回用技术论文（精选12篇）
回用技术论文 篇1
在火电厂生产过程中, 燃烧产生SO2或SO3, 当过量空气系数大于1时, 在完全燃烧的条件下, 约有0.5%~2.0%的SO2会进一步氧化生成SO3。另外, SCR装置在脱除烟气中NOx的同时, 也会不可避免地将SO2催化氧化为SO3。相关数据表明, 在加装SCR装置之后, SO3浓度会增加1倍左右。火电机组中高浓度的SO3将会给锅炉运行、大气环境和人身健康带来极大的危害, 如排放产生“蓝羽”现象进而产生酸雨。还有, 尾部烟道的腐蚀, 排烟热效率的降低, 积灰增多, 生成硫酸氢铵造成烟道堵塞, 甚至覆盖SCR催化剂表面, 从而严重影响催化剂效率等[1]。因此, 目前的火电机组基本上都采取了相应措施来控制烟气中SO3的浓度。
在燃煤电厂烟气的各类脱硫方法中, 石灰石-石膏湿法脱硫工艺以其高效、低成本、高适应性以及副产品的综合利用率高等特点, 被现行火电机组广泛采用。燃煤烟气中含有少量从原煤中带来的F-和Cl-, 进入脱硫吸收塔后被洗涤下来进入浆液。其中F-与浆液中的铝联合作用对脱硫吸收剂石灰石的溶解会造成屏蔽影响, 致使石灰石溶解性减弱, 脱硫效率下降;同时Cl-浓度过高对吸收塔系统和结构也有影响。脱硫废水是为了实现石膏的分离, 过滤出了浆液中的高浓度水, 并经过中和、絮凝及沉淀等环节后排出的废水[2]。虽然脱硫废水量一般不大, 但由于水质特别差, 不能直接排入火电厂工业废水处理系统处理, 需要设置单独处理系统。
脱硫废水的传统处理工艺, 工序繁复, 成本也较高, 而且还是不能除尽污染物质, 特别是最终的脱硫废水已是目前电厂实现废水零排放的最大障碍。烟道处理技术采用雾化喷嘴将电厂脱硫废水进行雾化[3], 喷入电厂空预器与电除尘器之间的烟道内, 利用烟道内高温烟气将雾化后的废水液滴蒸干, 形成细小固体颗粒结晶随烟气灰尘进入电除尘器被电极捕捉, 进入除尘器灰斗随灰外排, 达到脱硫废水近零排放的目的。
本文将通过在脱硫废水中添加Na2CO3, 并在不同喷射流量下, 分析省煤器后烟道中的烟气温度、含湿量及成分和烟尘成分的影响, 确定脱硫废水烟道喷射处理方法的可行性与效果。
1 测试与分析方法
1.1 测试装置
电厂的燃煤烟气由DN800旁路烟道从省煤器出口引出, 排至干式电除尘器入口烟道, 烟气流量为10 000 Nm3/h, 试验时间200 h。喷射蒸发装置布置在旁路烟道的水平段中间位置上, 在测试烟道中喷射点的出、入口过渡段上各布置一个采样口。因为加装喷射装置对其上游的流场影响要小于下游的流场, 为了保证下游采样口处的流场是稳定的, 喷射点出口稳定段上的采样口到喷射点的距离较入口稳定段上的采样口多出2.8 m。
喷射点附近的出、入口稳定段上的采样点, 主要用来分别同时测试烟气成分、烟气流量、烟气温度、灰尘取样等;烟气成分主要是采用烟气分析仪;烟气流量和温度及灰尘取样主要用等速采样仪来进行。烟气中氟离子、氯离子等采用氢氧化钠溶液吸收法, SO3采用异丙醇溶液吸收法, 取样后快速进行离子色谱仪进行测试。脱硫废水的p H值采用p H计现场测量。
1.2 脱硫废水及加入Na2CO3后的成分分析
脱硫废水的成分一般包括K+、Mg2+、Fe2+、Fe3+、Al3+、Na+、Cl-、NO3-、SO42-等, 可通过现场液体吸收法采样后进行离子色谱测量。具体的测试结果见表1。
由表1可看出, 在脱硫废水中加入Na2CO3以后, p H值由6.2增加到8.83, 碱性增强, 这对脱除SO3、HF和HCl等酸性气体是有利的。另外加入Na2CO3以后, Na+浓度显著增大, 其它离子浓度变化不明显。
1.3 试验方案
试验是在保证锅炉运行工况稳定的前提下进行的, 在将固液比为35 g/L的Na2CO3脱硫废水以三种不同流量雾化喷射入试验管道时, 主要测试喷射点前后烟气的成分变化 (主要是SO3, HF, HCl浓度) , 以及烟气中飞灰成分的变化。
1.3.1 反应机理
脱硫废水加入Na2CO3后被雾化喷入烟气管道, 立即与烟气中的SO3、HCl、HF气体迅速反应生成盐类物质。其反应路径如下
但是脱硫废水中的Ca2+浓度较高, 会与F-直接反应生成Ca F2[4]。Ca F2是一种难溶物, 会存在于最后干燥形成的飞灰中, 这将是F离子存在的主要形式。其反应路径如下
1.3.2 采样方法
本次试验的重点在于:针对加碱脱硫废水的喷射点前后, 进行烟尘采样, 以及烟气成分的测试。在测试期间, 要求机组在额定负荷下运行, 并保持稳定的具体要求如下:
锅炉负荷波动范围为±5 t/h, 蒸汽压力波动范围为±0.1 MPa;送风、引风系统完整, 风机挡板两侧开度一致, 且固定不变, 风量、烟气量保持稳定;保持锅炉燃煤煤质稳定, Aar波动不超过±1%, War波动不超过±1%, Sar波动不超过±0.1%;试验过程中不打焦、不吹灰;喷射量保持稳定。
(1) 烟尘采样
利用便携式微电脑烟尘平行等速采样测试仪进行采样试验, 选择皮托管自动跟踪等速采样。采样时, 将采样枪由采样孔插入烟道, 采样嘴的中心轴线和烟气流方向之间的夹角应小于5°。为收集粉尘样品进行等速采样时, 单点采样时间为60 s, 每一遍要求将烟道所有布点采完。滤筒收集的粉尘倒入磨口瓶中, 总采样量不少于50 g。
(2) 烟气成分
采用烟气分析仪测定O2、CO2、NOx、SO2等气体成分浓度;烟气含湿量的测定利用便携式微电脑烟尘平行等速采样测试仪自带功能进行测试。
烟气成分测试时, 选择在烟道测量截面的中间测孔进行, 采样头在烟道的中心位置, 测试时要消除测孔的空气漏入。烟气在抽气泵的作用下, 经过石英棉过滤后, 进入伴热采样器, 然后由玻璃管进入置于冰浴中的第一级吸收瓶, 经过滤器过滤后的烟气随即进入第二级吸收瓶, 最后烟气经由气泵排出。经测试结果稳定后, 每隔1 min读取一组数据, 然后取平均值。采用自制微量气体液相吸收采样装置 (见图1) 定量吸入一定体积的烟气, 烟气中HCl、HF、SO3等气体经过吸收瓶时被液体吸收, 吸收液样品处理后封存待测。
在进行SO3浓度测试时, SO3采样装置的核心是冰浴箱以及配套的管道。这是一套根据美国环保所的Method 8改造设计的采样装置[5,6]。冰浴箱中设置有2个250 m L冲击吸收瓶。装有100 m L的80%异丙醇水溶液, 用来吸收SO3;在两个吸收瓶之间设置一个过滤器, 过滤未来得及溶解的硫酸酸雾。过滤器由三部分组成, 沿烟气流动方向分别为玻璃熔渣 (粉) 、硅胶垫圈及玻璃熔渣 (粉) 。抽样管道采用内径为6 mm, 厚2 mm的玻璃管, 连接器采用硅胶。设定抽气流速1 L/min, 采样时间20 min。具体形式如下图1。吸收液样品用80%异丙醇溶液定容250 m L, 采用液相离子色谱仪测定。
图中:①-烟气挡板;②-烟道壁;③-连接器;④-雾滴过滤器;⑤-真空表;⑥-检漏阀;⑦-石英过滤棉;⑧-采样枪;⑨-冰水浴;⑩及11-冲击吸收瓶
在进行HCl、HF浓度测试时, HCl和HF的采样装置类似SO3的采样装置。只是其液相吸收部分只设置一瓶250 m L的冲击吸收瓶。
在工作平台上连接好采样系统, 启动烟气分析仪的定流量抽气泵, 将伴热采样枪 (150℃以上) 插入烟道中心, 烟气中的HCl、HF被Na OH溶液吸收, 烟气经采样泵排入大气。设定抽气流速1 L/min, 采样时间20 min。吸收液样品用1 mol/L的Na OH溶液定容250 m L, 采用液相离子色谱测定。HCl与HF采样装置的Na OH吸收液冰浴部分见图2。
2 结果与讨论
2.1 对烟气温度和含湿量的影响
试验采用耦合了温度测量和含湿量测量的等速采样测试仪, 测量不同喷射流量下喷射点前后烟气温度和含湿量的变化, 结果发现烟气脱硫废水的烟道喷射对这两项参数的影响甚小。
由表2可看出, 脱硫废水的烟道喷射对烟气含湿量影响几乎没有, 对烟气温度的影响也很小, 这是由于脱硫废水喷射流量相对很低的缘故。存在的温度降可能更多与雾化废水所使用的空气量有关。
2.2 对SO3的脱除效果
通过自制的异丙醇吸收液系统和定量抽气泵, 对烟气内的SO3进行液相吸收采样固定后, 然后通过液相离子色谱测定其浓度。在进行烟气采样时, 因为该机组燃烧采用的低硫煤, 使得SO3的酸露点温度在130℃左右[7], 所以需要保证采样枪以及吸收瓶之前的承受温度在130℃以上。80%的异丙醇水溶液对SO3可进行有选择性地吸收[8,9], 能有效分离SO3和SO2。但是样品必须在2 h内进行SO42-的液相离子检测, 否则样品中的溶解氧会氧化样品溶液中溶解中的SO2, 造成所测SO3的数值虚增, 严重影响检测的SO3准确性。
由表3可看出, 只喷射脱硫废水时 (45 L/h) , 对SO3脱除效率只有1.56%。脱硫废水中加入Na2CO3以后, 随喷淋量由32 L/h增大到43 L/h、56 L/h, SO3脱除效率由12.44%分别增加到15.28%直至19.20%, 这表明不添加碱性吸附剂对SO3几乎没有脱除作用;同时也说明加入Na2CO3对SO3的脱除是有利的;且随加碱脱硫废水的喷淋量增加, SO3的脱除效率增加。
2.3 对HCl和HF的脱除效果
通过自制的Na OH吸收液系统和定量抽气泵对烟气中的HCl和HF进行液相吸收固定后, 然后通过液相离子色谱测定其浓度。HCl和HF的采样需要保证采样器和吸收瓶之间的管道温度在烟气露点以上, 以防止在管道内形成水滴, 并影响HCl和HF的测量准确性。
由图3可看出, 不添加Na2CO3的脱硫废水在喷淋量为45 L/h时, HCl和HF脱除效率分别已经达到40.24%和41.22%, 表明只喷射脱硫废水对HCl和HF都具有较好的脱除作用。脱硫废水中加入Na2CO3以后, 随喷淋量由32 L/h增大到43 L/h、56L/h, HCl和HF脱除效率增加了15%~20%, 这表明加入Na2CO3对HCl和HF的脱除有良好的作用;且增大喷淋量, HCl和HF脱除效率的增加也比较明显。
2.4 对烟气中的其他气体浓度的影响
无论是在何种喷射流量下, 脱硫废水的烟道喷射对SO2、CO2、O2、NOx的浓度影响几乎不存在 (见图4) , 图中的横坐标含义都为:1表示45 L/h脱硫废水;2为加碱的32 L/h脱硫废水;3为加碱的43 L/h脱硫废水;4为加碱的56 L/h脱硫废水。但是添加Na2CO3后, 脱硫废水对减少SO2和NOx的浓度有一定的作用 (见图4 (a) ) , 如在加碱脱硫废水的喷淋量为56 L/h时, SO2由842 mg/Nm3降为829 mg/Nm3;NOx由141 mg/Nm3降为127 mg/Nm3。SO2的减少值为13 mg/Nm3及NOx的减少值14 mg/Nm3。
2.5 对飞灰成分的影响
采用烟尘平行等速采样测试仪以等速采样方法抽取喷射点前后的飞灰样本, 送检得到测试结果如图5所示。由图5 (a) 可看出, 在烟气中喷射脱硫废水后, 烟气飞灰中Ca O含量增加;加入Na2CO3以后, 飞灰中Na的含量随喷淋量增大而增加。飞灰中的SO3和Cl增加显著, 见图5 (b) 和图5 (c) , 且随喷淋量的增大而明显增加。其他化合物变化无明显规律。
3 结论
(1) 省煤器后的尾部烟气中喷射脱硫废水的流量在32~56 L/h内时, 脱硫废水的烟道喷射技术对喷射点前后的烟气温度和含湿量影响很小, 可以认为在此流量范围内, 采用烟道喷射技术, 对尾部烟道烟气的热力学性质影响可以忽略不计;
(2) 喷射流量在32~56 L/h内, 采用脱硫废水的烟道喷射技术会使得飞灰中的Ca O含量和Cl含量明显增加;添加Na2CO3后, Na含量增加显著。但是这些化合物或单质的增加, 并不影响ESP的正常运行, 所以可以认为在此流量范围内, 采用脱硫废水的烟道喷射, 对锅炉的正常运行影响不大;
(3) 在脱硫废水的喷射流量在32~56 L/h内时, 通过添加35 g/L的Na2CO3改进的脱硫废水后, 发现该烟道中喷射加碱的脱硫废水, 可以有效地减少烟气中SO3、HCl、HF的浓度。在此流量范围内, 通过增加喷射流量, 可以提高相应的脱除效率。
摘要：针对燃煤电厂脱硫废水问题, 通过采用烟道喷射处理技术来实现电厂废水的最终零排放问题。结合某电厂300 MW机组进行了相关技术方案的试验研究。结果表明:喷射时加入碱性吸附剂, 烟气中的HCl最大可脱除68.21%;HF最大可脱除65.79%, SO3最大可脱除19.20%。脱硫废水的烟道喷射方法可实现电厂脱硫废水的回用处理, 同时还可实现脱除烟气中HF、HCl以及SO3, 减少了对尾部烟道的腐蚀。
关键词：脱硫废水,回用技术,碱性吸附剂,三氧化硫,烟气成分
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回用技术论文 篇2
污水回用技术进展与发展趋势
城市污水回用技术在工业发达国家得到了广泛的应用,我国污水回用方面同样获得了很大成就,在城市和工业污水经再生处理后,回用于工业和城市生活杂用水上取得了不少的经验.通过考察国内外污水回用技术的发展及应用现状,提出了污水回用的发展方向.
