废水处理

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治理高盐废水 净化高盐废水的方法

发布时间:2020-11-02 15:09 作者:yuexin 来源:粤信环保 点击: 字号:

  治理高盐废水

  

  生物处理是目前废水处理最常用的方法之一,它具有应用范围广、适应性强等特点。化工废水如染料、农药、医药中间体等含盐较高的废水则给生物处理带来一定的难度。这类废水含盐较高,废染严重,必须处理才能排放。况且,此类废水成分复杂,不具备回收价值,采用其他处理方法成本较高,因此生物处理仍是首选的方法。无机盐类在微生物生长过程中起着促进酶反应,维持膜平衡和调节渗透压的重要作用。但盐浓度过高,会对微生物的生长产生抑制作用,主要抑制原因在于①盐浓度过高时渗透压高,使微生物细胞脱水引起细胞原生质分离;②高含盐情况下因盐析作用而使脱氢酶活性降低;③高氯离子浓度对细菌有毒害作用;④由水的密度增加,活性废泥容易上浮流失。为此,高含盐废水的生物处理需要进行稀释,通常在低浓度下(盐浓度小于1%)运行,造成水资源的浪费,处理设施庞大、投资增加,运行费用提高。随着水资源的日趋紧张,国家出台的保护水资源各项法规和收费的实施,给高含盐废水处理的企业带来了负担。
废水处理设备

  1 、高盐废水产生途径

  1.1、海水代用排放的废水  所谓海水代用就是将海水不进行淡化处理而直接替代某些场合使用的淡水资源。  在工业上,海水可以广泛的用作锅炉冷却水,应用到热电、核电、石化、冶金、钢铁厂等行业上。发达国家年海水冷却水用量已经超过了1000亿m3。目前我国海水的年利用量为60多亿m3。青岛电厂1936年就开始将海水作为工业冷却水,至今已经有60多年的历史。目前,青岛市电力、化工、纺织等行业的12家临海企业,年用海水8.37亿m3。天津年利用海水达到18亿m3。此外,秦皇岛热电厂、黄道热电厂和上海石化总厂等70多家临海火力发电、核电、化工、石化等企业均已不同的方式直接利用海水。对于印染、建材、制碱、橡胶以及海产品加工等行业,海水还可以作为工业的生产用水。  城市生活用水。在城市生活中,海水可以替代淡水作为冲厕水。目前香港海水冲厕的普及率高达70%以上,未来计划普及率提高到100%,并因此成为世界上唯一以海水作为冲厕水的城市。而在大连、天津、青岛、烟台等城市的个别单位,也有采用海水冲厕的实践,但规模较小。

  1.2、工业生产废水  一些行业,如印染、造纸、化工和农药等,在生产中产生高含盐量的有机废水。

  1.3 、其他高盐废水  船舶压舱水  废水最小化生产中产生的废水  大型船舰上产生的生活废水

  2、高含盐量有机废水的有机物根据生产过程不同,所含有机物的种类及化学性质差异较大,但所含盐类物质多为Cl-、SO42-、Na+、Ca2+等盐类物质。虽然这些离子都是微生物生长所必需的营养元素,在微生物的生长过程中起着促进酶反应,维持膜平衡和调节渗透压的重要作用。但是若这些离子浓度过高,会对微生物产生抑制和毒害作用,主要表现:盐浓度高、渗透压高、微生物细胞脱水引起细胞原生质分离;盐析作用使脱氢酶活性降低;氯离子高对细菌有毒害作用;盐浓度高,废水的密度增加,活性废泥易上浮流失,从而严重影响生物处理系统的净化效果。

  无机盐对微生物的抑制原理

  2.1 、抑制原理  含盐废水主要毒物是无机毒物,即高浓度的无机盐。  有毒物质对废水生物处理的影响与毒物的类型和浓度有关,一般随着浓度升高可分为刺激作用、抑制作用和毒害作用三大类。   高浓度无机盐对废水生物处理的毒害作用主要是通过升高的环境渗透压而破坏微生物的细胞膜和菌体内的酶,从而破坏微生物的生理活动。  ①微生物在等渗透压下生长良好。微生物在质量为5~8.5g/L的NaCI溶液中,红血球在质量为9g/L的NaCI溶液中形态和大小不变,并生长良好;②在低渗透压(ρ(NaCI)=0.1g/L)下,溶液水分子大量渗入微生物体内,使微生物细胞发生膨胀,严重者破裂,导致微生物死亡;③在高渗透压(ρ(NaCI)=200g/L)下,微生物体内水分子大量渗到体外,使细胞发生质壁分离。

  2.2 、淡水微生物在不同盐度下的存活率  不同生活在淡水环境下或者淡水处理构筑物中的微生物接种到高盐环境下,仅有部分微生物存活。这是盐度对微生物的一种选择。将淡水微生物的存活率定义为100%,当盐度超过20g/L,其存活率低于40%。因此,当盐度超过20g/:L,一般认为用不同淡水微生物无法进行处理。

