啟東堿廢水處理一體化設(shè)備追求實(shí)用

三元?jiǎng)恿﹄姵夭牧锨膀?qū)體(簡(jiǎn)稱(chēng)“三元前驅(qū)體”)的生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水水質(zhì)復(fù)雜，處理難度大。采用傳統(tǒng)工藝處理時(shí)成本高、效果差。筆者采用汽提+反滲透膜+MVR工藝處理該類(lèi)廢水，對(duì)其可行性及優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行介紹。

　　1、三元前驅(qū)體廢水傳統(tǒng)處理工藝

　　1.1 三元前驅(qū)體廢水性質(zhì)

　　三元前驅(qū)體通常由三元液(硫酸鎳、鈷、錳的混合溶液)、液堿與氨水在一定條件下液相合成，再經(jīng)陳化、固液分離、流水洗滌、干燥、過(guò)篩、除鐵、包裝等工序制成成品。固液分離和流水洗滌環(huán)節(jié)分別產(chǎn)生母液和洗滌水，其中三元前驅(qū)體的母液pH為12～13，金屬離子(Co2++Ni2++Mn2+)質(zhì)量濃度約100mg/L，氨氮約5～10g/L，硫酸鈉約100～150g/L;洗滌水pH為6～8，金屬離子(Co2++Ni2++Mn2+)質(zhì)量濃度約20mg/L，氨氮約1～2g/L，硫酸鈉約10～15g/L。每生產(chǎn)1t三元前驅(qū)體約產(chǎn)生15m3母液、約10m3洗滌水，水量較大。母液和洗滌水的水質(zhì)基本相同，但濃度差異較大，導(dǎo)致處理工藝難度大、成本高、效果差。

　　1.2 傳統(tǒng)處理工藝

　　1.2.1 汽提+冷凍結(jié)晶工藝

　　將母液和洗滌水混合均勻后，采用汽提工藝處理，回收氨水循環(huán)利用，重金屬(Co2++Ni2++Mn2+)生成氫氧化物〔Co(OH)2+Ni(OH)2+Mn(OH)2〕，汽提排水經(jīng)調(diào)節(jié)pH后，用冷凍結(jié)晶工藝回收硫酸鈉。該工藝流程簡(jiǎn)單，但洗滌水與母液混合后廢水中的氨氮降低，影響了汽提回收氨氮的效率，同時(shí)需要增大汽提的設(shè)計(jì)處理能力，汽提的投資和運(yùn)行成本增加。采用冷凍結(jié)晶工藝時(shí)，硫酸鈉的去除率約為50%，排水中鹽分約為50g/L，難以滿(mǎn)足日益嚴(yán)格的環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

　　1.2.2 汽提+傳統(tǒng)脫氨+冷凍結(jié)晶工藝

　　該工藝將母液與洗滌水分開(kāi)處理。母液用汽提工藝除氨氮后，采用冷凍結(jié)晶工藝除硫酸鈉。洗滌水采用生化法、吹脫法、折點(diǎn)加氯法和化學(xué)沉淀法等傳統(tǒng)氨氮廢水處理工藝處置。但采用生物法處理時(shí)占地面積大，且洗滌水中的高濃度鹽分會(huì)對(duì)微生物產(chǎn)生抑制作用，導(dǎo)致處理效率降低;采用吹脫法、折點(diǎn)加氯和化學(xué)沉淀法存在處理效果差、費(fèi)用高、產(chǎn)生二次污染等問(wèn)題。傳統(tǒng)工藝已不能達(dá)到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

　　采用傳統(tǒng)處理工藝存在處理效率低，運(yùn)行費(fèi)用高、硫酸鈉回收率低，排水鹽分高、存在二次污染等問(wèn)題，因此迫切需要采用新工藝處理三元前驅(qū)體廢水。

油污泥主要源自石油鉆采、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、中轉(zhuǎn)、煉制及含油污水處理等工藝。油田含油污泥的主要成分是水、石油類(lèi)、污泥中的泥土和其他成分。