作 者：李本高 汪燮卿 LI Ben-gao WANG Xie-qing 作者单位：中国石油化工科学研究院,北京,100083刊 名：工业用水与废水 ISTIC英文刊名：INDUSTRIAL WATER AND WASTEWATER年，卷(期)：37(4)分类号：X703.1关键词：污水 回用 节水 废水处理
活性染料印染废水回用技术研究 篇3
摘 要：文章对目前常用的印染废水处理技术进行了介绍，阐述了活性染料染色加工的生态性问题，讨论了活性染料染色废水回用染色技术，探讨了活性染料残液不经处理直接回收用于染色的可能性。
关键词：活性染料；印染废水；回用染色
中图分类号：TQ610 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）20-0014-02
1 概 述
纺织印染行业是用水量较大的工业行业，据不完全统计，全国印染废水排放量约为3×106～4×106 m3/d[1]，排放总量大约占到纺织行业废水排放总量的80%。而印染废水中不仅含有纤维原料本身的夹带物，还含有加工过程中所用的染料、浆料、化学助剂等，废水成分复杂，具有色度高、碱性大、有机物含量高，且抗生物降解、抗氧化等特点，已成为我国水域的重点污染源之一。印染废水中的残余染料品种繁多，结构各异，且各种物质之间还具有协同增强作用，再加之新型染料和助剂的不断开发和应用，处理印染废水的难度也因此不断增大。
2 印染废水处理现状
2.1 印染废水处理技术
现代的污水处理技术，按其作用机理，主要可分为物理法、化学法和生化法三类。
物理方法主要有混凝法、吸附法、膜分离法等。混凝法是向印染废水中添加化学药剂，使印染废水中的微小悬浮物或胶体状物质聚集成较大颗粒，再通过自然沉降的方式去除这些物质。吸附法用多孔性固体物质将染料分子吸附在表面，从而达到脱色的效果[2]。膜分离过程将选择性透过膜作为分离介质，当膜两侧存在一定操作压力时，污染物可通过选择性透过膜，进一步浓缩、回收，最终达到废水处理的目的。
化学方法主要有电化学技术和光催化氧化法。电化学技术可有效处理印染废水，废水在直流电作用下，两极发生强氧化还原作用，污染物可被氧化或还原成低毒或无毒物质，同时还会发生电解絮凝或电解上浮，从而实现脱色并降低污染物浓度。光催化氧化法利用某些物质在紫外线的作用下产生自由基，破坏染料分子的发色基团，从而实现脱色。
生化法主要有塔式滤池法、活性污泥法、缺氧水解-好氧生物处理法、生物接触氧化法、生物转盘法等[3]。在生产上采集微生物菌种，进行培养增殖，并在特定条件下进行驯化，通过微生物的新陈代谢使有毒物质无害化，有机物无机化。
2.2 印染废水治理中存在的问题
21世纪以来，纺织印染行业一直处于产能高增长阶段，但高耗能、高耗水、高污染的局面却未能摆脱，同时低档次、雷同化生产的利润微薄，难以支付降耗节能和污染治理所必需的投入，越是得不到治理和改善，越是造成能源和资源的浪费，陷入了不良循环的窘境。
造成这一现状的根本原因即昂贵的印染废水处理再利用成本，同时，这种“先污染、后治理”的末端治理策略也在无形之中增加了废水处理成本。
末端治理只注重在生产过程结束后处理已生成的污染物，导致处理设备投资大、运行成本高。
可见，不断优化印染生产工艺，从源头上降低印染废水处理负担，降低成本，真正实现节能降耗的目的，是当前印染行业废水处理回用发展的方向。
3 活性染料染色加工的现状及其发展
3.1 活性染料染色加工的生态性问题
活性染料是建立在染料与纤维分子间形成共价键的基础上，只要染料分子上有适当基团能与纤维反应就可以染色，并有足够的牢度，色谱齐全，应用面广，有很好的发展前景，但仍然存在很多问题，主要有以下三个方面。
3.1.1 染料分子的安全性
一些不安全的染料分子被禁用，以安全的来代用。
3.1.2 染料的污染和利用率问题
活性染料的母体多半是酸性染料，水溶性好、直接性低，对纤维素纤维的亲和力低，因此染料在染色后的水洗过程中损失率高，利用率一般仅有65%～72%，造成污染严重，污水色度大，而且不容易治理。
3.1.3 大量无机盐的使用
为使染料对纤维有足够的上染率，需要添加大量电解质，这也造成了活性染料染色的生态问题，污水的治理也难。
3.2 活性染料浸染残液
目前，活性染料主要用于纤维素纤维的染色，染色占到活性染料用量的79%。在各类染料中活性染料的利用率最低，活性染料浸染残液中含有大量的水解染料，色度深，可生化性差；染色过程中，为了促进染料的上染，会加入较高浓度的电解质，而电解质的存在将对染料的降解处理造成极大的困难。
另外，在常用的一些废水脱色方法当中，活性淤泥、硅藻土等吸附剂对亲水性的活性染料的吸附作用很小，脱色效果较差；活性染料在水中不容易形成胶体，因此絮凝剂对它的絮凝效果也是不理想的。膜分离法及臭氧氧化法对活性染料浸染残液的脱色有良好的效果，但成本较高。
可见，活性染料浸染残液已成为各类染色废水中最难处理的一种。
4 染色废水的处理和浸染残液回用染色
4.1 浸染残液经脱色后回用染色
由于排放标准日趋严格，自来水费、排污费不断上涨，纺织染整企业对清洁生产开始越来越重视，染整废水的回收利用也逐渐引起了人们的重视。近几年，人们对染整废水的回用做了诸多探索，结果显示，印染废水经处理后是可以回收利用的，经济上也是可行的。
印度的M. Senthilkumar[4]等人用臭氧对活性染料浸染残液进行脱色处理之后，重新用于活性金黄MR和活性红5MR的染色，通过测定染色试样的H*、C*、L*、△E值衡量循环染色的效果，证明经过臭氧脱色的染色残液可满足循环染色的要求，回用三次的染色结果都可以达到色差要求。
上海市染料研究所的斯国平[5]等人做了活性染料染色残液中盐及水的回收利用研究，将回收盐水代替原配方中的盐和水做平行染色实验，结果表明，活性黄X-R、蓝X-R、红X-3B采用回收NaCl盐水或NaSO4盐水染色，与采用常规配方相比，色相差、亮度差、艳度差和总色差均在正常偏差范围内，对染色物的干/湿摩擦牢度和染色提升率的影响也不大。
4.2 浸染残液不经处理直接回用染色
东华大学的崔军辉等[6]选用红、黄、蓝酸性染料对锦纶织物浸染，回收浸染残液，再将其相应指标调整至与初始染浴相同，保持同种工艺条件，进行染色残液的多次回用染色。结果显示，浸染残液回用的染色试样与原液然色试样的色差可达到4级以上，各项染色牢度也非常接近。
4.3 活性染料浸染残液的回用染色工艺研究
4.3.1 水解染料分析
活性染料浸染残液中的一部分染料会水解，对残液回用染色的染色吸尽率、固色率及染色织物的色光都会有一定程度的影响。因此，关键就在于测定残液中有效活性染料的浓度。
浙江理工大学的王海峰等采用反相离子对高效液相色谱法研究了C.I.活性红24的水解反应动力学，结果表明，染料的水解量与高效液相色谱峰面积有较好的线性关系，可用高效液相色谱法较方便地来定量研究染液中水解染料的量[7]。
东华大学的崔军辉等使用反相离子对高效液相色谱对染液原样及已中和的残液进行分析，通过对比未水解染料和水解染料的出峰保留值及峰形高度，计算得出残液中有效染料占原始染料的比例[8]。
4.3.2 工艺研究
崔军辉等对纯棉机织物进行活性染料染色，回收浸染残液，用吸光度测定残液中染料剩余率、反相高效液相色谱图谱分析水解染料所占比例，得出残液中有效染料的量；通过正交试验确定回用染色的最佳工艺，并考察了染色深度、色差及各项色牢度。颜色特征值及各项染色牢度都与原样非常接近。
由此可知，将活性染料染色残液直接用于回用染色也是可行的，既能大量节约染化料，又能节约用水，减少水污染并降低水处理的成本。
5 结 语
活性染料因其优良的应用性能在最近的二十年得到了迅速发展和广泛应用，是现今市场上使用最为普遍、耗用量最大的染料之一。但活性染料容易水解，其利用率在各种类型染料中是最低的；在染纤维素纤维时，需要耗用大量的食盐或硫酸钠等电解质；另外，活性染料在染纤维素纤维时，都要经过碱性条件下的固色，而这个过程会耗用大量的碱。因此活性染料染色残液中含有大量无机盐、碱和未与纤维结合的染料，特别是深浓色活性染料染色，其上染率仅65%左右，而且盐、碱用量也特别多，这类残液如果不加以利用直接排放就会成为处理负担很重的废水，解决活性染料染色残液的回收利用问题将是一个值得研究的重大课题。
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锅炉排污水回用技术探讨 篇4
锅炉为高能耗设备, 在锅炉运行过程中, 特别是蒸汽锅炉, 为保证炉水水质, 必须要进行连续排污和定期排污, 然后补充新水。炉水都是软化水并已进行过除氧处理, 制水成本昂贵, 而且高温炉水蕴含大量的热能。如果这些高温水不加以利用直接排掉, 不仅增加了锅炉燃料的用量, 造成浪费。响应国家节能减排的号召, 重视锅炉排污水的回用势在必行。
目前国内锅炉排污水的利用主要有两种类型:一是直接作为脱硫除尘器的用水, 二是利用换热器进行热量的回收, 然后再作为脱硫除尘器的用水。第一种方式热量得不到回收, 第二种方式热量回收效率很低, 排污水用于除尘器则有些浪费软化水资源。本文所介绍的排污水回用工艺, 是一种新型高效的技术工艺, 经过处理后排污水能达到采暖管网用水标准, 减少了采暖管网软化水的制水量, 从而减少了软水器排出的盐水渗入地层, 造成土壤污染问题。
2 锅炉排污水现状和目标
锅炉在运行中, 炉水经过不断增发, 炉水中的Ca CO3、Mg CO3、Fe3O4等盐类和悬浮物不断增多, 影响到蒸汽的品质, 加快了设备腐蚀, 所以锅炉在运行过程中, 必须进行连续排污和定期排污。笔者所在地区锅炉房共有86蒸吨/小时, 一个采暖期锅炉排污水量约3万余吨, 排污水中悬浮物含量200mg/L、固形物含量50g/L、PH值11、全碱度>26mmol/l、温度为100℃, 针对这一情况进行了排污水回用的系统研究。
为最大限度的利用排污水资源, 回用方案就要即回收热量, 还要回收软化水。因笔者所在地锅炉房供暖系统为两级供热系统:锅炉至换热站为一级换热, 换热站至用户为二级换热, 由于二级采暖系统在运行中也要不断地补充软化水, 所以回用水将补充于二级采暖管网, 于是水处理的目标即为二级采暖管网水质标准:浊度≤5FTU、硬度≤0.6mmol/l、PH值7~12。
3 排污水处理原理
排污水的处理分为两级, 第一级为粗过滤, 采用重力澄清处理, 第二级为精过滤, 采用陶瓷过滤膜处理。
重力澄清处理是通过在过滤器中增加许多隔板, 多次改变水流的方向, 利用水中杂质的惯性力和重力, 将较大颗粒的杂质从水中去除。
