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关键词:染整废水;回收;综合利用
引 言:纺织染整的废水主要就是来自于纺织原料的初步加工以及染整加工等生产工序,加工工段产生的废水污染较高,但其污染物因子是相对单一。国内企业很多都是把重点放在混合废水的处理方面,然而对于有用的污染物质回收并且进行相应的资源化利用为根本目的的综合治理则是相对比较少的,这样一来不仅仅会加大综合废水处理量,增加处理的成本,且加大处理难度,一般没有保障综合废水的处理效果,最终真正的达到达标排放。
1染整废水中的资源回收
染整废水成分包括一些染料、羊毛脂和蜡等,有些成分回收起来工艺简单,成本较低,而且回收的物质能再次运用到生产中,显著提高生产的经济效益。
1.1 染料的回收
理论上来讲,对于一些水溶性较差的染料,可以通过诸如气浮、絮凝沉淀、膜分离等理化法使之与水固液分离,从而得以回收,但是在实际生产中实施起来却非常困难。例如,可以使用外压膜管式超滤器,对织厂染色废水采用超滤法进行靛蓝还原染料回收,浓废水经粗细隔栅和过滤机初步处理后经调节池稳定,直接进行超滤处理,运行中取得较好的结果。
1.2 蜡染印花洗蜡废水中的蜡回收
洗蜡废水中的松香蜡质含量很高,不加以回收直接排放到环境,不仅浪费大量资源,而且对环境造成严重的污染。该产业废水中松香蜡质的存在状态,因洗蜡方式的不同所采用的回收方式亦不同。
采用机械水洗方式洗蜡废水中的松香蜡质,主要以悬浮的状态存在,成分较为简单。若采用传统的沉淀、过滤等物理方法回收的话,回收率不高,且工作量大、成本高。在实践中,可采用双级气浮工艺处理实际洗蜡废水,蜡回收率可达90%以上,大大提高了蜡回收率,且回收蜡质含水率低,易于重新利用。回收蜡质可用于生产车间重新上蜡使用,并且蜡回收后的废水可回用于洗蜡工段。
工业生产中另一种洗蜡的方式是采用碱洗法,该类废水中的蜡主要成呈散态,直接分离的方法比较难以实现。多数企业是将其与其他废水合并处理,这种做法不利于资源节约。在实践中,采用酸析法取得了较好的回收效果。该法是将废水的pH值调节到3~4,此时松香蜡质转变为疏水状态并凝结成絮状体,具有了吸附其他杂质的能力,而后通过沉淀或气浮的方法分离絮状体,实现固液分离,从而实现蜡质的回收。另一种不以回收利用为目的的处理方法是:对印花水洗废水进行电化学处理,出水直接与碱洗废水混合,可同时实现印花废水脱色和碱洗废水的脱蜡,其各项污染指标去除率均可达到90%以上,处理效果明显且处理费用低。
1.3 丝织物精炼废水中丝胶的回收
丝织物精炼废水中丝胶含量高,对其进行回收后,可广泛用于纺织、生物、医药等领域,具有较大的经济效益,而且还能大幅度降低对含丝胶废水处理的难度。对于丝胶回收的方法较多,有混凝法、离心分离法、溶剂萃取法、酸析法等等。其中超滤法多用于高效高纯度的丝胶回收。此外,还有冷冻法回收的例子:调节pH至蛋白质等电点(约为7左右)以上,在-24℃下冷冻,丝胶回收率可达70%,废水COD值下降70%以上,其工艺简单,回收率较高,不足是能耗大。