　　含油污泥具有成分復(fù)雜、難于脫穩(wěn)脫膠、易于產(chǎn)生異味和處理過(guò)程中需要進(jìn)行防爆處置等，其含有的石油進(jìn)入水體或土壤，將會(huì)對(duì)周邊生態(tài)、微生態(tài)系統(tǒng)和土壤植被生態(tài)造成嚴(yán)重的危害，隨著《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》和《土壤法》的相繼出臺(tái)實(shí)施，提出了嚴(yán)格強(qiáng)化未污染土壤保護(hù)，必須對(duì)含油污泥進(jìn)行無(wú)害化處置，限度地減少對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境的影響已是大勢(shì)所迫。

　　2、含油污泥的處置技術(shù)現(xiàn)狀

　　綜合目前的污泥處置技術(shù)可知，含油污泥處理技術(shù)可分為：化學(xué)處理法(加熱堿性洗法、化學(xué)清洗法、溶劑萃取法和化學(xué)破乳-脫水法等)、調(diào)質(zhì)-機(jī)械分離法、回注調(diào)剖技術(shù)、熱處理技術(shù)(干化焚燒、熱解法、焦化法等)、生物法(地耕法、堆肥法、生物反應(yīng)器技術(shù)和植物修復(fù)技等)及其它新衍生出的處理方法(如電動(dòng)力學(xué)處理技術(shù)、超聲波法、冷凍融融處理技術(shù)、毛細(xì)吸入技術(shù)等)等，但每種方法都有各自的適用范圍、技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)性等。

　　為滿(mǎn)足日益嚴(yán)格的環(huán)保監(jiān)管要求，目前對(duì)于含油污泥的處置多是采用多種處理工藝相組合，分別利用各自工藝在不同方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)進(jìn)行有機(jī)組合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)污泥的合理高效處置。其中超聲波輔助處理作為新型的污泥預(yù)處理技術(shù)，充分利用對(duì)污泥能夠產(chǎn)生海綿效應(yīng)、局部發(fā)熱等作用提高污泥脫水能力，降低污泥的粘性。

　　3、超聲波污泥處置技術(shù)的原理及進(jìn)展

　　3.1 超聲波技術(shù)處理含油污泥的機(jī)理

　　超聲波是指頻率從20kHz~10MHz范圍內(nèi)的聲波，該波段的聲波具有頻率高、方向性恒定、穿透力強(qiáng)、能量集中等特點(diǎn)。超聲波污泥處理作為新型的污泥處理技術(shù)，主要是用來(lái)強(qiáng)化污泥中石油類(lèi)的分離，其作用原理主要為超聲波的振動(dòng)和聲空化功能。

　　(1)超聲波的機(jī)械振動(dòng)，超聲波使得在其中的液體物質(zhì)高速高頻振動(dòng)，形成的湍流。利用污油、固體無(wú)機(jī)物質(zhì)和水的密度不同，在強(qiáng)大湍流作用下，分離出來(lái)的石油小顆粒在振動(dòng)作用下互相高速碰撞，可以克服污油小顆粒之間的界面張力，凝聚成較大的油滴。

　　(2)超聲波的聲空化，由于超聲波振動(dòng)后三相密度不同的物質(zhì)會(huì)發(fā)生相對(duì)位移，會(huì)在石油和污泥的界面處發(fā)生空化(產(chǎn)生氣泡)，這種空化可以達(dá)到分離石油和固體無(wú)機(jī)物的效果。此外，高溫高壓還可以降低固體無(wú)機(jī)物與污油之間的粘附力。

　　3.2 超聲波處理含油污泥技術(shù)

　　超聲波技術(shù)對(duì)含油污泥的影響是多方面的，由于含油污泥來(lái)源有所不同，性質(zhì)差異也比較大，其主要影響因素為超聲波處理的頻率、強(qiáng)度、作用時(shí)間、反應(yīng)溫度及污泥的中值粒徑等技術(shù)參數(shù)。

