高鹽脫硫廢水零排放工程實例分析

摘要：有色金屬冶煉行業(yè)煙氣洗滌會產(chǎn)生大量廢液，它含有大量鹽分，重金屬含量高，成分復(fù)雜。某鉬冶煉企業(yè)采用“生物制劑深度處理+膜分離+蒸發(fā)”工藝處理硫酸車間的兩股含鹽廢水，新建工程設(shè)計處理規(guī)模為100 m3/d。項目運行結(jié)果表明，凈化廢水經(jīng)反滲透濃縮后與高鹽的干吸廢水進入機械式蒸汽再壓縮器（Mechanical Vapor Re-compression，MVR）蒸發(fā)，產(chǎn)出的鈉鹽妥善處置，膜淡水、蒸發(fā)冷凝水滿足企業(yè)回用水要求。本套工藝消除高鹽生產(chǎn)廢水排放帶來的環(huán)境污染風(fēng)險，做到零排放，為類似廢水提供處置經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：含鹽廢水；生物制劑；反滲透；機械式蒸汽再壓縮（MVR）蒸發(fā)；零排放

中圖分類號：X758 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）03-0-04

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.03.054

Abstract： The flue gas washing in the non-ferrous metal smelting industry produces a large amount of waste liquid， which contains a large amount of salt， high heavy metal content， and complex components. A certain molybdenum smelting enterprise adopts the process of “biological agent deep treatment + membrane separation + evaporation” to treat two streams of saline wastewater in the sulfuric acid workshop， and the designed treatment scale of the new project is 100 m3/d. The project operation results show that the purified wastewater is concentrated through reverse osmosis and then combined with high-salt dry suction wastewater to enter the Mechanical Vapor Re-compression （MVR） for evaporation， and the produced sodium salt is properly disposed， and the fresh water from the membrane and evaporative condensate meet the requirements of the enterprise’s reuse water. This set of processes eliminates the environmental pollution risk caused by the discharge of high-salt production wastewater， achieves zero emission， and provides disposal experience for similar wastewater.

Keywords： saline wastewater; biological agents; reverse osmosis; Mechanical Vapor Re-compression（MVR） evaporation; zero emission

有色金屬冶煉中，煙氣洗滌會產(chǎn)生大量含重金屬離子的廢液，其成分復(fù)雜，含鹽量高[1]。某鉬冶煉企業(yè)硫酸車間有兩股含鹽廢水，采用“生物制劑深度處理+膜分離+蒸發(fā)”工藝進行處理，新建工程設(shè)計處理規(guī)模為100 m3/d。本項目進水水質(zhì)如表1所示，出水水質(zhì)滿足《城市污水再生利用 工業(yè)用水水質(zhì)》（GB/T 19923—2005）的要求。監(jiān)測指標(biāo)有溶解性總固體（Total Dissolved Solids，TDS）、F-、Cl-、As、Mo、pH和廢水量，凈化廢水pH用H+濃度來表征，其H+濃度為1.5～3.5 mol/L。根據(jù)進出水水質(zhì)要求，選擇污水處理工藝。凈化廢水酸量低，重金屬負荷高，氟與氯濃度高；干吸廢水鹽分高，污染負荷少。針對此特點，采用分類處理，從源頭簡化工藝，降低水處理成本，減少渣量[2-4]。凈化廢水氟與氯濃度高，采用“中和脫氟+生物制劑脫鈣處理+膜處理濃縮+機械式蒸汽再壓縮（Mechanical Vapor Re-compression，MVR）蒸發(fā)”工藝進行處理。干吸廢水采用“生物制劑脫氟+MVR蒸發(fā)”工藝進行處理，先與凈化廢水（濃水）混合，經(jīng)過脫氟處理，再進入MVR蒸發(fā)系統(tǒng)形成結(jié)晶鹽。

1 工藝流程設(shè)計

設(shè)計工藝可以實現(xiàn)工業(yè)廢水的無害化處理，優(yōu)勢突出。一是僅通過一段中和+一段生物制劑脫鈣工藝，沉淀系統(tǒng)可以同時實現(xiàn)硫酸、氟、重金屬及鈣離子的脫除，降低投資成本，凈化廢水中的鈣離子穩(wěn)定脫除到小于100 mg/L，保證膜處理系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行。二是脫鈣過程碳酸鹽的投加量少，降低膜系統(tǒng)進水的電導(dǎo)率。三是工藝相對成熟，采用深度脫氟、深度脫鈣、除重金屬等預(yù)處理工序[5-7]，