陶瓷过滤处理是采用陶瓷过滤膜, 过滤精度可达到0.5微米, 完全满足采暖管网用水标准。陶瓷膜也称CT膜, 是固态膜的一种, 具有化学稳定性好, 能耐酸、耐碱、耐有机溶剂, 机械强度大, 可反向冲洗, 耐高温, 孔径分布窄, 分离效率高, 不易堵塞等特点, 非常适用于对高温水的处理。
4 排污水处理系统
排污水处理系统如下图:
其工作流程为:将锅炉房内所有锅炉排污水集中收集, 引入一个具有足够容量的污水收集池, 污水收集池中的水在提升泵的作用下进入隔板反应池, 进行粗过滤, 大颗粒水垢或污泥在重力作用下沉淀, 掉入隔板反应池底部的收集斗中, 经过沉淀作用的清水进入一个微孔陶瓷膜过滤器, 经过微孔陶瓷膜膜过滤后, 使水浊度≤5FTU, 达到二次管网用水标准, 将处理后的水收集于一个净水收集池, 在提升泵 (反洗泵) 作用下通过管道进入二次管网, 实现资源回用的目的。所有提升泵由磁翻版液位控制器控制, 可以实现高水位起动, 低水位停止。在系统运行过程中, 陶瓷膜定期反洗, 沉在集泥斗中的污泥定期排放, 隔板反应池、陶瓷膜过滤器、污水收集池及净水收集池均做成钢制设备并进行妥善保温, 最大限度控制热能损失。
5 排污水处理的技术要点
5.1 水处理过程中涉及到的管道、容器及设备表面全部作保温处理, 减小水处理过程中的热量损耗。
5.2 粗过滤采用两级隔板反应池, 选用合理的流速和滞留时间, 保证精过滤前的大颗粒悬浮物有效沉积, 减少对精过滤过程中对陶瓷膜的堵塞, 减少反洗次数和自耗水。同时通过尽量减少滞留时间降低热量损失。
5.3 陶瓷过滤器的设计采用水流由下向上流, 过滤膜置于设备的上部, 悬挂布置, 这样由于重力的作用, 污垢不易吸附于过滤膜外表面, 在反洗过滤膜时, 也更易清洗。
5.4 所有收集池均设有溢流管道, 当排污存在未及时处理时, 水可以通过溢流管道直接进入脱硫除尘废水循环水池或除渣机槽, 杜绝水的浪费。
5.5 所有收集池提升泵均与磁翻版液位控制器连锁控制, 高水位起动, 低水位停止。在实现无人操作自动化运行的基础上可以最大限度保证系统的合理运行, 使水处理效率最大化。
6 效果分析
6.1 回用水质
根据笔者所在地锅炉房处理后回用水质实测数据如下:硬度平均值0.031mmol/L;氯根平均值2.88 mmol/L;PH平均值10.56;浊度平均值0.5FTU。通过以上数据证明本排污水回用技术指标完全能达到二次网用水指标, 比国家规定高出许多, 是优质的二次网用水。
6.2 热量回用效率
设计计算从锅炉房排污口至回用水收集池全程温度损失应在10~20℃之间, 经一个采暖季的运行, 取最冷月12月实测数据水处理过程平均温降3.9℃, 实际效果远高于预期, 热量回用率达96.1%, 热量的回用效果显著。
6.3 软水资源回用效率
正常运行状态下整个系统的自耗水为隔板反应池沉淀排污水和微孔陶瓷膜过滤器反洗用水, 设计隔板反应池每天排污一次, 定时控制, 陶瓷过滤器根据进、出口压力差进行控制, 根据实测数据, 每处理100m3水需排污4 m3, 反洗用水4 m3, 软水回用率达92%。
本回用工艺消耗电能约占回收能量的2%, 综合热量回用和软水回用效率, 本系统实际回用效率可达86.4%。
结论
(1) 通过沉淀和过滤两个处理环节, 降低锅炉排污水的浊度, 可以达到甚至远远超过采暖二次网的水质标准。 (2) 通过对排污水和热量的同时回收, 减少了换热损失, 缩短了处理流程, 达到对锅炉排污水进行高效回用的目标。 (3) 通过对水池液位、水泵启停、排污、反冲洗等操作进行自动化的设计, 可以实现整个系统的自动化运行、无人值守。 (4) 回收的水PH平均值10.56, 温度80~90℃, 含氧量极低, 碱性的水补入二次管网, 可以减缓管网的腐蚀, 是二次采暖管网的优质水源。总之, 通过行之有效的办法, 降低锅炉排污水浊度, 将其补入采暖二次管网, 减少锅炉排污水的浪费, 是实现锅炉房节能降耗的一个重要途径。
摘要：节能降耗对锅炉房系统和对锅炉的合理运行提出了更高要求, 本文介绍了一种通过改善锅炉排污水水质, 将其回收利用的工艺方法。
关键词：排污,回用,节能
参考文献
[1]陈洁, 杨东方.锅炉水处理技术问答.北京:化学工业出版社, 2002.12.
膜处理技术用于石化污水回用 篇5
1.纳滤膜技术 纳滤膜(NF)技术是应用于石化污水回用于循环水补充水的试验.纳滤膜技术是适宜分离相对分子质量在10以上,分子大小约为1nm的溶解组分的膜工艺.国际上纳滤的`研究始于20世纪70年代,80年代开始商品化,在水的软化,不同价阴离子分离和高低相对分子质量有机物分级以及中、低相对分子质量有机物除盐等方面有独特优点而广泛应用.国内的研究始于80年代末,虽有一些产品,但性能与国外仍有较大差距.纳滤膜可脱除污水中的有机物、细菌、病毒和盐类,膜压差仅为0.2～0.7MPa,比反渗透节能30%～50%,纳滤膜介于反渗透和超滤膜之间,也叫低压反渗透或疏松反渗透.经NF处理后,水质完全能满足循环水补充水的要求.
作 者：焦佩禄 李中华 周江 刘彦涛 作者单位：焦佩禄,李中华(大庆油田采油一厂)
周江(大庆石油管理局供水公司)
刘彦涛(大庆新中瑞环保有限责任公司)
回用技术论文 篇6
关键词：印染废水 提标改造 深度处理 回用技术
中图分类号：X703.1 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）03（b）-0028-01
1 总述
1.1 引言
2012年10月，纺织染整工业水污染物排放新标准正式颁布，2013年1月1日开始实施，届时1992年老标准废止，这标志着印染废水新一轮提标改造工作正式开始。
新的印染行业废水排放标准在2008年文件的基础之上形成，新标准对化学需氧量COD、生化需氧量BOD、悬浮物、色度、氨氮、磷、苯胺类等主要污染物指标提出了更低的浓度限值，比如COD的纳管排放从500 mg/L降至200 mg/L，排放标准从100 mg/L降至80 mg/L，特殊限值降至60 mg/L。新标准总体要求比现行的废水排放标准都更为严格，对印染企业和环保工程设计提出更高的要求。本文在总结以往印染废水处理工程经验的基础上，分析印染废水各类工艺段废水特点、特性，结合清洁生产、清污分流、浓淡分流以及资源回收等情况，总结现有工程工艺及运行管理现状以及提标改造方面的研究和实践成果，对目前国内印染废水提标改造等技术进行介绍、提出技术措施，供行政部门及各印染企业参考、选用。
1.2 难点及重点分析
1）印染废水水量大，改造工程量大，投资大；2）很多印染企业已经没有闲置土地，改造、扩容空间不大；3）个别退浆、碱减量废水等有机污染物浓度高，达标难度大；4）苯胺类染料的使用，使得达标可能性越来越低；5）由于总量控制的要求，需要回用，回用水质要求高；6）污水深度处理回用导致盐份累积，产生的浓水达标处理难度大。
1.3 应对措施
1）采用先进、有针对性的处理工艺，比如催化微电解技术、臭氧-活性炭技术、纯氧曝气技术，节约占地，降低能耗；2）分类收集、分质处理，对个别废水进行有针对性的预处理，确保稳定达标；3）回用技术采用超滤、反渗透等，确保回用水质满足生产要求；4）针对浓水开发新的工艺，比如臭氧-生物炭、曝气生物滤池等工艺，确保浓水稳定达标；5）实行清洁生产，减少苯胺类染料的使用，调整产品使用结构；针对苯胺废水采用针对性技术。
2 印染废水特点及分类
印染废水的污染物大部分为有机物，并随采用的纤维种类和加工工艺的不同而异。一般情况下印染废水pH值为6～13，色度可高达1000倍，COD为400～4000 mg/L，BOD5为100～1000 mg/L，印染废水一般具有污染物浓度高、种类多、含有毒害成份及色度高。
从技术角度看，印染废水是很复杂的一个大类废水。其特点有四：其一，污染物成分差异性很大，很难归类求同；其二，主要污染指标COD高，BOD和COD的比值一般在0.25左右，可生化性较差；其三，色度高，混合水中染料分子、离子微粒大小重量各异性大，较难脱色；其四，印染各工序排出废水种类繁多，比如退浆废水、煮练废水、漂白废水、丝光废水、染色废水、印花废水、整理废水、碱减量废水等，其特点是水量大、水质特性差异较大。
3 印染废水处理现状及技术
3.1 印染废水处理技术工艺
根据国内印染废水治理的现状看，目前印染废水一般采用物化、生化或者物化、生化组合工艺，提标改造根据废水水质和处理要求可采用物化+生化、生化+物化或物化+生化+物化等工艺工艺。物化工艺一般有沉淀、气浮、过滤等，投加絮凝剂或脱色剂，也有采用催化电解或高级氧化工艺，提高废水的可生化性能；生化工艺有泥法和膜法两种，厌氧、兼氧和好氧三种组合模式，厌氧可采用折流板、UASB、EGSB、IC等，好氧可采用SBR，接触氧化、活性污泥，纯氧曝气，曝气生物滤池等。
3.2 印染废水处理案例
温岭市某印染厂主营涤纶超细半边绒、涤纶羽毛纱、涤纶、锦纶羽毛纱、亚丝光、全毛、各种腈纶、丙腈、雪尼尔、开司米及单纱的绞纱染色等。废水规模为5000 m3/d，采用混凝气浮+接触氧化工艺，进水COD≤1500 mg/L，出水COD≤150 mg/L。
工艺路线：印染废水→调节池→加药混凝沉淀→接触氧化→纳管排放
4 执行新标准后印染厂提标改造措施
4.1 COD达标技术
新标准对COD的排放浓度提出了更高的要求，比如以前的纳管标准是500 mg/L，提高至200 mg/L；以前的直接排放标准是80 mg/L，提高至60 mg/L。针对更高的COD要求，应该从以下几点进行技术改进：
1）在常规的pH调节+混凝沉淀+水解酸化+好氧（活性污泥或接触氧化）+二沉池+混凝沉淀中加强预处理单元（如强化水解酸化、物化处理等），沉淀池降低表面负荷，混凝沉淀中投加脱色剂等；
2）增加深度处理单元（如生物滤池、臭氧-活性炭技术等或在加药混凝沉淀中投加高效的复合药剂）；通过以上措施可以达到COD排放浓度达到新的标准；
3）延长生化段停留时间，生化段超低负荷运行；或者检查进水中有无生化抑制物质，如有，通过清洁生产措施或污水预处理工艺消除生化抑制物质；
4）在常规处理后，采用活性炭或硅藻土吸附技术。
4.2 强化生物处理
1）优化运行：现有污水处理系统的设备能力、池容利用、操作与控制参数存在一定的调控空间（余量）时，可通过优化运行技术，提高系统对各污染物的去除能力；
