废水

2016-11-01

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在化工废水处理过程中,由于工艺需要很多企业会产生高含盐废水,一直以来,在业内外的期待、审视甚至要求下,在很多企业的环评报告中,高含盐废水的最终处理都描述为“零排放”。

那么究竟什么是“零排放”呢?“零排放”是否意味着只要水达到循环利用而零外排就可以了呢?“零排放”水处理过程中对于最终的固体结晶盐的处理应该如何定义呢?

2004年,曾任国家环保总局副局长的宋瑞祥主编的专著《零排放——后工业社会的梦想与现实》出版,对零排放做了权威解读。所谓零排放,其字面含义为工业化产品生产过程中废弃物为零,是指无限减少污染物的排放量直至为零的活动。而在处理污染物的过程中,如果不对最终的固体结晶盐进行处理,无疑又产生了新的固体污染物,所谓的“零排放”也便成了偷换概念后的伪命题。

虽然很多企业的环评报告在废水处理中均描述为“零排放”工艺,但在实际应用中会发现,只有少数企业的工况真正具备最终实现零排放的条件。譬如,有些行业的含盐废水由于组分相对单一,通过膜浓缩、蒸发浓缩、蒸发结晶技术等工艺流程最终得到了质量较好的固体盐甚至还有有不错的销路,最终蒸馏水全部得到了回收再利用,盐也转变成了产品,从而实现了真正的“固、液零排放”。但是对于大多数行业来说,由于废水盐分较复杂,仅靠单纯的简单蒸发来最终想实现“零固废”外排是非常困难的,如果不对盐进行分盐处理,最终得到的固体杂盐基本都应作为固体危废进行处置,而当前国内处理固体危废的成本基本在3000元/吨以上,其代价甚至比前段膜浓缩、蒸发浓缩、蒸发结晶各工段成本之和还要高。因此,在整个高含盐废水处理工艺的设计中,如果可以将最终固体产物能够作为产品销售而不是危废处置将具有非常大的应用价值。

这里,就应用到了另外一个概念,即”分盐处理“。

所谓分盐处理,即根据溶液中对应温度下各溶质溶解度的不同、利用相图理论进行盐分分离从而得到不同盐产品的过程。现有分盐处理工艺一般为热法分盐与冷法分盐两种工艺。热法分盐工艺在“钾钠分离(氯化钾与氯化钠)”、“盐湖化工盐硝分离(氯化钠与硫酸钠)”等领域应用最为广泛,冷法分盐在“氯碱化工电解氯化钠溶液脱硝”、“AC发泡剂生产工艺碳酸钠脱除”及一些反应液提纯等领域应用较多,当然有些生产流程既可以采用热法分盐又可以采用冷法分盐,如“盐硝分离”。

那么如果对最终的浓缩液进行“分盐处理”,则其处理原则是什么呢?第一点,当然是满足分盐工艺需要,这也是最基本的要求及分盐的目的;第二点,则是满足投资与收益经济性需要;第三点,应该考虑最终盐分的纯度与外排杂盐量的平衡问题。

首先说第一点,在化工废水中,由于生产企业当地原水水质的原因,很多时候经过废水经预处理、浓缩后的浓缩液其主要盐分表现为硫酸钠与氯化钠,当然有时还会有其他盐如硝酸钠等,我们暂以硫酸钠与氯化钠为例进行盐硝分离的工艺讨论。盐硝热法分离已经属相对成熟的工艺,在盐湖化工中也已得到了多年的广泛应用,通过工艺控制最终可以得到工业级硫酸钠与氯化钠;而冷法盐硝分离伴随着DTRO膜高压浓缩工艺及NF/RO组合工艺的推广也日益得到了推广应用,尤其是NF/RO组合工艺可以在比DTRO膜工艺大幅度降低投资及运行成本的条件下获得含盐浓度高达16%的浓缩液,使得冷法分盐无论从投资还是从运行成本上较热法均具有了更大的优势和推广价值,尤其是纳滤后的氯化钠溶液纯度98.5%以上,而二价离子侧冷冻结晶后得到的芒硝,母液富集的杂质不会随芒硝一起析出,因此芒硝本身纯度就会很高,而芒硝经融化再结晶后可以得到更高纯度的无水硫酸钠。而采用热法分盐则杂质富集对蒸发的影响相对更大,我们在第三点讨论时会提到。

第二点,关于投资于收益经济性综合考虑。如果来水量很小,或者来水含盐浓度很低,则如果再投入较大资金去做分盐处理则经济性相对较差,我们一般按三年危险固废处理成本与分盐投资成本进行比较,如果前者更大,则适合采用分盐投资,如果后者额度更大则适合采用直接蒸发做混盐危废处理。

第三点,关于最终盐分的纯度与外排杂盐量的平衡问题。一般来讲,在工艺合理的条件下,要得到纯度更高的盐则意味着需要外排更多的杂盐母液,如果杂盐母液的处理成本及最终杂盐固体的处置成本过高,则意味着单纯提高盐产品纯度付出了更高的杂盐处理代价,因此分盐工艺是否合理从经济角度来讲并不是得到的盐的纯度越高越好,而是取一个相对合理的盐的纯度,尽量减少外排母液的处理量防止造成最终合计成本的增加。

当然,谈到上述第三点,有人也许会提出最终外排母液经杂盐蒸发后还是得到了固体危废,这其实就回到了我们开篇所谈到的“零排放”是否一定合理的问题。相对而言,“零排放”是个理想化的概念,真正做到零排放需要相对理想化的工况才可以实现。而如果不计成本单纯追逐“零排放”也并不一定合理,相对而言,更具有可操作性的应该是实现最大限度地“污染物减量化排放”,减量化排放也才应该成为目前高盐废水处理的主流工艺。

说一个题外话,也是当前高盐污水处理过程中所存在的一个非常严重的隐患即固体混盐的最终走向。由于作为危废处理成本太高,有些企业将混盐堆积或填埋,天长日久势必对土壤、地下水及环境造成重大影响;有些企业则将混盐交给一些不法人员进行处置,而不法人员有的将混盐掺进其他工业产品造假使用,有的甚至将废盐加工成食用盐,如当年发现的“农药废渣盐”进入餐桌就是典型的案例。因此国家在加强污水处理监管的同时,必须加强对污水处理后最终固体盐的管理,引导采用分盐工艺将废水盐做成合格的工业产品,严管固体混盐的最终走向,否则数量成千上万的污染企业排放的固体盐最终将造成严重的环境问题与社会问题。



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