后的压力表用于监视滤芯的压降，初级及终级压力表则用于监视RO膜组件压降。调节进水 阀及浓水阀以保证运行压力及回收率。若运行中产水流量或总流量下降，或初级与中级有压差比运行初期的压差增加较大时(以初始运行新反渗透膜组件数据为标准)，则需对系统进行冲洗或清洗，以保证膜组件的性能安全全。   （1）设备排空后，重新运行时，气体没有排尽就快速升压运行。应在系统的压力下将余下的空气排尽后，再逐步升压运行。 （2）在预处理设备与高压泵之间的接头密封不好或漏水时(尤其是微米过滤器及其后的管路漏水)当预处理供水不很足时，如微米过滤器发生堵塞，在密封不好的地方由于真空会吸进部分空气。应清洗或更换微米过滤器，保证管路不漏。 （3）各运行泵的运转是否正常，流量是否与规定的值相同，并与泵运行曲线比较，以确定运行压力。   五、注意关机时的操作 （1）关机时快速降压没有进行彻底冲洗。由于膜浓水侧的无机盐的浓度高于原水，易结垢而污染膜。准备关机时，逐步降压至3bar左右用预处理好的水冲洗14～16分钟。 （2）在准备关机时，投加化学试剂，会使药剂滞留在膜及膜壳中，引起膜污染，影响膜的使用寿命。应停止投加。  

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