2）投加填料：采用优化运行技术后，原有生物池处理能力仍不能满足出水水质要求、且新增池容困难时，可在生物好氧池中投加悬浮填料，提高系统对各污染物的去除能力；
3）回流污泥曝气再生：采用优化运行技术后，原有生物池硝化效果不够稳定、且污泥曝气对生物除磷及反硝化效果影响较小时，可采用回流污泥曝气再生技术，以提高硝化菌的活性和硝化稳定性；
4）增设硝化、反硝化设施：原有生物处理段采用强化措施后NH3-N和TN仍不能达标时，可在原生物处理段后增加曝气生物滤池进一步去除氨氮和有机污染物，增加反硝化滤池进一步去除硝态氮。
5 印染废水回用处理技术措施
5.1 预处理+砂滤+UF+RO/NF处理工艺
膜处理工艺的核心是进膜前的水质预处理，由于印染废水的种类较多，水质浓淡差异较大，所以，根据不同的水质要求，可以采用不同的组合工艺。印染废水经过前处理工艺处理后，降低废水中的CODCr、废水中的悬浮物、浊度，进入超滤处理系统，去除更小的悬浮物、浊度和色度后再进入后续的RO/NF处理系统，截留废水中的污染物质，进行污染物的分离和浓缩，使出水达到生产回用水水质要求。
5.2 MCR/MBR+RO/NF处理工艺
中水回用技术及其存在问题探讨 篇7
1 国内外中水回用发展状况
1.1 国外中水回用发展状况
从20世纪60年代起, 国外许多国家对城市中水回用技术进行了深入研究和推广应用, 建立了中水回用工程, 这些工程通常是将污水处理厂二级处理出水经进一步处理后回用于农田灌溉、市政杂用、工业用水、地下水回灌、饮用等。
1) 日本。
日本污水回用用途包括工业用水、河道景观用水、农灌用水、市政杂用及冲厕等, 其比例大致为:41%用于工业用水、32%用于河道景观用水、12.5%用于农灌、8%用于市政杂用及冲厕等。
2) 以色列。
以色列几乎全部的生活污水和72%的城市污水得到了回收利用, 目前报道已有200多个污水回用工程, 规模最大的为27×104 m3/d, 最小为27 m3/d。处理后的中水中, 42%用于农灌, 30%用于地下水回灌, 剩余中水用于工业及市政杂用。全国127座污水厂与其他水源联合调控、统一使用, 以法律的形式对中水回用给予了保障[6,7]。
1.2 国内中水回用发展状况
我国是一个水资源贫乏的国家, 人均水资源占有量仅为世界平均水平的1/4, 进入21世纪, 随着经济高速发展和城市化进程的不断加快, 水资源供需矛盾将进一步加剧。有报道称全国669个城市中, 400个城市常年供水不足, 其中110个城市严重缺水。
我国城市中水回用技术起步于1985年, 北京市环境保护科学研究所建成了我国第一项城市中水回用工程。此后, 我国天津、大连、青岛、济南、深圳和西安等相对缺水的大城市相继开展了中水回用的试验研究, 有些城市目前已经建成或拟建一批城市中水回用项目。2001年以“十五”纲要明确提出污水回用为标志, 我国中水回用已正式进入全面启动阶段。
2 中水回用的意义
1) 中水回用可以有效地保护地下水资源, 很大程度的减少清洁水的取用量。在日常生产、生活用水中约有40%的水是与人们生活紧密联系的, 必须采用清洁水资源;其余60%的水是用在工业、环卫、农业灌溉和绿化等方面, 这部分用水完全可以采用中水来代替清洁水。
2) 城市污水回用利用可缓解城市水资源短缺问题。我国城市污水年排放量已经达到414×108 m3, 全国污水回用率如果达到10%, 年回用量可达40×108 m3, 而正常年份年缺水约60×108 m3, 可解决缺水量的67%, 足以缓解一大批缺水城市的供水紧张状况。
3) 中水回用是保护环境、防治水体污染的有效途径。中水回用避免了大量的城市污水及工业废水排入水体中。城市污水经处理后应用到农业灌溉、洗车、冲厕和绿化等方面, 不但减少了城市污水排放量, 减轻了水体污染的现象, 而且进一步降低了污染物对农作物和土壤的污染性破坏[8]。
3 中水回用技术分析
生活污水具有非常高的可生化性, 相对于其他工业废水处理难度较小, 因此, 从处理技术和成本角度考虑, 以生活污水为城市中水回用原水具有相当的技术可行性和较高的回用价值。
中水回用一般要进行3个阶段的处理:物理处理、生物处理及深度处理。
物理处理主要包括格栅和调节池, 主要去除污水中的固体大颗粒杂质并达到均匀水质的效果。
生物处理主要去除污水中的溶解性有机污染物, 这一阶段成为了中水回用处理过程的关键步骤。目前处理技术一般采用好氧处理较多。近年来关于中水回用技术的发展也大多是关于生物处理这一过程的。
深度处理主要是利用物理化学处理法较为完全的去除水中的污染物并进行消毒, 保证城市中水回用水质卫生安全。深度处理可以采用超滤 (微滤) 或反渗透膜处理技术。
赵坤宇等[9]在二级生物处理技术的基础上, 采用臭氧化工艺、膜生物技术和现代超声波清洗膜元件技术, 进行了生活污水回用处理以彻底消除污水中的细菌、臭味、色度等, 使处理后的中水成为真正安全可靠的回用水资源。张晔等[10]采用臭氧深度处理生活污水, 研究结果表明, 臭氧对降低污水中的COD、亚铁离子等有着非常显著的效果。张晓颖等[11]采取了先混凝后生物处理的技术, 在混凝试验中确定了生活污水处理的最佳投加混凝剂, 并确定了处理生活污水时改混凝剂的最佳工艺条件。王秀红[12]和蔡银志[13]等也对中水处理工艺进行了总结。
4 存在问题探讨
1) 处理成本。
制约中水能够广泛在我国推广的关键因素是中水的处理成本问题。目前中水处理的核心步骤是生物处理单元。生物处理法有好氧生物处理法和厌氧生物处理法。目前, 中水处理多采用好氧生物处理技术, 包括活性污泥法、生物转盘、接触氧化法等好氧处理方法。但是, 好氧生物处理技术存在运行成本高、产生污泥量大、易产生污泥膨胀等等的问题。这与我国目前需求的节能降耗相违背, 同时也与中水回用本身以节约能源为出发点相矛盾。厌氧生物处理技术相对于好氧生物处理具有明显的节能降耗的特点, 其运行不需要投加氧源, 这大大的减少了运行成本;污泥产量很低, 一方面减少了污泥处理费用, 另一方面防止了新污染物的产生;管理操作方便等。厌氧生物处理技术近几年来取得了飞速发展, 随着第二代、第三代高速厌氧反应器, 如:厌氧滤池、厌氧膨胀颗粒污泥床、厌氧接触工艺、上流式厌氧污泥床、厌氧折流板反应器、厌氧内循环式反应器和厌氧序批式反应器等的出现, 厌氧生物处理工艺应用于城市中水回用已经成为可能。
另外降低中水设施运行成本的途径有:准确确定各个城市的中水设施规模;充分发挥市场经济杠杆的有效作用, 制定出合理的水价体系;着力培育完善的中水回用广泛市场;完善相关的法律法规政策, 加强中水回用技术运行过程中的监督和管理等[3]。
2) 规模效益。
随着我国中水回用事业的不断发展, 目前我国大、中型城市的中水处理及回用系统已初具规模, 但普遍存在以小区中水系统为主的现象, 并没有大规模的中水生产体系。城市地下水网建设布局不允许在短期内铺设大规模的专用中水管道, 这是城市中水回用得不到广泛应用的另一个主要原因。这就造成了中水只能供给较近处的市政部门及大型企业使用, 难以向远处输送。中水要成为城市可靠的、经济的有效水资源, 必须完善城市管网建设, 铺设大规模的城市中水回用管道。因此, 新建城市相关设计部门需要进行统一的规划建设设计, 才能够让城市中水回用系统得到充分的完善[3]。
摘要：阐述了国内外中水回用发展状况, 从中水回用的意义入手, 对中水回用技术作了分析, 探讨了处理成本和规模效益两个制约中水回用技术推广的重要因素, 为城市中水回用系统的完善奠定了基础。
回用技术论文 篇8
我国是一个水资源短缺的国家, 高耗水量行业发展集中, 生产管理水平低, 生产用水浪费严重。然而人们对于水的思想认识模糊, 缺乏危机感, 节水意识差, 城市生活用水、家庭用水浪费现象普遍。为节约用水, 充分发挥现有水资源的利用率, 有些城市相继指定了中水回收利用的有关规定, 将淋浴、洗涤、盥洗等轻度污染的污水, 经处理后用于冲洗厕所、洗车、绿化等。
1 中水及中水回用的概念
“中水”一词是相对于上水[给水]、下水[排水]而言的。中水回用技术系指将小区居民生活废[污]水 (沐浴、盥洗、洗衣、厨房、厕所) 集中处理后, 达到一定的标准回用于小区的绿化浇灌、车辆冲洗、道路冲洗、家庭坐便器冲洗等, 从而达到节约用水的目的。中水因用途不同有3种处理方式:一种是将其处理到饮用水的标准而直接回用到日常生活中, 即实现水资源直接循环利用, 这种处理方式适用于水资源极度缺乏的地区, 但投资高, 工艺复杂;另一种是将其处理到非饮用水的标准, 主要用于不与人体直接接触的用水, 如便器的冲洗, 地面、汽车清洗, 绿化浇洒, 消防, 工业普通用水等, 这是通常的中水处理方式。第三种是在工业上可以利用中水回用技术将达到外排标准的工业污水进行再处理, 一般会加上混床等设备使其达到软化水水平, 可以进行工业循环再利用, 达到节约资本, 保护环境的目的。
2 中水的水质特征
生活污水包含的主要有害成分为:BOD、COD、悬浮固体、N和P等。小区污水不同于城市污水 (常包括部分工业废水) , 属于生活污水范畴。其水质水量特征可概括为:水质水量变化较大, 属于间歇性排水 (一般早中晚水量较大) , 污染物浓度偏低, 即比城市污水低, 污水可生化性良好, 处理难度小。但是废水的处理也有一定的困难, 因为其水质组成的变化较大[2]。其中最主要的污染物为洗涤用水中含有的磷, 容易造成水体富营养化, BOD、COD也是造成水体污染的重要原因。此外, 还有致病性微生物等。
3 中水回用处理技术与工艺
中水回用处理一般包括初级处理、二级处理和深度处理。初级处理一般为格栅 (也用小孔径毛发收集器, 来截留原水中的毛发等大的颗粒物) 和调节池, 去除水中的大的悬浮颗粒物和均和水质, 以保护后续设备的正常运行。二级处理为主要处理设备, 来处理原水中的可溶性污染物。深度处理以过滤、消毒为主, 保证出水达标。
中水回用的处理技术主要包括生化法、物化法和膜处理法。生化法是利用水中的好氧或厌氧微生物来分解水中的有机物, 有时也联合运用, 以达到净化水质的目的, 以活性污泥法和生物接触氧化法为主。物化法主要有混凝沉淀、过滤、活性炭吸附和离子交换法等, 主要处理优质杂排水。膜处理技术一般采用超滤 (微滤) 或反渗透膜处理, 其优点是SS去除率很高, 占地面积少等优点, 但费用较高。目前常用的是膜生物反应器, 它处理效率高、出水水质好, 设备紧凑、占地面积小, 易实现自动化。
3.1 生化处理技术
3.1.1 生物接触氧化法
这是目前采用较多的工艺, 其主要流程:
原水→格栅→曝气调节池→接触氧化池→二沉池→过滤→消毒→出水
实践证明, 该设施CODCr去除率达90.7%, BOD5去除率达97.4%, SS去除率达97%, NH3-N去除率达70%, PO43--P去除率达85%, 其成本也较合适[1]。
生物接触氧化法又称浸没式曝气生物滤池, 是在生物滤池的基础上发展起来的, 是介于活性污泥法和生物滤池二者之间的生物处理技术, 有以下特点[2]:
1) 具有较高的容积负荷, 处理效率高, 出水效果好;
2) 对冲击负荷有较强的适应力, 不需要污泥回流, 不存在污泥膨胀问题, 运行管理方便;
3) 但是它的填料易于堵塞, 布气、布水不均匀。
采用二级生化处理时, 多采用A/O和A2/O。它不但有很好的脱氮除磷功能, 还能去除一部分有机污染物, 对于轻度污染的废水, 有很好的效果。
3.1.2 生物接触氧化工艺与曝气生物滤池工艺相结合
其工艺主体为:
化粪池→厌氧水解→生物接触氧化→曝气生物滤池→消毒[3]
曝气生物滤池与传统的活性污泥法相比容积小, 占地面积小, 且不需要二沉池, 出水质量高, 运行费用低, 易挂膜, 便于自动控制和后期少等优点, 但是曝气生物滤池对进水SS要求较高, 水头损失较大, 且除磷作用有限, 需要经过一定的预处理或与其他工艺组合使用, 用于污水回用的深度处理, 出水能够达到城镇建设杂用水水质标准 (CJ/T48-1999) 。若建在地下室内, 则空间受限制, 因此需增加中间水池, 使造价增加, 且施工难度大, 工期较长。
3.1.3 CASS工艺
CASS是间歇式活性污泥法的改进工艺, 连续进水, 间断排水, 在一个池内完成水质均化、初次沉淀、生物降解、二次沉淀, 是一个好氧—缺氧—厌氧交替运行的过程, 具有一定的脱氮效果[4]。池内用隔墙隔出生物选择区、兼性区和主反应区, 能够实现同步硝化反硝化。该工艺具有抗冲击负荷能力强、系统运行稳定可靠的特点, 特别适用于以生活污水为原水的小区中水。
3.2 物化处理技术
物化处理工艺是以混凝沉淀和活性炭吸附相结合的基本方式, 主要用于处理优质杂排水, 适用于小型的中水回用工程。主要工艺特点是流程较短, 占地面积相对较小, 管理比较简单, 但处理效果收混凝剂及活性炭种类和数量的影响, 有一定的波动性[5], 其运行费用也较高。其典型处理流程为:
原水→格栅→调节池→混凝沉淀 (气浮) →过滤→活性炭吸附→消毒→出水
原水→格栅→调节池→混凝沉淀 (气浮) →化学氧化→消毒→出水
在处理一些水质较复杂的生活污水时, 使用一种方法很难达到处理效果, 通常会采用生化和物化相结合的方法:
原水→格栅→调节池→生物接触氧化→沉淀→微絮凝→过滤→活性炭吸附→消毒→出水
3.3 膜处理技术
膜生物反应器 (MBR, Membrane Biological Reactor) , 是将生物的降解作用与膜的高效分离技术结合使用的新型水处理工艺。它以膜组件能将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物质截留住, 省掉二沉池, 在生物反应器中保持高活性污泥浓度, 减少污水处理设施用地[6], 并保持较高的出水水质, 膜生物反应器被认为是处理灰水工艺稳定, 并能消除病原体的新技术, 它分为浸没式生物反应器、分置是生物反应器和复合式生物反应器。近年来, 已逐步应用于城市污水和工业废水的处理中, 并在越来越广泛的应用于中水回用。MBR法应用于中水回用工程具有去除效率高、出水稳定、处理负荷高、剩余污泥少、操作方便, 占地面积少等特点, 不足之处在于膜表面易形成附着层, 使膜通量下降, 易产生膜污染, 清洗困难, 成本费用高, 在国内应用还不广泛。但由于其对细菌、有机物、氨氮等去除率高, 出水水质稳定, 处理后的水也能满足国家规范再生水做冷水的水质指标标准, 具有推广应用价值。
利用膜技术处理污水一般与其他工艺结合使用, 典型流程如下:
实践证明使用膜处理工艺在运行周期内, 出水CODCr去除率为88%, BOD5去除率95%, SS去除率为99%, 氨氮去除率为91%, 出水水质达到城市污水再生利用城市杂用水标准 (GB/T18920-2002) 的要求。
在国外, 有利用浸没型膜生物反应器的实例, 运行效果不错。浸没式生物反应器膜通量低于关键渗透通量, 但其通常在低压下运行, 较分置式节省。此外, 还有循环垂直流生物反应器, 适用于小规模水处理系统的有益补充。
4 结论
中水回用是实现水的资源化, 减少水污染的有效途径, 实现了经济效益与环境效益的统一。但由于目前人们的资源意识较差, 用水不节约, 相关法律不够完善, 资金及技术方面还不尽如人意, 加上水的价格偏低以及对回用中水的安全性的考虑, 中水回用的推广还未十分广泛。尽管中水回用对于一些地区来说是必要和可靠的选择, 但对于加大中水回用力度还是很有潜力的, 尤其对水资源缺乏的今天有着重要的意义。在国家相关政策及技术的支持和要求下, 中水回用必将成为今后发的趋势。
参考文献
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油田采出水回用技术研究进展 篇9
1 油田采出水的特点及回用途径
油田采出水成分复杂,具有如下特点:水温较高,通常可达60℃以上;含油量高,通常每升含油几百到几千毫克,高的可达几万毫克;矿化度较高,一般每升含盐几千至几万毫克;细菌含量高,特别是有大量硫酸盐还原菌(SRB)和腐生菌(TGB);表面张力大;残存有大量化学药剂及其他难降解的有机杂质[2]。
油田剩余采出水处理后回用的途径主要有替代清水用作注汽锅炉给水、用作低渗透油田注水、用作三采配聚用水、用作灌溉用水及生活用水等[3]。
2 油田采出水回用技术
2.1 离子交换技术
离子交换的原理是当水通过阳离子树脂时,水中的硬度成分钙、镁离子与树脂中的阳离子互相交换,使钙、镁离子浓度降低,水得到软化。离子交换技术目前主要应用于软化矿化度较低的油田采出水,处理后出水用作注汽锅炉给水[4],在美国、加拿大和我国一些油田已广泛采用。
加拿大冷湖油田于1978年将稠油废水回用于热采锅炉,脱出水经过油水分离、诱导式气浮、砂滤、热石灰软化、无烟煤过滤和两级弱酸离子交换器处理后,剩余硬度降到1 mg/L以下,处理后的水质满足蒸汽发生器的给水要求。胜利油田于1999年12月建成投产了国内第一座油井采出水回用于热采锅炉的乐安废水深度处理站[5],日处理15 000 m3稠油废水,处理后水质达到中国石油天然气总公司颁布的SY0027—94《稠油集输及注蒸汽系统设计规范》要求的稠油热采注蒸汽发生器的给水水质标准。曾玉彬等[6]对新疆油田六九区稠油废水回用于热采锅炉进行了现场中试研究,结果表明,采用以旋流反应净化工艺为主,结合沉降、过滤、离子交换及除氧的技术路线对稠油废水进行处理,处理后水质能够满足热采锅炉给水的水质要求。河南油田稠油联合站采用离子交换技术将稠油废水处理后用于注汽锅炉,废水处理费用为5.13元/m3,节省各项费用12.47元/m3 (清水资源费1.43元/m3、节省废水回注电费5.0元/m3、有效利用热能费4.00元/m3、原油回收收入2.04元/m3),具有双重的社会和经济效益。
2.2 膜分离技术
2.2.1 膜过滤技术
膜过滤技术在废水处理领域中的应用日益广泛,在油水分离领域也显示出巨大的发展潜力[7,8,9]。膜过滤器过滤精度高,一般作为精细过滤器使用,出水能够达到SY/T5329—94《碎屑岩油藏注水水质推荐指标》规定的低渗油藏的注水要求,适用于过滤精度要求较高的精细过滤,但是存在膜污染和造价较高的问题[10]。目前应用较多的膜过滤器有有机膜(如改性聚四氟乙烯、聚砜中空纤维膜)过滤器和无机膜(如陶瓷膜、金属膜)过滤器。
改性聚四氟乙烯过滤器是目前油田使用较多的有机膜过滤器,具有亲水疏油、耐腐蚀、化学性能稳定、压差增加慢、耐油污和易再生的特点,在江苏油田沙埝、黄珏、真武老站、崔庄等站均有使用。改性聚四氟乙烯过滤器除油效果较好,缺点是滤芯耐冲击能力弱,一旦被油污染后再生困难。郭晓等[11]用管式磺化聚砜超滤膜处理辽河油田曙光采油厂低渗油层处理站的油田采出水时发现经超滤膜处理过的水中含油量、SS用7230G型分光光度计已检不出,粒径中值小于0.45μm,可满足低渗油藏注水要求。邹启贤等[12]利用三级串联陶瓷膜过滤器处理某油田外排废水,能将废水的COD从300～350 mg/L降到150 mg/L以下,达到GB 8978—1996《废水综合排放标准》规定的外排标准。金属膜近几年获得了很大发展,这种膜是由金属粉末或不锈钢丝烧结而成的,它的使用寿命比传统有机膜和陶瓷膜长,但是价格高。金属膜的优点是耐温性能好,抗油污染能力强,传统的汽水反洗或单纯的水反洗工艺就可实现滤膜清洁再生,并且操作简单。胜利油田广泛采用PTI型钛金属膜精细过滤器,在进水含油量和SS均为10 mg/L时,出水指标能保持油质量浓度小于5 mg/L,SS小于2 mg/L,粒径中值小于1.5μm。
2.2.2 反渗透
反渗透是从溶液中清除溶解离子等溶质的一种分离法,适用于高含盐采出水的深度处理,该方法同样存在膜污染和成本较高的问题。反渗透装置第一次大规模应用于油田采出水处理是1989年在美国加利福尼亚的贝克斯油田,其水处理流程包括除油、澄清、过滤、反渗透脱盐装置,处理后的水用于电站锅炉给水。该套水处理装置成功地将总盐分质量浓度为3 000 mg/L、硅质量浓度为62 mg/L、油质量浓度为3.5 mg/L、TOC为16～23 mg/L的采出水处理为锅炉用水。
Cartwright[13]采用纳滤—反渗透集成工艺进行油田采出水处理试验,结果表明:第一级使用中空纤维纳滤膜去除几乎所有重油、悬浮物和主要溶解有机物,第一级的渗滤液直接进入第二级卷式反渗透膜,反渗透膜产生的滤液能够满足回用或回灌地下的要求。Lin等[14]利用超滤和反渗透组合工艺对油田采出水进行处理实验,实验结果表明,处理后水质达到了当地的回用标准。
Cynthia等[15]利用反渗透技术与构造湿地相结合,对高含盐油田采出水进行处理。处理后,水的电导率和总溶解固体(TDS)质量浓度分别降低了98%和96%,水质达到了当地的灌溉和排放要求,为油田采出水处理及回用提供了一种可行的方法。
2001年末,美国通用电气水处理技术公司在美国北加州克恩县贝克斯菲尔德蒸汽驱稠油油田采用反渗透技术对油田采出水进行了一项综合性先导研究。该稠油油田采出水温度为85℃,油质量浓度为10～50 mg/L,总盐分质量浓度为10 000 mg/L,悬浮固体含量高,同时含铁、硅和硼。先导研究进行了6个月,采出水处理量为4.5 m3/h,运行了1 700 h,处理水质达到当地的农田灌溉用水要求。