　　相關(guān)研究結(jié)果表明：合理選取處理溫度是十分必要的，處理溫度較低時(shí)，導(dǎo)致油粘度高，粘附力強(qiáng)，不易于分離;而處理系統(tǒng)溫度過(guò)高時(shí)，將導(dǎo)致超聲波空化強(qiáng)度減弱，影響反應(yīng)的效果。因此過(guò)高或過(guò)低的反應(yīng)溫度均不利于含油污泥的污油、污泥分離和污油的去除等[1];XUNing等進(jìn)行了含油污泥的超聲預(yù)處理研究，研究結(jié)果表明：其工藝反應(yīng)條件為超聲頻率為28kHz，系統(tǒng)反應(yīng)溫度為40℃，反應(yīng)時(shí)間為20～30min，條件下，含油污泥干基油含量由0.130g/g降低至0.055g/g，除油效率較未采用超聲處理技術(shù)提高了55.6%。

　　4、超聲波耦合混凝沉淀技術(shù)含油污泥現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究

啟東堿廢水處理一體化設(shè)備追求實(shí)用

　4.1 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)工藝及試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)

　　現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)所采用的整體工藝：“機(jī)械調(diào)質(zhì)→超聲波脫穩(wěn)裝置→混凝沉淀→離心分離→焚燒”。而本次研究所涉及的僅為該整體處理工藝中的超聲波脫穩(wěn)預(yù)處理段工藝，作為整個(gè)處理工藝的關(guān)鍵段，決定著油、水和泥三相分離的效果。設(shè)計(jì)試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)確定為：處理后的污泥含油量≤2%、含水率≤10%，經(jīng)處理后的含油污泥達(dá)到國(guó)家污泥處理的標(biāo)準(zhǔn)限值，可用做建材原料、土地填埋等綜合利用，可實(shí)現(xiàn)含油污泥的無(wú)害化處置。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)選在北方某海上石油鉆采污泥處置廠內(nèi)開(kāi)展，設(shè)計(jì)試驗(yàn)?zāi)芰?.0m3/d。

　　4.2參數(shù)優(yōu)化及預(yù)處理效果研究

　　為了研究含油污泥處理效果，以油田落地油泥為基礎(chǔ)，進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，確定了污泥無(wú)害化處理系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，并對(duì)污泥無(wú)害化處理系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行效果進(jìn)行了研究。

水資源是人類(lèi)生存和發(fā)展過(guò)程中所需要的必要資源，也是人們生活過(guò)程中的重要資源，而水質(zhì)的本身具有一定程度上的復(fù)雜性，水中包含有多種副產(chǎn)物，這些副產(chǎn)物對(duì)水質(zhì)具有一定程度上的影響，在人們進(jìn)行生活用水的時(shí)候，其水質(zhì)問(wèn)題也是人們關(guān)注的重要問(wèn)題。在化工工業(yè)發(fā)展的過(guò)程中，其化工相關(guān)原料的組成部分主要是由和溶劑相似的化合物所構(gòu)成的，這些化合物存在一定的復(fù)雜性和多樣性的特點(diǎn)，使得化合物在處理的時(shí)候，其處理難度是相對(duì)較大的，并且在化工廢水中，其有毒物質(zhì)的量也呈現(xiàn)出不斷增加的現(xiàn)象，包含有硝基化合物和鹵素化合物等等有毒物質(zhì)，這些化工原料在水中進(jìn)行有效分解之后，其能夠形成含有毒性性質(zhì)的物質(zhì)，這些物質(zhì)對(duì)人體的健康具有嚴(yán)重威脅，也會(huì)對(duì)人們所處的生存環(huán)境造成一定影響。

　　化工廢水是極其復(fù)雜的，廢水中的污染物的含量相對(duì)較高，化工廢水的有毒物質(zhì)也在不斷增加，就會(huì)造成水資源被污染之后，出現(xiàn)色度加深的情況。化工廢水中存在的污染物質(zhì)相對(duì)較多，化工廢水在處理的時(shí)候，如果在化工廢水中所含有的有毒物質(zhì)出現(xiàn)增加的現(xiàn)象，這些化合物可能會(huì)出現(xiàn)分解的情況，使得其逐漸形成有毒的物質(zhì)，對(duì)人體健康具有一定威脅，也對(duì)人們的生活環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響。因此，化工廢水在處理的時(shí)候，其處理工序較為復(fù)雜，化工廢水中的污染物質(zhì)的含量也是比較多的，其中的有毒物質(zhì)容易使得水質(zhì)出現(xiàn)變質(zhì)的情況。