2 染整废水综合利用方法的探讨
如何采用优化的工艺,使水量能够在保证产品质量的情况下用量最少,同时能够回收利用废水中的余热,是当前染整行业中废水综合利用的关键问题。下面提出并分析针织染整厂的染色废水的几种综合利用方案。
2.1 针织染整的用水要求
一般来说,我国的针织染色主要以间歇式浸染法为主,这种方法所用的水大概有以下3种:蒸汽用水、冷却用水和浴中用水。
2.1.1 蒸汽用水
蒸汽用水是用于锅炉蒸汽的用水,水质要求最高,必须经过软化和除氧等处理。蒸汽在染色机用于加热后冷凝成水,即冷凝水。在大多数情况下,蒸汽输送过程、热交换过程和冷凝水输送过程不会产生污染。因此,冷凝水的水质为最好,在没有污染的情况下符合锅炉水的水质要求,可以直接用作锅炉用水。
2.1.2 冷却用水
冷却用水是降低针织物煮漂、皂洗、染色等过程中浴中温度的用水,理论上对水质的要求并不高。主要是要求水温低,并且是越低越好。然而在实际生产中,要考虑到在热交换器处的结垢问题。所以对于水中杂质和硬度等因素有一定的要求。
2.2 废水综合利用方案探讨
以上对针织染整厂废水类型,废水水质和水温以及各道工序所需水温水质进行了介绍,下面从清洁生产、能源节约的角度,比较以下几种综合利用方案,并分析各方案的利弊。
2.2.1 直排方案
该方案未对废水进行回收和综合利用,直接将其排放。该方案是为了与其它方案对比而提出的,它不需要对染色设备做任何改造,总的耗水量就是各个部分用水量的总和,实际运行成本与水费、电费及污水处理费有关。该方案的流程示意图见图1。
2.2.2 冷凝冷却水综合利用方案
冷凝水一般符合浴中用水的水质要求,如果冷却水是采用新鲜水的话,就可以将冷凝水和冷却水合并一起回用。该方案的流程见图2。
这种方案构造简单,在原有设备基础上只需添加若干个蓄水池和疏水管网。冷凝水和冷却水经收集后,直接作为浴中用水用到生产中。此方案简单易行,但是也存在一定的弊端:蓄水池的建设会造成占地面积较大,而且冷却水和冷凝水也不可能达到100%的回用率(经每一次回用后,都会有一些作为染色机的废水排出)。当冷凝水和冷却水回用温度较高时,会对回用的效果产生影响,特别是对染整工序。由于加热蒸汽和冷却水共用一个热交换器,使得冷凝水不能直接回用到锅炉中,导致这部分热能损失。
2.2.3 达标处理水回用方案
通常,经过达标处理的废水水温与常温相近,可以作为冷却水回用到生产中。工艺流程见图3。
将处理达标后的污水进行回用,只需要铺设一个回用系统,投资不多,而且可以将原来的冷却水用量全部节省,回用率很高。但是,用达标处理水来进行冷却,易污染热交换器,蒸汽的冷凝水也无法直接作为锅炉用水回用,损失了冷凝水的余热。
3 结语
随着排放标准的日益严格,势必对染整废水的处理技术进行深入的探索。相信随着科学技术的不断进步,染整废水的处理工艺将逐渐完善,投资省、运行费用低、操作简单的处理技术将运用到实际的生产中去。
参考文献:
[1]陶涛. 我国纺织染整企业废水处理相关问题探讨[J]. 给水排水,2012,(03).