2008年,土耳其的一个研究小组开展了以反渗透技术为核心的采出水处理技术研究[16]。通过气浮、过滤、微滤和反渗透的组合处理特拉克亚地区的油田采出水,取得了较好的效果,处理后水质COD小于250 mg/L,达到了当地的排放标准。
2.2.3 电渗析
电渗析是利用直流电场驱动离子穿过离子交换膜,由于阴离子只能通过阴离子交换膜而阳离子只能通过阳离子交换膜,从而实现离子分离。电渗析可以很好地降低聚合物驱采出水的矿化度,满足配制聚合物用水的要求。加拿大环境废水中心自1990年开始,采用电渗析处理油田采出水,进行了一系列的小型试验,并解决了中试中的膜污染和处理高温采出水两大问题[17]。美国天然气技术研究所(GIT)在怀俄明州的Wind River Basin进行了电渗析处理油田采出水中试研究[18],试验将该油田采出水的TDS质量浓度从8 300～10 000 mg/L降为1 000 mg/L。
王北福等[19]采用超滤—电渗析工艺处理大庆采油二厂聚南八废水站废水,经自然沉降、混凝、两次压力过滤工艺初步处理后,再采用超滤和电渗析的组合工艺将含聚合物废水处理为配液用水。处理出水的矿化度比清水高,但Ca2+和Mg2+的含量显著低于清水,其配液黏度及抗剪切性能都超过了清水,可代替清水配制聚合物溶液进行驱油。
荆国林等[20]利用电渗析装置进行降低油田废水矿化度的实验,实验结果表明用降矿化度后的淡水配制的聚合物溶液,其黏度和抗剪切性能均超过清水所配制的溶液,用其代替清水进行聚合物驱油可以节省大量聚合物,具有明显的经济效益。
刘渝等[21]采用化学混凝—铁炭微电解—电渗析技术对钻井废水进行了深度处理实验。实验结果表明:废水pH和反应时间是影响铁炭微电解处理效果的重要因素,当废水pH为1.5、反应时间为120 min时,COD去除率为50%;在电渗析除Cl-过程中,采取循环方式出水时,当运行时间大于等于60 min时,出水中Cl-的质量浓度低于350 mg/L,达到DB51/190—1993《四川省废水排放标准》中的三级排放标准。
2.3 蒸馏法
蒸馏法可分为多级闪蒸、多效蒸发、压气蒸馏等几种形式。在德国、荷兰及中东一些国家利用该方法处理油田采出水,在一定程度上实现了采出水的回用。蒸馏工艺中应用最多和最成功的是机械蒸汽再压缩工艺,即MVR (Mechanical Vapor Recompressing)工艺。MVR工艺技术成熟,但蒸汽压缩机和蒸发器的技术难度大、投资高,因此,应用并不普遍。另外,和上述蒸馏工艺相比,更简单、更廉价的废水资源化工艺还有Dewvaporation工艺和Solardew工艺,都是效法自然界水的蒸发原理设计的,投资省、工艺简单,但是效率低、占地多。
蔡钊荣[22]采用以低温多效蒸发技术为核心的处理工艺,进行了处理量为50 m3/d的中试试验,将稠油废水在低温低压下蒸发冷凝,淡化出水基本达到热采锅炉供水标准。
2.4 冷冻法
冷冻法是利用纯水比盐水的凝固点高这一现象进行的脱盐方法,通过对废水进行冷冻和解冻,分离出溶解固体。处理过程为当环境温度低于0℃时,将废水喷洒在冷冻板上,TDS浓度高的盐水从冰上分离出来。当环境温度上升至0℃以上时,冷冻板上的冰融化成净化水。在夏季,蓄水池自然蒸发取代冷冻处理过程。油田应用的为自然冷冻法。阿莫科公司在美国圣胡安盆地有Cahn/Schneide蒸发设施。废水经该设施处理后,TDS由11 600 mg/L降至200～1 500 mg/L,降低了92%。此外,有机物和金属含量也明显下降[23]。
3 展望
随着人们环保意识的增强、国家“节水减排”政策的号召以及石油工业可持续发展的需要,采出水处理后回用成为一种必然趋势。
离子交换技术主要应用于稠油热采废水回用锅炉的处理。该技术较成熟,国内外均有成功应用实例,后续发展应着重于完善工艺流程,降低运行成本。
对于高矿化度油田采出水,采用膜处理在技术上是切实可行的,但是膜污染和运行费用较高的问题成为制约膜技术工业化应用的瓶颈。今后应加大膜处理技术的研发和应用力度,研发抗污染、廉价、使用寿命长、适合于油田采出水处理的膜类型;研究膜技术和其他技术的组合,降低运行成本,提高处理效果。另外膜处理过程中产生的浓缩液的处理问题,若没有经济有效的处置方案,将制约该技术的大规模工业化应用。
总之,将油田多余废水深度处理后回用,既避免了废水外排污染环境,又实现了资源化利用,具有极大的经济、社会和环境意义。
摘要：综述了离子交换技术、膜技术、冷冻技术和蒸馏技术等油田废水回用技术的研究进展,并对油田采出水回用技术的发展方向进行了展望。
铬鞣废水回用技术的研究进展 篇10
制革行业是用水与排水大户,也是污染大户。一般情况下,每产一张猪皮革要用0.3～0.5 t水,每产一张牛皮革要用水1 t左右。据不完全统计,全国制革企业的污水排放量每年超过2000万t[1]。铬鞣废水是制革厂污染最为严重的废水之一。在鞣制过程中,铬的有效利用率一般只有60%～70%,其余30%～40%的铬盐残留在废水中。鞣制后的废铬液三氧化二铬含量高达2000～5000 mg/L,高含量废铬液的排放不仅对环境造成极大的污染,而且造成资源的浪费[2]。因此对铬鞣废水中的铬回收,变废为宝,对于铬环境污染的防治及资源的节约都有重要的意义。
2 铬鞣废水水质特点
铬鞣废水主要污染物是重金属Cr3+,质量浓度约为3000～4000mg/L,废水中含有多种无机离子,如SO42-、Cl-、Na+、K+等,甲酸、乙酸等有机酸,还有从原皮中分解出来的蛋白质、胶原蛋白质、动物油脂、助鞣油脂等。其pH呈酸性,约为3.8。
2 传统铬鞣废水的处理方法及存在问题
2.1 直接循环使用法[3]
生皮经过浸水、浸灰、脱灰、软化和浸酸后,移入专门的铬鞣区进行铬鞣,铬鞣完成后的含三价铬的废液,经过专门的排液过滤系统流入贮液池,经适当的调整后,抽入铬鞣转鼓并补加一定量的新铬鞣液,即可进行下一轮铬鞣。
此种方法可直接治理污染,投资少,操作简单,但水中含有未去除的油脂和蛋白质,随着废铬液的循环使用其浓度越来越高,因此,不能将废铬液100%的循环使用,每天必须排放掉一部分。从环保的角度讲,此方法处理废铬液不彻底。
2.2 加碱沉淀法[4]
加碱沉淀法是最常用的处理铬鞣废液的方法之一。废铬液中的铬在酸性条件下以碱式硫酸铬[Cr(OH)SO4]的形式存在,能溶于水。加碱使pH达8.0～8.5,废铬液中的铬逐渐以Cr(OH)3形式沉淀下来,成为糊状铬泥。分离沉淀得到的铬泥,再加硫酸调整成符合鞣革要求的碱式硫酸盐。
此方法操作简单,易于见效,国内较多使用。但它易出现沉淀不彻底,分离不彻底,酸化不均匀的问题。回收的铬泥纯度不高。经过强酸、强碱的反复作用,会导致铬络合物发生变化,鞣性变差。
2.3 聚酯PS药剂法[5]
铬鞣废液经80目筛网过滤后,收集于贮液池中,在废铬液中加入15 g/t高分子聚酯PS药剂,经充分混合搅拌后静置,通过过滤方法除去油脂、蛋白质和其它杂质。将去除杂质后的铬液通过Cr3O2含量、盐含量、pH值的测定,按照鞣制工艺的要求补充食盐、硫酸后,可直接用于浸酸。浸酸完成后,补充新铬液、助鞣剂后直接用于鞣制工段。采用此法,油脂的去除率可达到94.5%,蛋白质的去除率为88.0%,铬回用率达到95%以上,利于后期污水的综合处理。
2.4 离子交换法[6,7]
铬鞣废水经格栅、筛网过滤后,收集于贮液池。然后计量泵入阳离子交换柱(采用强酸H+树脂)。当树脂层中的阳离子达到饱和时(即出水Cr3+含量逐渐增加为2～10 mg/L时),采用高浓度的H2SO4再生,得到含Cr3+较高的Cr2(SO4)3再生洗脱液,再按照制革工艺要求重新调整以后,回用于鞣制工段。采用此种处理方法Cr3+去除率达99%。废水出水呈酸性。
这种方法去除铬的效率高,但设备复杂,操作技术性强,且在离子交换中,高价金属离子易为树脂所吸附,再生时难于洗脱下来,从而降低树脂的交换能力。
2.5 萃取回收法[8,9]
铬鞣废液经格栅、筛网过滤后,收集于贮液池。然后泵入萃取设备中(萃取罐),与萃取剂进行逆流多级反应。萃取管内设有搅拌器来增加两相的接触面积和传质系数,使水中的铬离子移入萃取剂中,然后把它们排到分离罐中进行静置分离。经过几段萃取后,Cr3+在萃取剂与污水中的含量达到某一相对平衡时,出水中的Cr3+含量逐渐增加,这时需要将萃取剂再生,反萃液为硫酸铬。按照制革工艺要求重新调整后回用于鞣制工段。
这种方法对萃取剂的要求过高,既要有良好的选择性又要易于回收和再生,同时要求有热稳定性,毒性和黏度要小,还要有一定的化学稳定性;另外Cr3+在萃取剂与铬鞣废液中的分配系数需要通过试验测定。
目前我国的铬处理方法有直接循环法,加碱沉淀法,聚酯PS药剂法等。对高浓度含铬废水,以上几种方法均有较好的处理效果。但经以上方法处理后的废水中,铬含量仍在5～100 mg/L,这样的废水经过生化处理得到的活性污泥中,铬含量就会严重超标,从而影响污泥的资源化,甚至造成更大的污染。对于这样浓度的含铬废水,目前还没有很好的处理方法。
3 新型铬鞣废液处理技术
3.1 溶液萃取与电沉积联合技术[10]
Akash Deep等采用溶液萃取-电沉积联合提取的方式回收铬鞣废液中的铬。采用二(2,4,4-三甲基戊基)二硫代膦酸(Cyanex301)做为萃取剂将Cr(Ⅲ从Fe(Ⅲ)、Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)与Cu(Ⅱ等存在于铬鞣废液中的杂质中分离出来。这些杂质被提取至有机相中而纯Cr(Ⅲ)留在水层中。提取物在用水及6 mol/L H2SO4冲洗后可进行回用。铬鞣废液在进入溶液提取系统之前先采用MgO沉淀工序使Cr(Ⅲ)浓缩至7 g/L。经电沉积后在阴极区内形成的铬沉淀的纯度可达99%,阴极的回收率约为44%。同时,试验对溶液萃取与电沉积的影响参数做了研究。
3.2 膜技术
3.2.1 UF与NF集成[11,12,13]
初始浓度为4343 mg Cr3+/L的铬鞣废液首先经过螺旋式膜组件(Osmonics 411TA,PVDF,NMWCO15～25kDa,膜面积3 m2,最大压力3.8 bar,最高温度不高于45℃,pH 2～11,水通透性60L/m2·h·bar)。UF膜系统对铬鞣废液中悬浮物和脂肪类物质的去除率可达到84%～98%,同时还有40%的有机氮被去除,截留物中有28%的铬被截留。