　　化工廢水主要是化工企業(yè)所排放的工業(yè)廢水，而其接收到的生活污水是相對(duì)較少的，其接納的化工污水的水質(zhì)和接納污水量等方面的變動(dòng)幅度相對(duì)較大，在污水進(jìn)入污水處理廠加以處理的時(shí)候，其污水的成分相對(duì)復(fù)雜，并且含有的有機(jī)物以及有毒物質(zhì)含量相對(duì)較高。最后，經(jīng)過(guò)化工企業(yè)預(yù)處理，其化工企業(yè)的廢水相關(guān)指標(biāo)雖然合格，但是其污水的后續(xù)處理明顯存在較大的困難。

　　二、化工廢水污染常用的處理技術(shù)方案

　　(1)物理法處理

　　化工廢水物理法對(duì)化工廢水進(jìn)行處理具有設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低、管理方便、效果穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，可以有效地去除廢水中顆粒較大的漂浮物、懸浮物和砂或者是密度較小的油等物質(zhì)。物理法還可以細(xì)化為過(guò)濾法、重力分離法、離心分離法、沉淀法和氣浮法等，每種方法的使用都可以將不同物理性質(zhì)的污染物分離出來(lái)，但是物理法對(duì)主要污染物質(zhì)的去除還不因此物理法一般都作為其他處理方法的預(yù)處理。

　　(2)化工廢水的化學(xué)處理方法

　　化學(xué)處理法是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)和傳質(zhì)作用來(lái)分離、去除廢水中呈溶解、膠體狀態(tài)的污染物質(zhì)或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)的廢水處理方法。化學(xué)法與其他污水處理方法相比操作比較復(fù)雜，成本也比較高，但是它能夠真正的達(dá)到去除污染物質(zhì)的目的。化學(xué)法也可以具化細(xì)分成中和法、混凝法、氧化還原、電化學(xué)等方法。通過(guò)中和法的化學(xué)反應(yīng)，可以將化工廢水的PH值降到中性的水平，也常用于廢水的預(yù)處理。混凝法即使在廢水中投入混凝劑，混凝劑可作為電解質(zhì)是廢水中的某些物質(zhì)形成膠體逐漸形成絮體沉降。通過(guò)氧化還原反應(yīng)和電解法發(fā)生還原反應(yīng)可以將有些劇毒的物質(zhì)轉(zhuǎn)化成微毒或無(wú)毒的物質(zhì)，達(dá)到防治污染的目的。

　　(3)生物法除污的化工廢水污染處理方案

　　生物法除污就是通過(guò)微生物的代謝作用，使廢水中呈溶液、膠體以及微細(xì)懸浮狀態(tài)的有機(jī)性污染物質(zhì)轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、無(wú)害的廢水處理方法。生物法也有很多的具體分類(lèi)，如活性污泥法、生物膜法、厭氧生物處理法等。其中的微生物主要是細(xì)菌和一些藻類(lèi)及原生動(dòng)物，采用生物法對(duì)污水進(jìn)行除污的優(yōu)點(diǎn)就是不會(huì)產(chǎn)生額外的有害物質(zhì)，使除污工作更加的環(huán)保高效，除此之外，生物法除污還具有花費(fèi)低，耗能低，處理效率高等多種優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛的應(yīng)用于化工廢水污染處理中。

　　(4)物理化學(xué)法的化工廢水處理方式

　　物理化學(xué)法可以通過(guò)物理化學(xué)反應(yīng)去除廢水中的污染物質(zhì)。物理化學(xué)法主要包括吸附法、離子交換法、膜分離法、萃取法等，這一方法的使用是在前幾種污水處理方法的基礎(chǔ)上的進(jìn)一步強(qiáng)化，能夠更地去除污水中的有害物質(zhì)，優(yōu)化污染防治的效果。