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煤化工废水“零排放”关键技术之四维高级氧化更新时间:2017-04-05 09:12    浏览次数:
煤化工废水“零排放”关键技术之四维高级氧化技术在高浓盐水处理上的应用及案例分析
(煤化工高浓盐水处理业务—联系方式:0531-85198980)
 
煤化工行业面临严峻的水资源瓶颈,主要体现在水—煤资源分布不均匀。昆仑山-秦岭-大别山一线以北地区煤炭资源量占全国总量的90%以上,而水资源仅占全国总量的21%,而大型煤化工项目,每吨产品耗水在10t以上,年用水量通常高达几千万立方。
1.高浓度盐水的产生
目前煤化工废水经过生化处理和膜系统深度处理后,可以实现部分清水回用,但随之而来的就是反渗透系统产生的低浓度盐水,此部分盐水占总水量的20%~30%,全盐量为3000~10000mg/L,若直接对这种低浓度盐水进行蒸发结晶,则消耗热量巨大,投资规模也难以承受。现在国内外很多公司正在研究用膜浓缩技术对这些低浓度盐水进行再浓缩,可再回收部分清水,但会产生含盐量更高的高浓度盐水,其TDS为50000~200000mg/L,全盐量6%~10%。这些高浓度盐水的有效处理是决定废水零排放成败的关键,目前较成熟的技术是对这部分高浓度盐水进行蒸发结晶。
2.高浓度盐水的特点
高浓度盐水是多级反渗透膜系统的浓水,水量小,约占含盐废水量的5%左右;成分复杂,除含盐量高外,还含有Ca、Mg等结垢离子,最重要的也是最难处理的是含有大量的难降解有机物(CODcr200~2000mg/L);处理难度大,无法进行生化处理,有强腐蚀性,有机物对膜处理和蒸发结晶都有强烈的干扰。 
3. 四维高级氧化技术对高浓度盐水处理的作用
四维高级氧化技术主要功能是降解废水中的溶解性有机物,其在整个工艺流程的位置是在膜浓缩技术之前或蒸发结晶技术之前,可防止其在膜浓缩中形成污堵,可降低反洗频率,既能保护膜系统,提高膜寿命,又能提高清水产水量,削减高浓盐水的产量;另外,高级氧化技术还可以直接矿化高浓盐水的溶解性有机物,使分制结晶盐资源化资源化成为可能。
4. 选用适合煤化工废水处理的高级氧化技术
与高级氧化技术相对应的是初级氧化技术,初级氧化技术是利用单一的氧化物质处理废水,如O2,O3,ClO2,Cl2,H2O2,MnO4-等,初级氧化技术氧化效率低,而且具有很强的选择性,很多污染物质不能氧化。高级氧化技术是将多种氧化媒介进行组合,例如O3/H2O2, UV/O3,UV/H2O2,UV/H2O2/O3 ,芬顿法,催化氧化等,组合虽多,但目的只有一个——产生大量的羟基自由基• OH,羟基自由基的氧化能力远超其他氧化物质,见下表1:
表1.各种氧化物质的氧化还原电位
项目 O2 ClO2 Cl2 MnO4- H2O2 O3 ·OH
E0(V) 1.23 1.27 1.36 1.67 1.77 2.07 2.80

根据煤化工废水的特点,在选择高级氧化技术时要遵循以下几个要点:
有效降低TOC;
不能产生新的盐;
无二次污染 ;
系统整体耐腐蚀 
以O3/UV为核心的高级氧化技术能够达到以上的要求。
5. 四维高级氧化技术在煤化工高浓盐水处理上的应用
四维高级氧化技术主要指四个核心因素:臭氧、紫外线、超声波和微波,该技术能将这四个因素聚合到一个焦点——羟基自由基•OH上。 以下图1为四维高级氧化设备:

某煤化工废水处理项目高级氧化技术前期筛选试验结果:
表2.某煤化工废水浓盐水进水指标
水质指标 含量(mg/L
TDS 46875.7
COD 1295.0
Na+ 16685.4
K+ 432.3
Ca2+ 1.9
Mg2+ 0.9
NH4+ 0.8
Cl- 16516.8
SO42- 12607.8
NO3- 504.3
F- 1.0
SiO2 18.6
HCO3- 50.0
通过四维高级氧化实验设备的处理,去除COD最高效率可达到88%,根据设计要求,在COD降到400以下,去除率达到70%即可。
6. 案例分析——某煤化工企业浓盐水项目中试工程 
本中试工程使用高级氧化设备2套,处理量为1.5m3/h和0.2m3/h,两套设备占地面积为8.0×3.0m,在整个工艺流程的位置如下:


图2.两台设备在整个工艺段上的位置

设备特点:
1.模块化程度高,可处理大水量废水;
2.操作简单,可控性强,可根据水质优劣,调节处理效果;
3.全过程无残留,无二次污染;
4.常温常压下反应,安全系数高;
5.适应性广,耐盐性好,可适用于各种高盐废水除有机物 。