探究無機化工行業高鹽廢水排放的政策與發展

郭慶九

摘 要：在工業廢水處理領域中，高鹽度廢水是一座大山，生物法治理高鹽度廢水的最終效果極其有限，雖然理化法在處理高鹽度廢水時具有較好的效果，可是因為成本偏高，無論是推廣還是應用均有很大難度。本文基于探究無機化工行業高鹽廢水排放的政策與發展展開論述。

關鍵詞：無機化工行業;高鹽廢水排放;政策與發展

0 引言

無機化工行業主要包括燒堿、純堿、無機酸、無機鹽、合成氨和化肥等化工產品生產的工業。在無機化工的工業生產活動中，會產生大量包含氯化物和硫酸鹽在內的高鹽廢水。

研究表明，高鹽廢水若得不到有效處理，會對城市污水處理系統和水環境系統造成極大的破壞。雖然國家和部分地方政府已陸續出臺相關政策，要求高鹽廢水不得進入城鎮污水處理系統，但針對高鹽廢水零排放的相關政策要求目前主要集中于煤化工和火電行業。無機化工行業企業若想排放高鹽廢水，通過處理鹽分應該達到怎樣的標準，是一個需要明確和解決的問題。

1 無機化工行業高鹽廢水的主要成分與危害

根據行業分類，無機化工行業主要包括燒堿、純堿、無機酸、無機鹽、合成氨和化肥等化工產品生產的工業。在無機化工的工業生產活動中，會產生大量包含氯化物和硫酸鹽在內的高鹽廢水。例如，在氨堿法制備純堿生產過程中，蒸氨處理后系統排放廢水的可溶性鹽含量一般能夠達到15%～20%，其中大部分為CaCl2和NaCl等氯化物。高鹽廢水如果不經深度處理直接進入城市污水處理系統，會導致城市污水處理系統中微生物多樣性的減少，從而降低有機物、氮和磷的去除效率，極大影響公共污水處理效果。若高鹽廢水直接流入地表水環境中，將會影響水生植物的光合作用、正常代謝和呼吸作用等，抑制植物生長，使光合作用以及葉綠素的含量降低。若高鹽廢水直接進入地下水環境，會增大地下水的硬度，威脅人體健康，例如損壞人的牙齒，引發腎結石和膽結石等疾病。此外，已有研究表明，若水體接納含有過量硫酸鹽的廢水，會導致水體下層的硫酸鹽發生活躍的還原反應，產生的硫化氫對魚蝦等水生動物的生存環境造成毀滅性打擊。

2 廢水處理流程設計思路

根據企業發展的需要，企業確定將該高鹽廢水中的鹽水分離，使水回用于循環冷卻水等系統，鹽經分鹽處理分為NaCl、NaSO4等，從而實現高鹽廢水的零排放和資源化回用。目前，分鹽結晶工藝主要有直接熱法分鹽結晶工藝和膜法+結晶分鹽結晶工藝：直接熱法分鹽結晶工藝是利用水中不同無機鹽的溶解度差異，控制適合的運行溫度和濃縮度實現鹽水分離，該工藝相對成熟，但結晶鹽的品質及回收率較低，不利于鹽的資源化利用;膜法+結晶分鹽結晶工藝則是利用Cl-離子半徑或電荷等的差異，通過膜實現不同鹽的分離和富集，再經結晶得到固體。膜分離通常采用電滲析分鹽和納濾分鹽兩種，其中納濾分鹽對原水組分波動的適應性更強。主要采用多效蒸發（MED）或機械蒸汽再壓縮（MVR）分離出NaCl結晶，其中MVR比MED