关键词 制药废水;处理技术;工艺流程;应用研究;改善措施
中图分类号:X7 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2013)17-0099-02
现代的制药企业大多数都是采用化学合成的方法来药粒成型的,因此在这个过程中会涉及的许多有害的化学原料,会随工业排水而被排出,最终会对周围的环境造成一系列的影响,给人类的生存环境带来了巨大的危害。另一方面,由于许多的制药企业会受到废水处理技术、条件以及企业经济效益等其它因素的限制,使得制药企业在废水处理这方面没能很好的做到位。面对这种现状,一些废水处理专家对污水处理技术的应用进行了深入的研究,综合考虑到国内目前制药行业废水处理现状,并结合一些有关的实验研究和工程案例,制定出采用物理处理、化学处理、生物处理以及其它方法的处理工艺,从而扩大了废水的处理范围和质量,大大减少了废水污染环境的这一重大问题,促使新的制药污水处理系统得到了更好的完善。
1 目前我国制药企业污水处理技术应用研究的发展状况
目前国内制药废水的成分非常的复杂,种类和毒性也是比较的多样,这就给制药企业在处理过程中不容易进行有效的回收,而且整个过程也十分的繁杂,这一也使得我国制药企业污水处理技术应用研究的发展出现了滞后,但是由于国家对此的重视力度加大,使得它逐渐向着以下方向快速改变。
1)对废水中的无机成分进行合理的回收,例如有人采用石灰—氯化钙复合处理技术对一些咪醛类水解后的废水进行初步的处理,就会使废水中的磷元素大大降低,而且还会是PH的值维持在8左右,通过这种化学沉淀的方法使废物得到了回收利用,又达到了处理的目的。
2)对废水中的有机成分进行合理的处理,对于废水中的有机物进行处理的方法主要是利用表面带电荷的水膜能够在废水中形成一种胶体的原理来进行吸附沉淀,这样容易从废水中回收到蛋白质。
3)中水回收利用,制药废水经过深度处理后,使其有机物和无机物的含量都大大的降低,因此可以适当的根据需要进行一些中水回收利用,以便减少工艺环节。
2 国内制药废水处理的工艺过程及选择要求
工艺过程:近些年随着制药污水处理工艺的日益成熟,使其发展成了一条具有自身特色的工艺方案,即厌氧和好氧的组合处理工艺,其详细过程为:首先进行气浮处理,待其稳定后在进行水解处理,以便能够除掉一些微小物质,接着再进行接触氧化处理,其目的是减少废水中的有毒离子浓度。除此之外也还采用:先进行复合微氧水解,再接着进行复合好氧处理,再接着进行砂滤处理,最后进行气浮、UBF、CASS等其它有效工艺来处理高浓度废水,这样的处理工艺能够提高废水的二次回收效益选择要求:由于制药废水具有复杂的特性,因此采用只采用生化法处理方法是无法达到理想要求的,从而导致对工艺选取的要求有:废水中pH、SS、盐度以及COD值都要达到相关处理标准。除此之外还要对废水中的生物进行抑制控制,以便提高废水物质的可降解性能力。
3 现阶段国内常用的制药废水处理技术种类
现阶段我国是一个制药大国,每年都有成千上万的药品种类上市,因此这也容易导致制药废水处理管理变得十分的困难,因此面对不同的废水就需要有不同的处理技术:
1)吸附法:例如对于一些较易被吸附的物质(洁霉素、米非司酮、扑热息痛)可以采用活性炭、活性煤来进行净化。
2)气浮法:它采用的是用高度分散的小泡来吸附杂物的原理,包括充气、容气、化学和电解气浮。例如对庆大霉素废水处理时,可以大量除掉固体悬浮物和COD类的物质。
3)混凝法:在废水处理过程中,向水中加入硫酸亚铁、聚合氯化铝、聚丙烯酰胺、石灰或者氢氧化钠等其它物质可以除去胶体颗粒物,它的优势在于能够使小颗粒物凝聚成大颗粒物,便于过滤净化。
