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，一方面會對水體環(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)會危害人類的身體健康。隨著國家“水十條”的頒布，將強化各類水污染的治理力度，提出最嚴格的排放標準。隨著工業(yè)廢水處理的發(fā)展，高鹽廢水越來越多，成分越來越復雜，濃度越來越高，因此對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)光纖過程中會產(chǎn)生大量含氯粉塵，粉塵通過收集后采用濕法除塵后達標外排。濕法除塵產(chǎn)生的廢水其特點是氯化物含量高，水體中的含鹽量達到6.9%(質(zhì)量分數(shù))，同時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進行混凝沉淀過濾等預處理，去除廢水中懸浮物及二氧化硅等污染物，保證預處理出水和生產(chǎn)新水勾兌后，可以達到濕法除塵系統(tǒng)的用水指標。但預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，少部分的預處理出水會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)預處理濃縮后的高含鹽廢水，排放量為20m3/h，水質(zhì)情況見表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物和至少3.5%(質(zhì)量分數(shù))的總?cè)芙庑怨腆w物(TDS)的廢水，同時水中還含有硫酸根、硅離子、氟離子以及硬度等污染物。高鹽廢水結(jié)晶之前通常會進行深度軟化過濾等預處理，保證結(jié)晶系統(tǒng)的進水水質(zhì)，防止水體中硬度、氟離子等對結(jié)晶設備產(chǎn)生結(jié)垢腐蝕等影響。高鹽廢水經(jīng)深度軟化過濾后，其產(chǎn)水進入結(jié)晶系統(tǒng)，生成的固體鹽外運，從而實現(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)光纖過程中會產(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+過濾澄清等常規(guī)物化處理工藝，但廢水中的含鹽量沒有明顯降低，處理后無法回用，本工程采用“管式膜+結(jié)晶蒸發(fā)”的工藝處理。其工藝流程圖詳見圖1。

1.3 工藝總述

考慮到鹽分通過混凝沉淀等預處理工藝無法去除或降低，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)采用化學藥劑軟化+TMF膜過濾的軟化處理工藝，流程大大縮短。經(jīng)一次性加藥反應后，通過TFM過濾分離可將鈣、鎂、鋇、鍶和二氧化硅這些無機致垢成分降至極低的程度，有效保護后續(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)，本工程采用機械再壓縮蒸發(fā)技術(shù)(MVR)，與多效強制循環(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)。本工程為了降低設備投資，將系統(tǒng)設計為兩段蒸發(fā)，第一段降膜蒸發(fā)濃縮部分和第二段強制循環(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，進行固液分離。

1.4 主要構(gòu)筑物及設備參數(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間不少于2小時，經(jīng)泵提升至管式膜系統(tǒng)。廢水流入反應槽，在第一反應槽內(nèi)添加堿液，進行pH粗調(diào)，形成鈣硬和鎂硬等沉淀物，同時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。廢水流入第二反應槽，繼續(xù)添加液堿，對pH進行精調(diào)，使除硬反應更加完全。經(jīng)反應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)，部分膜透過水送至過濾水槽儲存，將pH回調(diào)到中性之后進入結(jié)晶系統(tǒng)。主要工藝設備如下：

(1)原水泵：2臺，1用1備，Q=25m3/h，H=20m，N=15kW，過流材質(zhì)襯氟。

(2)反應槽1：1座，材質(zhì)FRP，V=12.7m3，配套一臺攪拌機。

(3)反應槽2：1座，材質(zhì)FRP，V=12.7m3，配套一臺攪拌機。

(4)濃縮槽3：1座，材質(zhì)FRP，V=30m3，配套一臺攪拌機。

(5)循環(huán)泵：4臺，3用1備，Q=125m3/h，H=45m，N=30kW，過流材質(zhì)襯氟。

(6)管式膜(TMF)：1套，膜型號為TUF-612，總共36支膜元件，設計通量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)。各列可以完全獨立的運行，反洗和化學清洗。