的能量利用率更高，蒸發溫度控制更靈活，蒸發出的有害氣體更少，更適合用于廢水處理;Na2SO4結晶段主要采用熱法或冷凍法，其中冷凍法結晶鹽純度更高。本研究根據現有高鹽廢水水質特點和各分鹽結晶工藝的優缺點，采用納濾將高鹽廢水分離為NaCl水溶液和以Na2SO4為主的雜鹽水溶液，分離出的NaCl溶液經RO膜濃縮后作為鹵水用于離子樹脂再生，或采用MVR工藝蒸發裝置結晶為工業NaCl;分離出的Na2SO4雜鹽經過RO膜濃縮，采用冷凍結晶法處理生產工業品Na2SO4和少量雜鹽，濃縮和結晶過程分離出的水回用于循環冷卻水等系統。為了既能避免膜分離過程中納濾膜、濃縮過程中RO膜的頻繁污堵和結晶裝置的嚴重結垢，又能提高產鹽純度，本研究在高鹽廢水進入分鹽結晶工藝前進行預處理，以降低廢水中硬度、堿度、硅酸鹽，懸浮物、油分等有害組分。

3 雙極膜電滲析技術在高鹽廢水處理中的應用

3.1 可從減弱甚至消除離子交換膜的同離子泄漏的角度應用高性能阻酸膜

一方面，由離子交換膜選擇透過性的原理可知，增加離子交換膜交換容量以提高Donnan效應的靜電斥力作用可以提高陰離子交換膜的選擇性，降低H+泄漏程度;另一方面，從陰離子交換膜質子泄露機理可知，膜含水率是影響H+泄漏的重要因素，通過降低離子交換膜的含水率及提高其疏水性，可有效降低陰離子交換膜H+泄漏程度。然而，提高交換容量會加重膜的膨脹，降低膜的致密性;降低膜的含水率會使其電阻相較于商品化陰離子交換膜増大5～10倍，并且提高交換容量通常會導致含水率的增加。

3.2 可從降低離子交換膜同離子泄漏對酸堿產物含量造成的影響的角度優化BMED運行過程

KROUPAL等在傳統三隔室結構中添加一張陰離子交換膜構成四隔室膜堆結構以減弱鹽室中H+對Na+的競爭遷移，最終堿室中的堿的質量濃度由40g/L提高到58g/L，但額外增加離子交換膜的數量將增大膜堆電阻導致能耗變大。發現H+泄漏對堿產物的影響程度與鹽室Na+、H+含量比有關，通過控制鹽室pH可避免H+與Na+的競爭遷移對堿產物含量的影響，但該過程需要消耗堿溶液，降低了處理過程的實際電流效率。優化運行過程的方法能提高堿產物含量，但并未減弱同離子泄漏程度，且往往會造成處理能耗的提高。

4 熱蒸發結晶除鹽工藝分析

4.1 多效蒸發（MED）技術

多效蒸發是對鹽水進行整體加熱后再進行相關處理方式，全面保證整體處理效果，同時蒸發器可以提升處理效果，而相關的蒸發器能夠稱作為一效，因此在全面處理過程中能夠保證處理效果得到整體提高，確保每個工藝環節都得到整體的發展和提升，全面保證整體的效果使用需求，通過并流法、逆流法、平流法、混流法四種。在廢水處理上，多效蒸發主要適用于高鹽分、高有機物含量廢水的單獨處理，同時配合膜技術實現全范圍的“零排放”工藝。

4.2 機械壓縮再蒸發（MVR）技術

通過使用高效蒸汽壓縮機的方法，能夠完成二次蒸發處理，同時提升蒸汽的熱量含量，有二次蒸汽導入能夠保證熱源系統全面循環使用，所以在當前的蒸汽處理上能夠降低其消耗量，并且對失去整體浪費熱源情況，因此在目前的相關處理過程中需要保證溫差量的整體性，提升有關蒸發系統的節能效果，讓各種系統能滿足實際發展需求，最大程度的提升蒸發系統的有關質量，保證使用合理有效的多元化技術。

5 結束語

總而言之，我國雖然是一個水資源較為充足的國家，但是卻存在著南北水資源分布不均的現狀，且可利用的水資源也是有限的，為此對高鹽化工廢水進行合理的處理并回收利用是很有現實意義的。但是高鹽廢水處理技術的選用也不能盲目進行，需要根據實際的鹽化工生產情況，來選擇技術成熟、經濟合理的處理工藝，以便實現廢水的高效回收，保障結晶鹽純度的提高，促進鹽化工企業的資源高效利用。

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