4)深度氧化处理技术:一般所有的制药废水中COD类的物质较多,普通的处理方法难以彻底处理干净,因此需要采用湿式空气氧化技术和超临界水氧化的方法来对其进行分解处理,使之能够变成易挥发的无毒气体和水。
5)加压生化法:对废水进行合理的加压处理,使里面的溶氧量加大,促使了生物的分解速率。例如对含有石油和酚类物质的废水使用后,可以除掉绝大多数的有机物。
6)固定化微生物降解法:这种方法可以在一定的空间范围内进行反复的使用,也是目前世界较为先进的制药废水处理方法。例如在对四环素、扑尔敏、布洛芬和SRA废水进行处理时,可以大大降低氨氮的含量。
4 今后制药企业污水处理技术应用研究的发展方向
随着制药技术的快速发展,也为人类社会带来了利弊。一方面它推动了我国现代医疗技术的向前发展,另一方面制药企业在生产过程中所产生的废水也会对周围的环境造成严重的破坏,而且对于这污水处理的往往需要耗费巨大的物力和劳力。因此这就要求当代制药企业需要根据自己实际生产情况制定出一套成熟的处理工艺,通常都是采用先提高废水的生化性再结合生化处理的方法,另外也还需要结合一些国外的先进制药污水处理技术,从而让我国的污水处理工艺系统逐渐变得更加的符合发展要求。
5 结束语
目前制药行业所产生的种类主要有合成废水、抗生素生产废水、各类洗涤和冲洗废水以及中药制造废水等,而且每类废水的成分十分的复杂,毒性也是比较大的,从而难以一次性彻底的处理干净,需要多级操作,故而值得注意的是,在处理时应该“因性而异”,同时也需要合理回收废水中的而有效成分,从而减少了医药资源的浪费,也节约了企业的生产成本,真正的实现了企业经济效益和环境保护效益的的最大化。
参考文献
[1]楼茂兴,王方圆.制药综合废水的处理技术研究[J].工业用水与废水,2012.
[2]夏文林,林冲,李娜.制药企业污水处理技术应用研究[J].化工学报,2010.
[3]耿士锁,赵丽君.生化过滤法处理合成制药废水[J].江苏环境科学,2011.
【关键词】校园洗浴废水 综合利用 气浮 光解
我国长期平均年降雨量为26.7万m3/km2,是世界平均值的81%;人均水资源为2260m3从,是世界人均拥有量的1/4。尤其是中国的北方,可用的水资源每年人均只有1200m3/人。同时水资源在时间和地区分布上很不平衡,南方多,北方少,占38%耕地的南方占全国83%的水资源,而黄、淮、海、辽河流域占有42%的耕地,却只有9%的水资源,并且在北方干旱半干旱地区全年的降水量主要集中在7、8、9三个月,使得可利用的水尤其显得不足。由于地表水不足,只能过量开采地下水,结果是,我国平地的地下水位几乎都在逐渐下降。我国北方部分沿海城市缺水尤为严重,天津、长春、大连、青岛、烟台等大中城市已经受到水资源短缺的严重威胁。因此,我国经济的迅猛发展带动城市化进程不断加进,水资源的回收再利用势在必行,水资源的短缺问题刻不容缓。
1 洗浴废水的危害
虽然洗浴所产生的废水中没有较多的污染物和有机物,但是洗浴之后废水中还会有大量的余热残留在所产生的洗浴废水中,如将其直接排放,热量就会通过洗浴废水的蒸发作用,将热量传导到周围中,从而造成一定的气候影响;而且洗浴废水中还残留大量的人类皮肤的分泌物、毛发、污垢和大量的细菌等物质,如果不经过处理直接排放,大量的病菌会对自然环境的人和动物造成感染。还有洗浴废水中含有大量的洗涤剂和香料,它们的主要成分是阴离子表面活性剂,而阴离子表面活性剂在自然状态下是很难很快的降解的,而它的存在就会造成水体和土壤的污染:在水体中少量的表面活性剂就会使水体产生大量的泡沫且不容易消失,从而使水体的含氧量下降,而造成周围环境中动植物的死亡,并且表面活性剂的成分大部分是氮和磷,极易造成水体的富营养化;在土壤中,表面活性剂会改变土壤的物理和化学性质,使其对重金属等其他的有毒有害物质的吸收量上升,从而使土壤板结,造成环境污染。
