無錫表面處理廢水處理設備品質(zhì)為本/天環(huán)

煙氣洗滌是危險廢物焚燒系統(tǒng)煙氣凈化的重要工藝環(huán)節(jié)，亦是確保煙氣達標排放的環(huán)節(jié)，由于危險廢物的種類繁多、成分復雜，煙氣洗滌產(chǎn)生的高鹽廢水具有雜鹽含量較高的特點，且含有較高的有機污染物，pH偏堿性。該高鹽廢水不適合采用物化或生物處理技術，反滲透技術雖可以解決高鹽廢水的減量，但反滲透產(chǎn)生的高含鹽濃縮液的出路更為棘手。

近年來，隨著環(huán)評對污染物排放總量控制日益嚴格，絕大多數(shù)危險廢物綜合處理廠執(zhí)行廢水處理達標后“零”排放，為此，實現(xiàn)高鹽廢水的高效減量與達標處理迫在眉睫。本研究結合某危廢處理廠的高鹽廢水處理工程，探索多效蒸發(fā)工藝在高鹽廢水處理工藝設計中相關重要工藝流程的選取與關鍵參數(shù)的取值，以期為類似工程提供參考與借鑒。

多效蒸發(fā)是一個多級串聯(lián)濃縮過程，其中各效操作參數(shù)與單效蒸發(fā)相同，但各效過程參數(shù)相互制約。一般而言，增加效數(shù)可以提高蒸發(fā)處理的經(jīng)濟性，但由于存在溫度差損失，效數(shù)不可能無限制地增加。針對無機鹽溶液的蒸發(fā)，目前一般選擇二~四效蒸發(fā)。

根據(jù)多效蒸發(fā)中物料與二次蒸汽的流向不同，多效蒸發(fā)細分為平流、順流和逆流等多種蒸發(fā)工藝。

危廢焚燒系統(tǒng)產(chǎn)生的高鹽廢水總?cè)芙夤腆w（Total Dissolved Solids，TDS）含量較高，且含有一定的雜質(zhì)、懸浮物（Suspended Solids，SS）和CODCr，黏度較大，適合選用逆流式三效蒸發(fā)工藝。

2、工藝流程與設計參數(shù)

多效蒸發(fā)工藝計算遵循物料衡算、熱量衡算及傳熱速率方程。計算內(nèi)容包括加熱蒸汽（生蒸汽）的消耗量、各效蒸發(fā)量以及各效傳熱面積。多效蒸發(fā)的計算一般采用試算法。

1、膜生物反應器

膜生物反應器處理污水處理能力比較強，被廣泛應用于污水處理中。該項技術是在原有生物污水處理技術和膜分離技術基礎上發(fā)展起來的，可以有效結合膜分離與生物處理技術的優(yōu)勢，全面提升污水處理效果和轉(zhuǎn)化率，相比于傳統(tǒng)處理方式，膜生物反應技術的處理能力比較高。按照生物膜的不同放置方式，可以將膜生物反應器劃分為一體式和分體式。按照需要情況可以劃分為厭氧型和耗氧型。膜生物反應技術在膜污染放置過程、污泥產(chǎn)生量等方面具備顯著優(yōu)勢。通過應用膜生物反應技術，可以減少能源與資源利用率，整個處理過程的成本耗費比較低，因此可以實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。膜生物反應技術不再依賴污泥沉降性能，可以有效代替二沉池，除菌效果比較顯著。膜生物反應技術在處理廢污水后，出水水質(zhì)比較高，且反應器的占地面積比較小，因此被廣泛應用于廢水回收和污水處理中，應用前景廣闊。

2、膜生物反應的技術類別

2.1 動態(tài)內(nèi)循環(huán)反應技術

動態(tài)內(nèi)循環(huán)反應技術（DMBR）利用超濾膜作為動態(tài)膜，形成具有動態(tài)內(nèi)部循環(huán)的反應器。超濾膜的孔徑較大，在進行污水過濾時，僅需要20min的時間，濾餅層即可過濾出污水中的TN、TP、COD及其他成分，過濾水中COD的殘留率低于4%，氨氮和TN的殘留率分別低于2%和48%，而且超濾膜的制造成本較低，經(jīng)濟效益較高。污水處理的生物反應器采用內(nèi)部循環(huán)的動態(tài)模式，與分離膜生物反應器相比，不僅優(yōu)化了其內(nèi)部結構的流動形式，而且可均勻混合液體，清潔效果更好。