为了获得可回用于铬鞣的溶液,将UF系统所得的滤液再经过NF处理,NF工艺采用螺旋式膜组件(Separem MOCD 4040N50,聚酰胺,NMWCO150Da,最大压力28 bar,最高温度不高于50℃,pH2～11,轴向流速1200～4500 L/h,水流速47.27 L/m2·h)。其运行方式为:温度25℃,输入压力14bar,轴向铬液流速2200 L/h。连续循环至残留液体体积达到原废液体积的1/3。处理后渗透液中铬浓度明显降低,膜对铬的截留率达99%,截留液中铬的浓度可达到1.35%(Cr2O3),可以回用于复鞣。此外溶液中的铬可以沉淀溶解获得铬浓度9.2%(Cr2O3)的溶液,可以回用于铬鞣。这种方法的另一个优点是渗透液可回用于浸酸工序,因为在渗透液中含有高浓度的氯化物。回收的铬可以回用于铬鞣和复鞣工序。
3.2.2 RO[14]
A.I.Hafez等研究表明,反渗透膜可以有效地从铬鞣废水中分离出Cr3+。研究同时发现,废水中盐的含量过高将影响Cr3+的去除率,当盐浓度低于5000 mg/L时,反渗透膜法可经济有效地从废铬液中分离回收Cr3+。
3.2.3 液膜
液膜是一层很薄的液体膜,液膜分离体系的形成是:先将液膜材料与一种作为接受相的试剂水溶液混合,形成含有许多小水滴(内水相)的油包,水乳状液,再将此水乳状液分散在水溶液连续相中,于是便形成了由外水相、膜相和内水相组成的“水包油包水”液膜分离体系[15]。
液膜分离金属离子原理为:萃取反应:M+B→[MB]
反萃取反应:[MB]+A→[MA]+B
废水中的金属离子透过液膜进人膜内相中,从而达到分离浓缩的目的。
分离Cr6+的液膜结构如图1所示。选择煤油为溶剂,Span-80(失水山梨醇单油酸酯)为表面活性剂,以TBP或TOA(叔胺三正辛胺)为载体,对Cr6+产生高度的选择性。接受相为NaOH水溶液。废水中的Cr6+与TBP或TOA结合,透过膜相又被释放进入内水相,从而得到分离浓缩。此乳状液膜具有很大的表面积和很薄的膜层,因而具有很高的渗透性,并可促进迁移以提高Cr6+的渗透速度,分离效率可达99%以上[16]。此法即可以用于含铬废水处理,又可以探寻制革原材料中Cr6+的分离检测的技术方法。但是对于铬鞣废液中主要污染物Cr3+的去除,液膜法尚未具体应用。一旦液膜法可以用于铬鞣废水的处理,不仅可以使废水中铬的浓度达到排放标准,而且有利于制革废水的直接排放与铬的回收利用。
3.3 复合絮凝[17]
刘存海采用多聚磷酸钠为主絮凝剂,分析铬鞣废水中的主要杂质为角蛋白、纤维素、多肽类及氨基酸等,它们吸附水中的Cr3+从而表面带正电荷。多聚磷酸钠在pH=5.0的条件下离解为多聚磷酸根负离子,可选择性地吸附这些杂质,而成为絮状物或胶粒。采用非离子型PAM作为辅助絮凝剂,是对多聚磷酸钠的补充和改善。非离子型PAM通过其大分子的桥联和卷扫作用,使吸附杂质后的多聚磷酸根成为更大的絮团而沉降,从而除去废水中的有机杂质。
将铬鞣废水经复合絮凝剂处理后,复配并应用于铬鞣,所鞣制的猪蓝湿革的各项指标为:水分及其它挥发物为21.28%;Cr2O3为5.51%;pH值为3.0;收缩温度95℃以上;颜色均一,性能可达到标准铬粉鞣制的同等水平,因此,铬鞣废水完全可以循环利用。
3.4 生物积累[18]
R Aravindhan等采用生物积累方法(棕色马尾藻类海草)去除制革废水中的铬。在试验过程中通过处理模拟铬鞣废水使试验装置标准化。在实验过程中会有多种因素影响该藻类对铬的摄取,例如:海藻的数量、铬的浓度、铬鞣废水的pH值、处理时间等。采用硫酸、氯化镁、氯化钙对海藻进行预处理,显示经过这些物质的化学修饰可提高对铬的吸收。大量海藻对铬的吸收符合Langmuir和Freundlich等温线。质子化的海藻处理pH为3.5～3.8的模拟铬鞣废水,在6 h后对铬的吸收量可获得最大吸收量约为83%。采用上述吸收体制来处理工业上的铬鞣废水也已制定。每克马尾藻类海草对铬的最大吸收量为35 mg。同时采用傅里叶变换红外光谱学、能量色散x射线分析法、火焰光度法研究了铬去除的途径。此外,对含铬海草回用制备碱式硫酸铬(铬鞣剂)也进行了研究。
4 结语
传统的铬鞣会使制革废水中存在大量未被吸收干净的铬,既造成环境污染又浪费资源。目前我国的铬废液处理方法有直接循环法、加碱沉淀法、聚酯PS药剂法等。对高浓度的含铬废水,以上几种方法均有较好的处理效果。但经它们处理后的废水中,铬含量仍在5～100 mg/L,这样的废水经过生化处理得到的活性污泥中,铬含量就会严重超标,从而影响污泥的资源化,甚至造成更大的污染。国外现已使用超滤一循环工艺对铬鞣废液进行处理,处理效果较好,但费用较高,工艺也相对复杂,因此在国内尚鲜有处理厂采用此技术;电解法能耗低,操作工艺相对简单,目前在国外已经较广泛的应用到实际处理中。
太原市再生水回用规划 篇11
关键词：节水；再生水回用；规划
中图分类号：X703献标识码：A文章编号：1000-8136(2009)26-0137-02
太原市地处黄土高原，气候干旱少雨，是我国水资源严重短缺的城市之一。据统计，全市人均水资源占有量为243 m3，仅为全省人均水资源量的52％，全国人均水资源量的7.4％。
随着城市化水平的提高，太原市经济持续增长，城市用水量需求也大幅度提高。自20世纪80年代以来，城市地下水位下降、水资源短缺等现象突出，成为制约城市经济和社会发展的重要因素，而解决这一问题的根本途径就是开源与节流，二者相辅相承。“开源”即：合理开发利用地下水、防治水污染、提高水资源的可利用程度、扩大可利用水资源的范围(各种类型低质水和海水利用，以及水的再利用；跨流域或地区调水)、提高供水工程系统的供水能力。城市污水资源化是将城市污、废水净化后，进行直接或间接的回用，使之成为城市水资源的一个重要组成部分。为此，太原市政府于2006年委托有关单位编制了《太原市中水回用工程规划》。
1太原市污水回用现状
2004年太原市每天污水排放总量约60万m3，集中处理量为36万m3／d，污水集中处理率61％。太原市现有污水处理厂六座，分别为北郊污水厂、殷家堡污水厂、杨家堡污水厂、河西北中部污水厂、赵庄污水厂、南堰污水厂，其中赵庄、南堰污水厂为工业废水处理厂，分别隶属于太原钢铁集团和太化集团。
太钢厂内轧钢和冶炼水闭路循环水，由赵庄污水处理厂回供4万m3／d；南堰污水处理厂利用杨家堡污水处理厂二级出水深度处理后回供太化集团2万m3／d；北郊污水处理厂回供太钢1万m3／d，用于高炉直流冷却水。由于农忙季节农灌，达不到回供量，已经停止回用。
除了对污水厂出水深度处理回用外，太原市有11家单位实施了建筑中水回用工程，合计日处理量为3 200m3。
2可利用污水量及再生水需用置
预测2010年太原市工业排水量为41.96万m3／d，生活综合排水量为28.78万m3／d，公建排水量26.91万m3／d，其他包括自然村排水量4.17万m3/d，共计101.82万m3/d。规划2010年城市污水集中处理回用率达50％以上。
(1)回供工业。太原钢铁(集团)有限公司制定了企业再生利用规划，回用规模10万m3／d；太原化学工业集团有限公司所属南堰再生水厂扩建后深度处理规模将达到5万m3／d，回用于新增建设项目和内部杂用；太原市第一热电厂生产用水取自晋阳湖，由于水位下降，目前缺水量5万m3／d，这部分水可利用污水厂的再生水；山西国际电力有限公司七期热电工程供热机组生产日耗水量约5万m3／d。
(2)再生水用于景观用水。汾河治理二期工程完工后，北延段至森林公园西门以北500 m，南延段至长风大街。由于渗漏和蒸发，平均损失水量约3.8万m3／d，利用再生水进行补充。
城西水系位于太原市古城以西，最北端在北郊污水厂附近，途经森林公园、黑龙潭公园、饮马河公园、西海子公园、南海子公园、迎泽公园。除了满足渗漏和蒸发的需要外，还需要部分水量确保水系的流动，共计需水量约1万m3／d。
(3)再生水用于城市杂用。城市绿化、冲洗车辆、浇洒道路、冲厕、施工、消防等需水量，预测2010年达到4.5万m3。
(4)可预见再生水需水量总计。2010年可预见再生水需水量总计34.3万m3／d。
3城市污水处理回用的水质及处理工艺
再生水厂水源来自污水厂二级处理出水，回用于工业冷却、城市杂用、景观水体等，如果按较低标准考虑，则用户需要再次处理，不利于中水推广。因此，再生水厂出水水质按以上3种用途中的最高标准考虑。经比较，再生水厂采用传统的混凝一沉淀一过滤一消毒的处理工艺，技术成熟、管理方便、经济可靠。
4再生水厂规划
(1)赵庄再生水厂。赵庄再生水厂已经建成，在赵庄污水厂厂区内。处理规模15万m3／d，处理水全部回用于太钢。
(2)北郊再生水厂。北郊污水处理厂的改扩建工程包括二级处理和深度处理，设计规模为8万m3/d，实际回供规模为6万m3／d。分别供给城西水系和汾河公园2万m3／d、4万m3/d。
(3)杨家堡再生水厂。杨家堡再生水厂位于杨家堡污水厂二级处理构筑物以西，设计 规模为8万m3／d,实际回供规模为6万m3/d，用于城市杂用水和汾河公园补充水。
(4)殷家堡再生水厂。2010年城南污水厂正式启动后，殷家堡污水厂彻底改建为再生水厂，再生水源为杨家堡二级处理出水。设计规模为8万m柏，实际回供规模为6万m3/d，用于城市杂用水及高新技术开发区、山西大学、财经大学等高等教育园区内的杂用水。
(5)河西北中部再生水厂。河西北中部再生水厂位于河西北中部污水处理厂东南角，设计规模为15万m3／d，回供规模为12万m3／d。分别供给太原第一热电厂5万m3/d、汾河公园2万m3／d。
(6)南堰再生水厂。南堰再生水厂位于南堰污水处理厂的西南角，由于现在的二级处理出水达不到深度处理进水水质要求，水源使用杨家堡污水厂的二级出水，日处理量为2万m3／d。拟对南堰污水处理厂改造并新增再生水处理规模3万m3／d，全部利用本厂二级处理出水，处理规模5万m3，回供太化集团。
(7)城南再生水厂。城南污水厂与再生水厂同步实施，预计2010年投产运行。其中再生水厂设计处理规模10万m3／d，回供规模8 m3／d，厂址选在城南污水厂、规划长治路之间的三角地带。回用水供汾河公园及城市杂用。
(8)规划再生水厂供水量总计。规划再生水厂的设计规模总计69万m3／d，回供规模总计53万m3／d，再生水厂及再生水管网
投资估算总计为4.1亿元。
5中水回用管网规划
中水回用管网近期按再生水厂的位置各自在附近形成一个回用管网的子系统，远期将这七个子系统连接成环。