2 校园洗浴废水回收处理方法及处理系统
2.1 校园洗浴废水回收利用处理方法
我国对洗浴废水的综合再利用的研究起步较晚,但校园洗浴又因其水量大、污染轻,水质稳定等特定,被今天的社会广泛重视,且洗浴废水的有效利用,是具有环保与节能、且在运行经济性等方面具有明显优势,具有广泛的发展空间和市场前景。校园洗浴废水的回收与利用的主要问题和关键在于,如何有效的利用洗浴废水中余热和用比较简洁易行的方法处理废水中的阴离子表面活性剂。
首先,是对洗浴废水余热的利用,在国内有很多关于洗浴废水热量利用的方案和讨论,主要是通过热交换将洗浴废水中的余热交换出来,以供热水的加热或冬季的供暖。其次,是对洗浴废水中的阴离子表面活性剂的处理,关于方法主要有以下几种:(1)生物降解法是最普遍且常用的方法,此方法是通过污水中的细菌对表面活性剂的有机碳链进行分解,达到处理的作用。在1996年,Denger等人,首次从城市污水处理厂的污水中分离出来,并从实验中表明生物降解的可行性。(2)光降解法:此方法是通过自然光源中不同波长的光线(其中弱紫外线的处理效果最好)将表面活性剂降解成无机物或毒性较小的物质,对表面活性剂的处理是成本最低且不会产生二次污染。(3)电催化降解法:此方法是在通电的状态下,产生一定数量的羟基自由基和新生态的混凝剂,从而达到对阴离子表面活性剂的降解处理。电催化降解法能较迅速的去除表面活性剂。(4)气浮法:是通过大量的密集的微细气泡,将废水中的杂质与液体分开,已完成固液分离。(5)活性炭吸附法:是通过活性炭的纤维空洞,将洗浴废水中的阴离子表面活性剂吸附到自身的孔洞上,从而达到处理的作用。
2.2 洗浴废水的利用处理系统的简介
该系统主要是由两个部分组成:余热回收部分,由一组换热片组成,并将热量回收利用再分配;而后就是阴离子表面活性剂的处理部分,表面活性剂的降解有其复杂性和多样性,单一处理方法往往达不到处理含有多种表面活性剂和有机污染物的预期目的。近几年来,把几种方法相结合的工艺,取得了较好发展。综合经济和处理效果等多方面因素,我最终选取光降解与气浮法组合最后再将降解之后的废水用植物吸收的结合“2+1”工艺。
2.3 洗浴废水的利用处理系统的效益分析
洗浴热水的出水温度一般为40℃左右,而洗浴污水池的洗浴废水的温度还能达到29--32℃,若将其有效的回收利用,将可达到可持续利用和节约能源的效果,而处理中所用的绿色植物及能绿化环境又能产生一定的经济价值,而处理之后的废水又可以灌溉花草树木,又达到水资源的可持续发展与再利用的效果。
3 洗浴废水的再利用的应用前景
随着水资源的短缺与污染,人们对环境保护、资源节约、水资源循环再利用意识的增强,水资源的回收与再利用将逐渐成为一种趋势和必然,洗浴废水作为优质杂排水的再利用的范围也将会越来越广泛。因此,将洗浴废水通过设备进行光照处理、重新利用,不仅具有良好的社会、经济效益。更重要的是洗浴废水的回收利用可以减轻环境污染、减少资源浪费,促进社会的可持续发展。
参考文献:
[1] 冯圣红,陈涛,王睿怀,等.高校浴室废水余热回收及利用分析[J].节能,2009(1):44-45.
[2] 刘怡,熊亚,朱锡海.电催化降解废水中阴离子表面活性剂的研究[J].环境污染治理技术与设备,2011(5):44-48.
[3] 王宝辉,张学佳,纪巍 等.表面活性剂环境危害性分析[J].化工进展,2007(9):1263-1267.
[4] 马月珠,周启星.洗浴废水组合工艺处理技术与方法研究进展[J].水处理技术,2008(1):5-8.
