應用于含鹽廢水急冷塔回噴的藥劑研究

張樹文

（山東德魯克集團，山東泰安 271208）

2017年我國工業廢水排放總量約690億t，其中高鹽廢水產生量占總廢水量的5%，且每年仍以2%的速度增長[1]。高鹽廢水是指總鹽量大于1%的廢水，主要有工業含鹽廢水、含鹽生活污水及其他含鹽廢水[2]。隨著近年來經濟快速發展，部分以犧牲環境為代價的工業污染情況，越來越嚴重，國家及民眾對環境的關注點也越來越高，含鹽廢水零排放的呼聲越來越高，政策也不斷被提出或試行。由于工藝技術的限制，目前處置含鹽廢水主要有反滲透技術、序批式生物膜反應器技術、電滲透膜分離技術、耐鹽及嗜鹽菌法及蒸餾法等工藝[2]，但此類處置工藝成本投入大，企業對此難以承受。

固廢焚燒系統中，其工藝為“回轉窯+二燃室+余熱鍋爐+急冷塔+旋風除塵器+干式脫酸塔+布袋除塵器+濕式洗滌塔”[3]，其中急冷塔需噴入工藝水將煙氣溫度由550℃降為200℃左右，以減少二噁英的再生成，目前急冷塔回噴水主要是中水及自來水等經處置的水源，而直噴含鹽廢水會造成急冷塔堵塞，嚴重的造成停車事故，因此工業中也鮮有直接回噴使用的案例。

鑒于此類情況急需尋找一種添加劑，防止其在回噴過程中積鹽積垢，但關于此類藥劑的相關研究涉及也較少，因此本文希望通過對各類藥劑的研究梳理，給出一種經濟高效處置藥劑的研究方向，響應國家環保要求，助力高鹽廢水零排放。

1 機理研究

含鹽廢水回噴，由于其溫度較高，結晶鹽蒸發析出，其與煙氣中的鈣、鎂等離子結合在一起形成較硬的鹽垢堵塞在急冷塔內，在實際取樣分析中得出的結論與此相符。

其結垢分為下面3個步驟：形成過飽和溶液；生成晶核；晶核成長，形成晶體。這3個步驟中有一個遭到破壞，結垢過程即被減緩或抑制。添加劑的作用就是有效阻止這些步驟中的一個或幾個，以達到阻鹽目的[4]。

2 藥劑篩選及制備

2.1 藥劑篩選

目前市面鮮有此類藥劑用于加入急冷回噴水的研究，綜合分析及結合藥劑成本、環保角度、原料情況等考量，選取某些有機物作為研究對象，具體選用乙二醇雙四乙酸、酒石酸、琥珀酸、氮川三乙酸、葡萄糖酸、檸檬酸及其鹽類等化學物質。

2.2 藥劑制備

分別取上述多元羧酸及其鹽類分別配制成3%～5%（w）不同濃度梯度的藥劑，并使用堿性劑調節其pH至8～12，如表1所示。

表1 各藥劑原料配比表

2.3 實驗場地選擇

由于此類實驗模擬較為困難，因此選擇與浙江某危廢處置基地建立合作關系，利用其有利條件直接開展現場實驗應用，其日焚燒量在50～60t，每天產生焚燒廢水45～60t，產生的含鹽廢水鹽含量在12%（w）左右，藥劑添加量參考螯合劑絡合情況核算[5]，每1%（w）的含鹽量，每噸含鹽廢水添加0.025～0.05kg，具體使用根據回噴廢水含鹽量及時調整加入量。

3 結果與討論

3.1 無藥劑加入結果分析

為體現對比效果，特協調廠家回噴一批次含鹽廢水，其中對回噴廢水進行了鹽含量檢測，其鹽含量為10%（w），觀察急冷塔回噴后效果。開始回噴時，急冷底部出灰明顯減少，在使用0.5h后發現急冷已停止出灰，打開急冷塔底部出水孔，發現塊狀鹽垢已堵塞急冷出灰口，且較大較硬，為防止停車特將含鹽廢水切換至中水回噴，同時打開急冷人孔觀察，如圖1所示。

圖1 急冷塔回噴鹽水內部結鹽圖

從圖1可以看出直接回噴鹽水，鹽分在急冷塔內高溫蒸發結晶析出，同時與其他離子結合，形成較硬的塊狀結垢附著在急冷塔內部，隨著回噴鹽水量的增加，造成鹽塊越來越大，最終在重力作用下塌落，堵塞急冷出灰口，同時影響急冷塔內部，造成后端煙氣處置不合格，對企業運行影響較大，直接導致停車事故。

3.2 加入單一藥劑結果分析

由于藥劑效果不確定，因此每種藥劑及其濃度僅配制一批次回噴量，為保證添加劑與回噴鹽水混合均勻，在加入藥劑的回噴鹽水池內攪拌1h以上，保證藥劑混合均勻，且由于不確定藥劑效果，因此加入藥劑首先從高濃度開始，依次類推。

由表1藥劑順序依次使用后，發現即使藥劑濃度達到40%，藥劑效果還是不如人意，如圖2所示，含藥劑回噴鹽水，開始時與未加藥劑效果類似，偶爾有飛灰出現，漸漸無物質由急冷塔底下落，在運行1h后，出落的飛灰顆粒較大，未達到理想效果，為防止像未加入藥劑一樣的事故，現場決定暫定回噴加入藥劑的廢水，打開急冷人孔觀察內部結垢嚴重，如圖3所示。經多次實驗，得出表1單一藥劑使用幾乎無效果，無論單一的多元羧酸或其鹽，其都不能起到作用；由此可以得出由于單一藥劑對各項陽離子的吸附效果有限，可能僅針對一種陽離子吸附效果明顯，由于焚燒物料成分復雜，含多種離子，使用單一離子無法得到有效的效果。

圖2 使用單一藥劑急冷出灰

圖3 使用單一藥劑急冷塔內部圖

3.3 使用兩種藥劑結果分析

在現場調整完成以后，使用了兩種藥劑復核，觀察藥劑效果。在藥劑回噴1h后，急冷塔陸陸續續出灰，且出灰量與噴入量也不符合，其出灰情況較未加入藥劑及加入單一藥劑效果有所改善，如圖4所示，加入兩種藥劑及其不同比例情況類似，說明兩種藥劑復核情況下，藥劑效果有所改善，但仍然達不到理想的效果，由于每種藥劑針對的吸附離子不同，所起的效果也不一樣。

圖4 加入兩種藥劑回噴急冷出灰

4 結束語

由以上試用情況可以看出，單一藥劑的加入對含鹽廢水的回噴情況改善較差，幾乎沒有效果，不論其濃度高低；兩種藥劑復核在一起雖起到了一定的效果，但結果仍不盡人意，但對于其他多元羧酸類藥劑效果仍有待研究。

每種藥劑的吸附效果不同，可能對不同的陽離子吸附不同，且由于焚燒原料的變化，煙氣中的離子也在隨時變化，因此單一藥劑的加入或兩種藥劑的加入，對改善急冷塔積鹽積垢效果有限。