2.2 曝氣生物濾池技術

工業(yè)園區(qū)是指在一定的地域空間范圍內(nèi)，通過集中配置基礎設施以及政府制定相關的優(yōu)惠政策，吸引或引導工業(yè)企業(yè)及相關配套產(chǎn)業(yè)進駐本地區(qū)。。在這樣一個工業(yè)共同體中，每個成員單位通過集體化管理，共同承擔部分生產(chǎn)、運行成本，同時也可以獲得更大的經(jīng)濟和社會效益。然而，隨著工業(yè)園區(qū)規(guī)模的擴大，其內(nèi)部各行業(yè)的企業(yè)隨之增加，在創(chuàng)造經(jīng)濟價值的同時，各企業(yè)排放的廢水也給當?shù)刭Y源和環(huán)境帶來了巨大壓力。所以工業(yè)園區(qū)廢水處理對我國生態(tài)文明建設和綠色發(fā)展戰(zhàn)略的實施具有重要意義。

2、工業(yè)園區(qū)水污染問題

2.1 工業(yè)園區(qū)廢水的特點

工業(yè)園區(qū)的廢水主要來自園區(qū)內(nèi)各企業(yè)產(chǎn)生的廢水和廢液。據(jù)《工業(yè)園區(qū)廢水處理管理政策研究報告》統(tǒng)計，截止至2018年9月，我國已有省級及以上工業(yè)園2411家，市縣級工業(yè)園則達到了40000多家。而在省級及以上工業(yè)園中，廢水處理設施建成率為97%，僅工業(yè)廢水和生活廢水兩項的年處理總量就高達971億噸。而近年來，多地出現(xiàn)工業(yè)園區(qū)水污染事件的報道，表現(xiàn)出該方面政策及管理的不完善。隨著《水污染防治行動計劃》的出臺，工業(yè)園區(qū)的廢水處理也面臨著更高的處理要求。

由于園區(qū)內(nèi)各企業(yè)客觀上存在行業(yè)、生產(chǎn)條件、產(chǎn)品類型、設備性能和管理水平等的差異，導致各企業(yè)流入廢水處理廠的廢水的水質(zhì)、水量會有很大差別，因此，與城市廢水處理廠的廢水相比，工業(yè)園區(qū)所接納的廢水的水量和水質(zhì)變化巨大，且具有污染物濃度高、種類多、毒性高、難生物降解等特點。正因如此，使得工業(yè)園區(qū)廢水處理廠的處理系統(tǒng)通常缺乏針對性的設計和缺乏管理經(jīng)驗，常規(guī)物理+生化處理也難以使其出水達標排放。

2.2 工業(yè)園區(qū)廢水排放要求

在一般情況下，根據(jù)企業(yè)所屬行業(yè)類別，國家制定了各行業(yè)的具有針對性的排放標準。而由于工業(yè)園區(qū)內(nèi)企業(yè)所屬行業(yè)不定，且工業(yè)園廢水往往統(tǒng)入廢水廠，經(jīng)廢水廠處理后外排，其排放要求往往由工業(yè)園所在地的排放條件來決定。若園區(qū)廢水廠將廢水處理后納入市政管網(wǎng)，則其處理后的廢水各指標需達到《廢水綜合排放標準》(GB8978-1996)的三級標準和《廢水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標準》(CJ343-2010)的要求。若園區(qū)廢水廠的進水成分復雜，生物難降解且含有有毒有害物質(zhì)，則執(zhí)行GB8978-1996的一級或二級標準來控制。

2.3 工業(yè)園區(qū)廢水處理概況

目前常見的工業(yè)園區(qū)廢水處理廠的主要工藝為“預處理-生化處理”三級處理模式。近年來，隨著園區(qū)內(nèi)各行各業(yè)企業(yè)工藝的迭代升級，在企業(yè)的生產(chǎn)過程中往往會產(chǎn)生更復雜的難生物降解有機物，隨管網(wǎng)進入園區(qū)廢水廠，導致廢水中的COD更難以降至達標排放。大量研究及應用表明，在生化處理后接深度處理的三級處理模式能有效降低印染廢水中的COD，是使廢水達標排放的有效方法。深度處理過程主要包括物理吸附、曝氣生物濾池、高級氧化技術、膜生物反應器等，主要目的是將生化階段的尾水進行進一步處理，使其能達標排放或外排。在實際應用中，主要是通過組合工藝，綜合各處理單元的優(yōu)缺點，進一步提高各處理單元的處理能力。在上述深度處理工藝中，以高級氧化技術及其與其他技術的組合應用較為廣泛。