[关键词]氯碱化工 清洁 生产 工艺
中图分类号:G41 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)40-0348-01
氯碱化工直接跟国民经济息息相关,它的产品被普遍运用在石油化工与纺织等行业中。为了做到真正的氯碱化工清洁生产,一定要对生产工艺进行改进,必须改善生产理念,在做到循环经济的前提下,确保化工方面的可持续发展。而氯碱化工本身就是一个生产过程中会产生很多工业“废水”“废气”和“废渣”的高污染行业,要是不能妥善有效的解决,就会大大的危害环境,最终严重威胁到人体的健康。因此,要真正有效的做到清洁生产,更好的循环利用废物,必须实行氯碱化工产业的清洁生产,确保在节约能源消耗的同时,提高利用效率,这已经成为了一种发展的必然趋势,也满足了工业生产的发展需要。改进氯碱化工清洁生产工艺不但是一种环境友好型的工艺,还能在很大程度上提高企业的经济效益。
1.废水的处理措施分析
1.1 使用阴阳床和混床回收利用再生酸碱废水
在生产氯碱时,其中一些废水是纯水装置所排放的,其中包含了很多富含高浓度钙和镁盐类物质的水。这些废水由于含有较高的盐类物质,不能重复运用在生产当中,但这部分水生产时污染较少,排放后也不会污染到环境,属于洁净水,因此,可以直接排放这部分废水。
对于这部分工艺所产生的污染废水,可以在利用阴阳床与混床再生的前提下,适当的改进相关工艺,真正做到有效的回收利用。在再次回收利用前,应该借助阴阳床与混床生来中和水,如果在检验时,发现碱的使用量太高,就会浪费较多的纯水和烧碱,也不满足外排的标准。因此,必须改进相关的工艺,具体的措施包括以下几点:
在厂房的外部设置一个地下废水回收罐,以便有效的调节中和废水,在确保符合相关标准后,应该及时通知调度盐水岗位,使用以前的废水泵把中和废水排到盐水折流槽中。接着盐水工应该适当调节烧碱的你投入数量,使得中和水符合相关标准中的指标,最终实现真正的废水回收利用。把满足相关要求的废水借助铺设管线引导到原水池,以便提高用水效率,这样做不但能有效的减轻纯水制备系统的负担,还能让再生周期更长,大大减少成本开支,真正做到清洁生产废水。
1.2 循环使用泵机封冷却水
在生产氯碱时,较普遍的使用了机械设备,在运行泵机封时,应该借助冷却水的作用来保护机封,这些冷却水可以实现再次回收利用。首先,借助废弃旧罐当成回收罐,再设置一条使用不锈钢搭设的回水管线,最终把泵机封冷却水引到回收罐当中。接着使用水泵把它引到纯水供水管路,真正做到循环利用,在这之前,应该安装适当的监控装置以便实时监控冷却水的状态,避免机封泄漏物流到纯水当中。此种循环利用方式,不但稳定性好,而且运行起来效率高,可以大大节约运行成本。
1.3 回收蒸汽冷凝水
在利用蒸汽加热物料时,因为冷凝后的温度比较高,大概是50℃,往往在没有进行任何处理时就排到了地沟中,不能回收再利用。所以,在回收各换热器中的蒸汽冷凝水时,应该在一楼设置一根总管道。当换热器中的冷凝水引到总管后,再并入碳酸钠配料槽中,以此来替换碳酸钠所配的一次水,大大节省水资源,也就降低了一次水中的钙和镁的含量,有效提升了水的品质。
2.废气处理对策
这里所说的废气主要来源于处理氯气时,在废氯气和氯化氢的作用下生成的氯化氢废气,还有就是液氯充装钢瓶或槽车时所导致的废氯气,或者在装卸硫酸车时所挥发出来的硫酸废气等。