(7)過濾水槽：2臺，材質(zhì)HDPE，V=20m3。

(8)清洗設備：1套，含清洗水箱V=2m3，2臺；清洗水泵1臺，Q=20m3/h，H=25m，N=5.5kW。

(9)加藥設備：主要是石灰加藥設備、純堿加藥設備、鹽酸加藥設備、堿加藥設備、氯化鎂加藥設備各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)過板框壓濾機脫水之后，脫水泥餅外送處理，脫離水則回流到系統(tǒng)前端再次處理。主要工藝設備如下：

(1)污泥移送泵：1臺，Q=4.5m3/h，H=25m，金屬氣動隔膜泵。

(2)污泥儲槽：1座，材質(zhì)FRP，V=5m3，配套一臺攪拌機。

(3)污泥供給泵：2臺，1用1備，Q=4m3/h，H=60m，金屬氣動隔膜泵。

(4)高壓壓濾機：1臺，過濾面積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)蒸餾水預熱器換熱升溫后，泵送入降膜蒸發(fā)器內(nèi)進行蒸發(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，適宜作為廢水的前濃縮。經(jīng)過濃縮后的料液用泵送至強制循環(huán)蒸發(fā)器內(nèi)，強制循環(huán)蒸發(fā)器的特點是循環(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，通過出料泵送至稠厚器內(nèi)進一步增稠，增稠后的物料喂料給離心機，進行固液分離，達到廢水零排放結(jié)晶除鹽的作用。主要設備如下：

(1)進料泵：2臺，1用1備，Q=35m3/h，H=30m，襯氟泵。

(2)降膜循環(huán)蒸發(fā)器：1臺，換熱面積約1240m2，殼程：316L；管程：鈦2；管板：316L-鈦2復合板；封頭：316L-鈦2復合板。

(3)降膜分離器：1臺，直徑：3200mm，內(nèi)部設有旋流板除沫器+絲網(wǎng)除沫器(2507)。

(4)強制循環(huán)蒸發(fā)器：2臺，換熱面積：約625m2，殼程：316L；管程：鈦2；管板：316L-鈦2復合板；封頭：316L-鈦2復合板。

(5)結(jié)晶分離器：1臺，直徑：3000mm，材質(zhì)2507。

(6)稠厚器：1臺，直徑：1900mm，材質(zhì)2507，配攪拌機。

(7)離心式蒸汽壓縮機：2臺，質(zhì)量流量：24000kg/h，材質(zhì)2507，進口溫度70℃，溫升8℃。

(8)離心機：1臺，產(chǎn)鹽量：2000kg/h。

2、運行效果

該煙氣洗滌廢水零排放工程自2019年正式投入運行以來，各處理工藝運行良好，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1和壓縮機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，實現(xiàn)熱能的有效利用，能耗較低。離心機的進料流量維持在20m3/h以上，說明該系統(tǒng)的實際處理能力滿足設計規(guī)模，處理工藝采用管式膜+蒸發(fā)系統(tǒng)(MVR)，最終產(chǎn)鹽，實現(xiàn)廢水的零排放，獲得了良好的社會效益。

3、技術(shù)經(jīng)濟分析

該工程總投資約3000萬元左右，廢水處理成鹽的運行成本約為：54元/m3，其中電費為24元/m3，藥劑費為9.5元/m3，自來水費為2.3元/m3，蒸汽費為14元/m3，純水費用為0.3元/m3，其他費用為3.9元/m3。按一年運行365天計，每年可減少18.25萬t的外排廢水量，由于與業(yè)主簽訂的運行成本60元/m3，具有顯著的環(huán)境效益和社會效益。

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，實際運行工況表明：處理效果好，運行穩(wěn)定，縮短傳統(tǒng)工藝流程，設備集成簡單，運行維護方便，達到了工程預期的設計目標。

(2)該工程的成功實施解決了光纖廠高含鹽煙氣洗滌廢水的排放，達到污水的零排放，每年可減少18.25萬t的外排廢水量。該項目技術(shù)經(jīng)濟處于國內(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、環(huán)保效益的同時，也為國家光纖類企業(yè)類似工程樹立典范，具有良好的示范作用。（來源：中冶京誠工程技術(shù)有限公司水務工程事業(yè)部）