3、高級氧化技術簡介

高級氧化技術(Advanced Oxidation Processes，AOPs)是通過化學反應產(chǎn)生羥基自由基(?OH)，并利用?OH的強氧化性對有機污染物進行處理的一種處理技術。廢水中高級氧化處理的機理大致分為以下兩步：(1)?OH的產(chǎn)生：O3、H2O2等氧化劑在一定條件下產(chǎn)生氧化能力的?OH。?OH的氧化電位為2.80eV，氧化性僅次于氟(2.87eV)，具有能有效地降解和去除有機污染物的能力；(2)有機污染物的分解：?OH在極短時間內(nèi)將大分子有機物氧化分解成小分子有機物，甚至能夠礦化為CO2、H2O。因此，經(jīng)過高級氧化過程后，廢水的可生化性往往在一定程度上有所提高。正因如此，高級氧化技術具有反應速度快、適用范圍廣、二次污染小等優(yōu)點，且一般具有良好的處理效果。隨著近年來排放標準的提升，該技術也逐漸應用于各行業(yè)的廢水深度處理過程中。根據(jù)高級氧化技術中使用的不同的氧化劑或反應形式，該技術主要分為臭氧氧化、光化學氧化、電化學氧化與芬頓氧化等，而實際工程中以臭氧氧化和芬頓氧化較為常見。下面對工業(yè)園區(qū)廢水處理廠的常見的幾種高級氧化技術進行概括，并對其應用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢進行分析，以期為相關研究人員和工程技術人員提供有益參考。

3.1 臭氧氧化工藝

O3作為一種強氧化劑，在任何pH條件均可與水中的污染物成分進行反應，其產(chǎn)物為小分子有機物、H2O、CO2，故其不會造成二次污染。臭氧分子與污染物成分的反應方式主要包含兩種：(1)緩慢且有選擇性的直接氧化作用；(2)O3分子在廢水中經(jīng)過一系列反應生成?OH，生成的?OH與有機污染物分子反應從而對其進行去除。兩種反應方式中，后者具有更強的氧化性，反應速率更快，且具有無選擇性。

然而，常規(guī)臭氧氧化工藝在實際應用中也有一定的局限性：?OH的生成速率低，在實際工程中難以達到所需處理量的要求；此外，該工藝的運行維護成本高，對廢水水質(zhì)的要求較高，無法應對實際運行過程中水質(zhì)水量驟變的情況；此外，運行過程中臭氧對設備的腐蝕也不可忽視。

無錫表面處理廢水處理設備品質(zhì)為本/天環(huán)

為了提升臭氧催化過程的處理效率，目前主要有如下三種改進方法：

(1)臭氧催化氧化：使用Fe2+、Mn2+、NaOH等催化劑促進?OH的生成，通過?OH將難生物降解的大分子有機物分解為小分子甚至礦化為H2O、CO2而排出體系。

(2)H2O2/O3：H2O2是廢水處理過程中常用的氧化劑。H2O2可以與O3反應，產(chǎn)生無選擇性的?OH進而與污染物分子反應。O3/H2O2的反應條件溫和、設備簡單，運行成本低，且可以一定程度上增加水的可生化性。

(3)UV/O3：在UV/O3過程中，紫外光在水存在下將臭氧轉(zhuǎn)化為氧分子和原子氧。原子氧進一步生成H2O2，在UV作用下，H2O2分解形成羥基自由基。UV/O3對COD的去除效率工藝通常比單獨的臭氧或UV的效率更高，但是其在能源效率上不如H2O2/UV或H2O2/O3，因為與H2O2相比，O3在水中的溶解度低，抑制了反應的進行。因此，如果污染物濃度較高，運行成本也可能會隨之升高。目前，已有部分關于UV/H2O2/O3組合工藝的研究。