確保后續(xù)膜系統(tǒng)和蒸發(fā)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。四是膜處理系統(tǒng)采用高壓反滲透（Reverse Osmosis，RO），降低濃水量，產(chǎn)水率可達85%，降低MVR蒸發(fā)量，能耗較低。五是處理流程短，操作簡單，占地面積小，建設(shè)投資少，運行成本低。經(jīng)設(shè)計，本項目工藝流程如圖1所示。

凈化廢水是含有高濃度SO2和少量鉬、砷、氟化物的酸性廢水，用石灰乳脫除大部分的氟離子和中和少量的酸，中和后液用生物制劑進行脫鈣，脫除重金屬、少量的氟離子和過量的鈣離子，后液含鹽量為10～15 g/L，采用反滲透進行濃縮，濃水TDS含量約為70 g/L，產(chǎn)水率為85%，淡水回用，濃水與干吸廢水混合，進入后續(xù)處理。干吸廢水是用純堿吸收制酸尾氣形成的含有高濃度亞硫酸氫鈉、亞硫酸鈉、硫酸鈉等的高鹽廢水，與凈化廢水濃水混合后，進入脫氟處理系統(tǒng)[8-9]，將混合溶液中的氟離子去除后，進入MVR蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)，產(chǎn)出的鈉鹽妥善處置，蒸發(fā)冷凝水滿足企業(yè)回用水要求。

2 工藝運行效果分析

2.1 預(yù)處理系統(tǒng)

根據(jù)原水水質(zhì)，結(jié)合小型試驗，通過控制藥劑的投加量探索最佳處理效果，其結(jié)果如表2所示。結(jié)果顯示，中和壓濾后液的平均電導(dǎo)率為27.87 mS/cm，脫鹽率達到91.64%，中和pH控制在7～8，系統(tǒng)滿足50 m3/d的處理能力要求。

2.2 膜系統(tǒng)

根據(jù)前端生物制劑脫鈣后的水質(zhì)，結(jié)合設(shè)計要求，通過調(diào)節(jié)膜系統(tǒng)的各個工藝控制參數(shù)，使得膜系統(tǒng)產(chǎn)水率和截留率盡可能滿足設(shè)計要求，具體結(jié)果如圖2所示。結(jié)果顯示，超濾系統(tǒng)的平均產(chǎn)水率為91.38%，反滲透膜系統(tǒng)截留率基本穩(wěn)定在97%左右，RO膜的產(chǎn)水率穩(wěn)定在85%以上，RO膜的瞬時處理能力基本穩(wěn)定在2.5 m3/h左右，滿足設(shè)計要求。

2.3 MVR蒸發(fā)系統(tǒng)

MVR蒸發(fā)系統(tǒng)設(shè)備運行基本正常，滿足設(shè)計要求，具體結(jié)果如表3所示。結(jié)果顯示，干吸廢水氟濃度平均值保持在176.23 mg/L左右，經(jīng)過深度脫氟后，脫氟率約為67.41%；每立方米水的出鹽量約為264.1 kg，產(chǎn)能滿足60 m3/d設(shè)計能力。

2.4 出水回用

出水水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果如表4所示。結(jié)果顯示，RO產(chǎn)水和冷凝水出水指標(biāo)滿足回用水要求。主要監(jiān)測指標(biāo)有pH、化學(xué)需氧量（CODCr）、色度、濁度、Cl-、硫酸鹽和生化需氧量（Biochemical Oxygen Demand，BOD）。

2.5 生產(chǎn)成本

一是凈化廢水處理成本。根據(jù)試生產(chǎn)期間各項數(shù)據(jù)計算噸水處理成本，成本主要來自石灰費用和電費，其他費用相對較少，噸水處理成本為83.09元。二是干吸廢水處理成本。根據(jù)試生產(chǎn)期間各項數(shù)據(jù)計算噸水處理成本，成本主要來自液堿費用、脫氟劑費用和MVR系統(tǒng)電費，其他費用相對較少，噸水處理成本為262.69元。

3 結(jié)論

高鹽生產(chǎn)廢水的水質(zhì)存在差異，采用分類處理，從源頭簡化工藝，可以降低水處理成本，減少渣量。采用超濾與反滲透的膜組合工藝，超濾膜系統(tǒng)產(chǎn)水率可超過90%，反滲透產(chǎn)水率可超過85%，產(chǎn)水水質(zhì)符合設(shè)計回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，減少后續(xù)進入蒸發(fā)系統(tǒng)的水量，降低廢水處理系統(tǒng)的運行成本和設(shè)備投資成本。MVR系統(tǒng)冷凝水可回用，鹽產(chǎn)品的亞硫酸鈉含量為60%～70%。它具備回收價值，滿足設(shè)計處理能力要求。

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收稿日期：2024-01-25

作者簡介：洪洲舟（1989—），男，湖南長沙人，工程師。研究方向：重金屬污染防治。