(1)赵庄再生水厂子系统。再生水回用于太钢集团，回供管网敷设在太钢集团内部。
(2)北郊再生水厂子系统。再生水回用于城西水系和汾河公园。回用水管道出厂后，一部分沿滨河东路铺设到森林公园，进入城西水系。另一部分供至汾河公园。
(3)杨家堡再生水厂子系统。其再生水回用于城市杂用和汾河公园补水，回用水管由厂北引出沿学府街向西至平阳路，沿平阳路向北经新建路至北大街。主要供学府街以北地区的道路、绿化以及其他城市杂用水。回供汾河的管道沿学府街铺设至滨河东路，再沿滨河东路绿化带向北至森林公园门口。
(4)殷家堡再生水厂子系统。再生水回用于附近高教区及建筑小区，作为该区域的城市杂用及建筑内部中水使用。
(5)河西北中部再生水厂子系统。回供太原第一热电厂的回用水管沿新晋祠路向南，在长风西街与新晋祠路交叉口折至旧晋祠路，沿旧晋祠路南下进入一电厂。
回供汾河公园的回用水管出厂后向东至滨河西路，然后沿滨河西路的绿化带向北铺设至森林公园西门。
(6)南堰再生水厂子系统。其再生水回用于太化集团，回供管网敷设在太化集团内部。
(7)城南再生水厂子系统。其再生水回用于晋阳街以南的南部新区城市杂用水、景观用水及经济技术开发区工业用水。
6投资估算
再生水厂估算包括征地、拆迁、青苗补偿等项目，总计投资1.98亿元；回用管网估算不包括征地、拆迁、青苗补偿等项目，仅为工程费，总计投资2.35亿元；再生水回用全部工程总计投资4.33亿元。
7存在的问题及对策
(1)缺乏系统规计划。在太原市城市建设总体规划中，在水资源的综合利用方面，尤其是城市污水再生利用方面缺乏统一规划。这势必会造成重复建设和决策失误。因此，太原市再生水回用规划应纳入城市总体规划以及城市水资源合理分配与开发利用计划。就再水回用规划本身而言，还应兼顾用水大户的集中回用与分散用户的就地处理回用之间的关系。
另外，城市雨水利用、矿井水回用规划也是城市节水工作的有机组成部分，在规划编制过程中应紧密结合，统筹安排。
(2)城市污水收集与处理回供设施不到位。城市污水管网建设滞后于城市发展，二级生物处理率低。再生水设施的建设，特别是给用户输送再生水的支管建设不配套。因此，强化城市污水管网与污水处理工程、回供设施的建设是推动城市污水再生利用的关键。
(3)相关法规和政策不够完善。城市污水再生利用需要健全的法制保障和全面的统一管理。而太原市污水再生利用的法规和政策还需要完善。因此，应对再生水的利用出台强制性的政策，用具体的条例对再生水的使用做明确规定。对水资源排序，真正实现优质的水用在高要求的地方，低质的水用在低需求上，实现一个水资源总的合理分配。
(4)再生水回用规划需继续完善。由于实际情况国电太一七期工程改址，实际再生水需用量减少，使河西北中部再生水厂设计规模远大于回供规模。
河西北中部再生水厂、杨家堡再生水厂回供汾河管道由河道下游远距离输送到河道上游。不仅工程造价高，而且输送距离远、垂直高差大，造成能源浪费。建议将汾河分南北二段，北郊再生水厂补充水供应北段由上游补给；南段则由河西北中部再生水厂、杨家堡再生水厂回供，补充水直接由下游进入坝前。
(5)潜在用水大户没有包含在回供范围内。1995年-2004年太原市工业取水调查结果表明，太原钢铁(集团)公司、山西省电力公司太原第一热电厂、山西焦煤集团西山煤矿总公司、山西省电力公司太原第二热电厂、太原煤炭气化集团有限责任公司、太原华学工业集团公司、太原重型机械集团公司等是太原市用水大户，而其中只有太原钢铁(集团)公司、太原第一热电厂、太原化学工业集团公司接纳城市再生水。
一方面城市再生水厂设计处理规模远大于回供规模，部分再生水找不到出路；另一方面，潜在用大户没有条件取用再生水。因此，城市再生水回用规划管网布置应萤点考虑用水量大的单位。
8结论
氨法脱硫废液回用技术研究与应用 篇12
1.1 氨法脱硫技术发展历程
(1)国外氨法脱硫技术进展。二十世纪七十年代初，氨法脱硫工艺得到研制并相继获得成功，主要的研究企业有美国的GE、Marsulex等，德国的Krupp Koppers、Lentjes Bischoff，以及日本的千代田、NKK、荏原、住友、三菱、IHI等等。进入20世纪90年代后，由于合成氨工业的发展壮大以及厂家对氨法脱硫工艺的不断改进与完善，氨法脱硫工艺逐渐得到应用。然而，到了二十世纪末，脱硫市场受到西方燃煤电厂规模减少的冲击而迅速萎缩，大部分研究氨法脱硫的公司迫于市场形势大都中止了相关研究，刚刚起步的氨法脱硫也未得到进一步的深入研究。因此，长期存在于氨法脱硫技术的气溶胶、氨损、副产品稳定性、能耗、以及系统稳定性等问题也就未能得到很好地解决。
(2)国内氨法脱硫技术进展。“九五”期间，应环保形势发展的要求，我国国家相关部门开始对各类脱硫技术进行技术研发、攻关和引进。氨法脱硫技术由华东理工大学进行攻关，并于1999年9月17日通过了专家鉴定和验收;2001年，江南公司与华东理工大学课题攻关组利用天津碱厂260t/h锅炉进行氨回收法脱硫示范工程进行合作，于2004年4月份投产运行、2004年9月份通过天津环保局的验收，氨法脱硫技术在我国的应用也就此拉开了序幕。目前，国内淮钢集团、太钢集团、莱钢集团先后采用“烟道气处理焦化剩余氨水或全部焦化废水”技术，将焦化废水处理与烟道气脱硫一体化，既利用烟道气热量处理掉焦化废水，又利用焦化富氨水中的氨等碱性物质脱除烟道气中的SO2，达到以废治废的目的，平均除尘效率为99.6%，平均脱硫效率大于60%。
1.2 氨法脱硫技术优点
(1)氨法脱硫技术脱硫效率高，可达到90%，能适应任何煤种，可满足国内任何地方的环保要求。
(2)工艺流程结构简单，系统阻力小，电耗低，可利用原烟气系统风机，设备数量少，占地面积小，节省投资。
(3)其脱硫副产品硫酸铵可作为农用高效肥料，市场价值较高，经济效益好。
(4)氨水法脱硫不产生二次污染，整个系统不产生废水或废渣，能耗低，不增加二氧化碳，对改善环境有重要意义。
1.3 氨法脱硫技术难点
现有的氨法脱硫工艺，以氨为碱源，运行时产生大量脱硫废液，其中含有高浓度的NH4CNS、(NH4)2S2O3以及(NH4)2SO4，长期运行严重影响脱硫系统的正常工作。为了降低副盐浓度，保证脱硫效果的稳定性，原有的处理措施为向炼焦用配合煤中喷洒一定量的脱硫液，同时为保持系统内水量平衡定期向系统内补充新水。
这种作法的缺点是：一方面严重污染环境，腐蚀焦炉设备，造成副盐浪费，另一方面增加炼焦耗热量，而且随着脱硫系统的连续运行，脱硫废液不断产生，最终将无法处理导致脱硫系统暂停。
2 案例分析
本文以山东石横特钢集团为例，系统阐述脱硫废液回用技术的运行流程以及其采用废液提盐技术后产生的巨大经济社会效益。
2.1 主体思路
从外排脱硫液中提取回收NH4CNS、(NH4)2S2O3以及(NH4)2SO4这些副盐产品，是处理外排脱硫液、保证脱硫系统连续运行的最根本方法。
2.2 副盐提取工艺流程
鉴于硫代硫酸铵和硫氰酸铵都极易溶解于水，溶解度相差极小，利用溶解度不同来进行分离是不可能的，因此从脱硫废液中提取副盐技术的核心是分步结晶。根据的主要原理是硫氰酸铵-硫代硫酸铵-水的三元相图，利用硫氰酸铵与硫代硫酸铵的溶解度差进行分步结晶。除去悬浮硫的脱硫废液首先进入脱色釜中用活性炭进行吸附脱色，再送入蒸发釜中减压蒸发至一定温度后送入结晶机中进行两次结晶分离，分别得硫氰酸铵和硫代硫酸铵产品。
脱硫废液经活性炭去掉其中的有色物质、少量的可挥发物、悬浮物等后，其主要成分为硫氰酸铵、硫代硫酸铵、硫酸铵和水。硫氰酸铵和硫代硫酸铵在各温度下的饱和度都比硫酸铵要大。0～10℃时，硫代硫酸铵的溶解度要大于硫氰酸铵，大于25℃时，硫氰酸铵的溶解度随温度的升高而明显增大;而温度升高对硫酸铵的溶解度来说相对增量要少得多，它的溶解度也小得多。这就为硫氰酸铵与硫代硫酸铵的分离提供了可能。因此，可以在温度较高时分离出硫代硫酸铵，在低温下析出硫氰酸铵。但溶质的溶解度规律不完全代表多溶质的溶解度规律，多元体系有时会伴随着复杂的物理化学现象。但在脱硫液中阳离子只有NH4+，可视为无化学反应行为。硫酸铵-硫代硫酸铵-硫氰酸铵-水体系中并无复盐区存在，试验中也未发现。
3 效益核算
3.1 经济效益
按30吨/天脱硫液量(每天大约生产5吨硫氰酸铵和3吨纯度不高的硫代硫酸铵)计算，运行消耗如下：
(1)化工料：活性炭，0.9吨/天。颗粒状脱色品种，大约5000元/吨。
(2)水耗：结晶冷却水和冷凝器冷凝用水，400吨/天(循环使用);晶体洗涤脱盐水，1吨/天。
(3)电：总装机容量大约为160 KW。
(4)蒸汽：脱色釜加热、真空蒸发浓缩、蒸发结晶用，15吨/天。
(5)其它消耗：人员安排，每天9人，工艺操作和设备维护，每人工作8小时。
硫氰酸铵按销售价5500元/吨计算(市场低价，虽然硫代硫酸铵含杂质较多，但还可以带来一定的收入，售价大约为2000元/吨)，除去运行消耗、设备折旧、人员工资等，日经济效益在1.5万元以上，年效益达450多万元，两年不到即可收回所有投资。
3.2 社会环境效益
本方案实施后，解决了异常状况下放散氨气引起的环境污染，带来很大的环境效益，同时避免了因氨气放散引起的人身伤害，真正做到了保护环境，实现了清洁生产的目的;同时增加企业经济收益，而且对因氨气量大引起的脱硫系统碱度高，副盐增长快，脱硫液外排量大的情况有明显改善，减少了腐蚀性的冷却水对脱硫废水回收系统造成的腐蚀，保障了整个脱硫系统的安全经济运行。
4 结论
据世界卫生组织和联合国环境规划署统计，目前每年含硫燃料燃烧排放到大气中的二氧化硫超过2亿吨，已成为大气环境的首要污染物。我国是燃煤大国，随着燃煤量的增加，二氧化硫的排放量也不断增加。消减二氧化硫的排放量，防治大气二氧化硫污染已迫在眉睫，成为我国现在及未来相当长时间内的主要社会问题之一。
总之，在低碳、循环经济、绿色环保政策的激励下，燃煤烟气氨法脱硫技术必然得到国内外的大力推广，市场前景可观。在这种情况下，以上所述设备改造和技术创新在保证脱硫运行稳定持续方面显得尤为重要，能够保证企业在“十二五”期间脱硫系统设备稳定可靠，二氧化硫排放指标达标，为国家节能减排做出贡献。
参考文献
[1]王海风,张春霞,齐渊洪.氨法脱硫研究进展[J].环境工程,2010,28(6):58.
[2]范伯云.焦化厂化产生产问答(第二版)[M].北京:冶金工业出版社,2004.
[3]苏宜春.炼焦工艺学[M].北京:冶金工业出版社,1994.
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