3.2 Fenton氧化工藝

芬頓氧化法的原理是通過Fe2+與H2O2反應生成的?OH與廢水中的有機污染物反應，從而達到降解有機污染物的目的。

Fenton反應的機理起源于1934年Harber和Weiss提出的自由基氧化機理，即?OH氧化有機污染物生成CO2和H2O，其中包含了一系列的復雜反應。

影響Fenton氧化反應的因素主要包含停留時間、反應溫度、藥劑的投加量以及廢水的pH。芬頓反應能有效去除多種有機污染物，且對反應條件要求不高。

曝氣生物濾池處理技術利用的是曝氣生物濾池輔助污水處理反應，污水處理，也是膜生物反應技術中比較普及的一種技術方法。其在實際應用中能夠?qū)⑸餅V池、配合分離反應器進行集合開展污水處理工作，并在污水的排放源頭開始對其內(nèi)部的污染物進行處理上減少污染物總體數(shù)量。該技術在處理洗滌劑和膠體等雜質(zhì)上效果優(yōu)良，實際工作中也會產(chǎn)生較大的負荷，基于此可以大大降低膜污染的發(fā)生，并且也確保污水處理的效果。

2.3 氣浮-膜生物反應組合技術

在污水處理過程中，人們可以以MBR工藝為基礎，探尋多種工藝組合。例如，氣浮工藝組合膜生物反應器技術，可以去除較難分解的清潔劑或膠體物質(zhì)，降低膜污染負載，以免影響下一次生物處理。膜生物反應器技術不僅可以獨立工作，也可以與其他工藝組合應用，以滿足各種污水處理要求。

2.4 組合技術的應用

污水類型豐富，含有的大量有害物質(zhì)、雜質(zhì)等是無法僅靠一種技術就能夠進行處理的，尤其是當前各種新的生產(chǎn)技術涌現(xiàn)，越來越多的化學技術應用到生產(chǎn)環(huán)節(jié)當中，污水中含有的雜質(zhì)等類型也豐富多樣，因此必須要組合技術實現(xiàn)凈化水質(zhì)的目的，以便進一步減少生物膜在污水過程中產(chǎn)生的污染，提高污水處理效果。

3、膜生物反應技術在環(huán)境工程污水處理中的運用

3.1 在工業(yè)污水處理中的應用

環(huán)境工程中的各種工業(yè)廢水成分復雜，處理操作相對困難。根據(jù)各種工業(yè)廢水主要成分的差異和特點，可以考慮選擇最合適的膜生物反應器來解決工業(yè)廢水處理的問題，盡量避免使用大量統(tǒng)一的膜生物反應器，這將導致工業(yè)廢水處理質(zhì)量和效率大幅下降。例如，在處理膜生物化學制造業(yè)的工業(yè)廢水時，由于廢水中含有大量重金屬，因此，如何有效去除這些重金屬、控制這些重金屬和離子的濃度已成為膜生物化學反應處理技術研究和應用的重要方向。為了使工業(yè)廢水處理的廢氣達到污染物排放標準，必須保證有毒有害重金屬離子的脫氣性能。在金屬離子的pH值存在相似性的條件下，金屬離子的形態(tài)也是相似的。調(diào)整工業(yè)廢水的pH值，有利于達到去除這些金屬離子的目的。在整個食品工業(yè)廢水處理過程中，針對其中有機物含量較高的特點，應注重提高膜生化反應處理技術的質(zhì)量和容積負荷，從而有效控制食品工業(yè)廢水的處理成本。同時，還要注意解決高鹽、低糖等污染環(huán)境中微生物在廢水中存活率高的問題，有效降低污染物處理成本。

3.2 在醫(yī)院污水處理中的應用

醫(yī)院產(chǎn)生的污水具有較大的毒性，因此還需要對其進行消毒處理，以便降低水的毒性，具體可采用主體工藝對醫(yī)院廢水進行處理，處理方式為水利停留時間約為5小時，將出水氨氮控制在4ml/L，出水COD將其控制在50ml/L，利用該種方式對醫(yī)院廢水進行處理不僅操作簡單，而且出水水質(zhì)良好。

3.3 生活污水處理

家庭污水的處理要求較高，現(xiàn)階段，家庭污水一般通過膜生物反應器的無害化處理來降低毒性，再用于城市道路清掃、綠化、洗車等。但是，膜生物反應器配套設施費用較高，導致此項技術的推廣存在一定難度。