  3、 适盐微生物的分类与利用

  耐盐微生物:能耐受一定浓度的盐溶液,但在无盐条件下生长最好,其生长也不需要大量无机盐。  嗜盐微生物:指在高盐条件下可以生长的细菌,其生长离不开高盐环境。按照最佳生长盐度范围可以分为三类。海洋菌: 最佳生长盐度1~3%中度嗜盐菌: 最佳生长盐度3~15%极度嗜盐菌: 最佳生长盐度15~30%

  4、 生物处理高盐废水遇到的问题盐度适应差

  传统活性废泥法驯化处理盐度低于2%含盐废水。  当盐度环境变为淡水环境时,废泥的适应性会很快消失。盐度变化影响大  盐度在0.5~2%变化通常会对处理系统产生严重的干扰。  突然变化盐度比逐渐变化盐度对系统的干扰更大  从高盐变为无盐产生影响比低盐环境变为高盐环境产生的影响要大降解速率缓慢  随着盐度的升高有机物降解速率下降,因此低F/M更适合含盐废水的处理。废泥流失严重  盐度改变废泥中微生物的组成,改变了废泥的沉淀性和出水SS,废泥流失严重.

  5、 高盐废水生物处理工程对策

  5.1 、驯化淡水微生物  适应于生活在淡水生物处理设施中的微生物在进入一定浓度的含盐环境内,会通过自身的渗透压调节机制来平衡细胞内的渗透压或保护细胞内的原生质,这些调节机制包括聚集低分子量物质来形成新的胞外保护层,调节自身的代谢途径,改变基因组成等,因此,正常活性废泥可以在一定盐度范围内通过一定时间的驯化处理含盐废水。  虽然废泥通过驯化可以提高系统耐盐范围,提高系统的处理效率,但是,驯化废泥中的微生物对盐度的耐受范围有限,而且对环境的变化敏感。当盐度环境变化时,微生物的适应性会立刻消失。驯化只是微生物适应环境的暂时生理调整,不具有遗传特性。这种适应性的敏感对废水处理工程的实施很不利。  研究认为,在盐度小于20g/L条件下,可以通过盐度驯化处理含盐废水。但是驯化盐度浓度必须逐渐提高,分阶段的将系统驯化到要求盐度水平。突然高盐环境会造成驯化的失败和启动的延迟。

  5.2 、稀释进水盐度  既然高盐成为微生物的抑制和毒害剂,那么将进水进行稀释,使盐度低于毒域值,生物处理就不会收到抑制。这种方法简单,易于操作和管理;其缺点就是增加处理规模,增加基建投资,增加运行费用,浪费水资源。

  5.3 、利用适盐微生物  接种或者基因固定化适盐微生物处理高盐废水是一种有效的处理方法。此种方法可以处理超过3%的高盐废水,这是不同驯化法无法实现的。其筛选出的某些具有特定废染物去除的适盐菌可以具有高的专性降解能力,大大提高处理效果。筛选接种物来源于海洋或者河口底泥、晒盐场底物和其他高盐环境下的活性物质。筛选往往有一定的程序和基因化措施。  这种方法的缺点是启动时间长,前期启动费用高。但是对于高盐废水生物处理而言,是可行的方法。

  5.4 、添加拮抗剂  拮抗作用是指一种毒物的毒害作用因另一种物质的存在或者增加而降低的情况。  目前研究,发现K会对Na产生拮抗作用,减少Na盐对微生物的毒害作用。吸钾排钠作用,主要原理可能是Na+/K+反向转运功能。细菌的生长虽然需要高钠的环境,细胞内的Na浓度并不高,如盐杆菌光介导的H+质子泵具有Na+/K+反向转运功能,即具有吸收和浓缩K+和向胞外排放Na+的能力. K+作为一种相容性溶质,可以调节渗透压达到细胞内外平衡,其浓度高达7mol/L,以维持内外同样的水活度.例如嗜盐厌氧菌、嗜盐硫还原菌及嗜盐古菌是采用细胞内积累高浓度K+来对抗胞外的高渗环境.例酵母中的Na+/K+反向载体可以将多余的盐分排出体外,提高酵母的耐盐性.

  5.5 、选择合适处理工艺  不同的处理工艺影响微生物的耐盐范围。 废泥处理 活性废泥工艺 生物滤池 自净化 两段接触氧化法 NaCI(mg/L) 5000~10000 8000~9000 10000~40000 10000 25000~35000   研究普遍认为生物膜法的耐盐能力大于悬浮活性废泥法。另外, 加设厌养段可以大大提高后继好氧段的耐盐范围。
废水处理

  净化高盐废水的方法

 

  1、高盐废水主要来源以下几个途径:

  (1)海水:通常来源于沿海城市工业用水过程中的排水或冷却循环水。

  (2)工业生产:高盐废水主要来源印染、炼化、采油、制药和制盐等企业生产过程中产生的排水。

  (3)含盐生活污水:主要来源于海水利用,将海水用于城市生活中的消防、冲洒道路、冲厕等不与人体直接接触的生活杂用水。

  (4)含盐量高的地下水:有些地区的地下水中含盐量较高,总溶解性固体含量大,例如内蒙古河套部分地区、河北平原部分浅层地下水出现微咸水和咸水。

  2、低温多效蒸发浓缩结晶技术原理

  低温多效蒸发浓缩结晶系统,是由相互串联的多个蒸发器组成,低温(90℃左右)加热蒸汽被引入第一效,加热其中的料液,使料液产生比蒸汽温度低的几乎等量蒸发。产生的蒸汽被引入第二效作为加热蒸汽,使第二效的料液以比第一效更低的温度蒸发。这个过程一直重复到最后一效。

  第一效凝水返回热源处,其它各效凝水汇集后作为淡化水输出,一份的蒸汽投入,可以蒸发出多倍的水出来。同时,料液经过由第一效到最末效的依次浓缩,在最末效达到过饱和而结晶析出。由此实现料液的固液分离。

  低温多效蒸发浓缩结晶系统不仅可以应用于化工生产的浓缩过程和结晶过程,还可以应用于工业含盐废水的蒸发浓缩结晶处理过程中。

  在工业含盐废水的处理过程中,工业含盐废水进入低温多效浓缩结晶装置,经过5-8效蒸发冷凝的浓缩结晶过程,分离为淡化水(淡化水可能含有微量低沸点有机物)和浓缩晶浆废液;无机盐和部分有机物可结晶分离出来,焚烧处理为无机盐废渣;不能结晶的有机物浓缩废液可采用滚筒蒸发器,形成固态废渣,焚烧处理;淡化水可返回生产系统替代软化水加以利用。

  3、其主要技术参数如下:

  ①淡化水含盐量(TDS)

  ②吨淡化水蒸汽耗量=(1/效数)/90%t/t

  ③吨淡化水电力消耗2-4 kw·h/t(依效数和装置大小而异)

  4、装置结构方案

  ⑴低温多效板式蒸发器+管式蒸发结晶器

  ⑵冷凝器:管式冷凝器

  ⑶除沫型式:每效采用“转角式挡板+旋风复挡+丝网”三级复合除沫系统,确保二次蒸汽(淡化水)清洁。

  ⑷真空泵为自冷式水环泵。

  ⑸系统控制:装置的温度、压力、液位、流量为系统自动控制调节。

  5、低温多效浓缩结晶装置技术特点

  工艺特点:

  ①该装置采用混程给水,使相同造水吨位装置的吨水电耗较国外工艺减少40%--50%。

  ②由于混程给水,废水从高温效依次进入低温效,浓度逐渐升高,温度逐渐降低。避免了国外工艺中,由低温效向高温效循环给水引起的在高温效给水浓度升高,有效减轻了高温效的结垢和腐蚀情况。

  ③水量在蒸发器上分布均匀,避免了现有装置喷头式给水不均匀易堵塞的缺点。

  ④真空系统采用差压抽气装置,各效间准确形成设计压差,使得装置运行稳定可靠。

  6、高盐废水处理技术应用现状及优缺点分析

  6.1、高效蒸发技术

  高盐水的高效蒸发技术一般是针对盐分含量在4万mg/L以上的高盐废水,对于盐含量在1%~4%的低浓度高盐水来说,高效蒸发技术具体来说主要有:多效蒸发技术、机械式蒸汽再压缩技术。多效蒸发技术指的是同时使用多个串联的蒸发,热的蒸汽依次通过几个蒸发,前一个蒸发的热蒸汽再进入后一个蒸发,逐级蒸发,有效利用热源,达到高盐废水除盐的目的。机械式蒸汽再压缩技术简称MVR技术,是一种借助蒸汽压缩机进行热源有效利用的工艺,通过蒸汽的再次压缩获得动力,并不断往复,以提高蒸汽的热利用效率。高效蒸发的技术可以成功分离废水中的盐分和水分,然后再分别进行处理,是比较彻底的处理高盐废水的方法,所以,目前这种技术在煤化工和医药、农药行业都有比较广泛的应用。但是对于盐水中的有机污染物含量过高的盐水,蒸发过程中非常容易产生泡沫造成冲料,同时还可能影响盐的品质,导致出盐夹带过多有机物,还需要继续处理。

  6.2 、生物法脱盐

  此工艺主要利用的微生物氧化分解有机物。微生物能处理吸附有害的有机污染物,高盐废水通过它的降解后能够转化大量的有机物为无机物,废水通过净化而再次应用于工业领域,此工艺方法具有其他物理化学处理方法不同的优势,环保且安全性更强。微生物种类多种多样、面对各种污染废水的环境能够通过变异具有很强的适应性、且新陈代谢能力好,可以产生专一性的降解酶处理各类高盐废水,潜力较大。如生物接触氧化工艺有着抗毒、耐冲击、微生物较为稳定、具有很强的容积负荷性、能够保持污泥龄的优势,作为生物脱盐技术来说十分常用。比常规的活性污泥处理方法的水力停留时间更短。

  

  

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