2.1 废氯气的治理
在出现事故或者车辆停开的过程中,会从电解装置中排放出一些废氯气,或者正常生产装置中的废氯气进到了除害塔装置当中。
在废氯气通到除害塔底时,用烧碱溶液来吸收,再通过引风机来排放顶尾气。塔底出现的次氯酸钠溶液在碱液循环槽循环合格后,由次氯酸钠泵送至次氯酸钠储罐出售。烧碱溶液来自电解,在次钠循环槽配成l5%~20%的NaOH吸收液,循环用在治理当中,直到符合相关的规范标准。
2.2 氯化氢合成炉中的氯化氢废气治理
在盐酸合成炉中与外售装车时出现的氯化氢气体,容易在酸水循环泵与水力喷射器的负压作用下抽走,待酸水达到了适当浓度时,使用氯化氢气体吸收液来生产盐酸。水力喷射器的作用有很多,主要包括抽真空、冷凝与排水等。它是通过适当的水压,最终借助对称与固定侧斜度的喷咀,将水流汇聚于同一点上,因为喷射水的水流速度较大,会在水柱附近构成负压,而器室内会出现真空,其工作原理见下图1。
在生产当中,会不时逸出氯化氢气体,会在天气潮湿和阴雨天气别明显。具体治理措施可以酸储罐的旁边设置喷淋设施,有效的吸收生产中出现的酸气,避免出现真正的环境污染,这个原理跟水力喷射器的工作原理基本上是一致的。
2.3 硫酸装卸过程中的硫酸气治理
在浓硫酸卸车进厂和废硫酸外售的时候都极有可能导致出现硫酸气的挥发,会对职工的健康造成很大的影响。在充装抽空系统开口引管线,抽空硫酸罐顶与装卸车,避免出现外逸的问题。
2.4 装卸液氯和钢瓶时废氯气的治理
在外售液氯产品包装时,不管所使用的是钢瓶包装还是槽车充装,都必须对充装管中的残余液氯做到无害治理。为了确保有效及时的治理废气,且为了确保电解装置氯氢压差的稳定性,在跟氯气总管不相连的工艺管线中,增设1台尾气抽空泵,一定要一个一个的实行废氯抽空治理,具体工艺流程见下图2。
3.废渣的治理
废渣的主要成分就是盐泥压滤时出现的盐泥,常常是一些普通的固体废料,要是将其直接排放于环境中,会对水体和土壤造成很大的污染。可以将这些废渣卖给有这方面需求的水泥厂,这样就不但降低了对环境的污染,还能增加适当的经济效益。
电石渣和盐泥作为氯碱工业生产中产生的主要固体污染物,相关的治理工作已经取得了一定的成就。我国已经成功使用了电石渣制水泥技术,这给电石法聚氯乙烯的大跨步进步奠定了基础。特别是干法乙炔配套电石渣新型干法水泥技术,具有显著的节能和节水效果,经济效益也十分重大。并且,电石渣可以用来当成湿法或者干法脱硫的脱硫剂,脱硫工艺的效率高,所需的成本也较低,很多中小氯碱企业都把它当成了主要的方法之一。
实际生产中还常常用到膜法除硝技术,这不但可以根源上降低盐泥的产生量,而且能把盐泥加工成高品质的相关产品,真正做到有效运用盐泥资源。PSA变压吸附回收聚氯乙烯聚合尾气中的氯乙烯单体技术,悬浮法聚氯乙烯离心母液综合回收利用。
还能使用树脂吸附法来回收利用氯化苯废水中的苯和氯化苯,如此一来,不但实现了化工原料的回收,还能有效提高副产盐酸吸附后的品质,树脂吸附还可以在许多氯碱下游产品废水回收利用发挥作用,如硝基氯苯、二氯苯、间苯二酚、2-萘酚等。
要实现氯碱生产过程清洁生产,降低“三废”的排放,减少运行成本,一定要做到节能降耗和循环使用废料。在具备生产条件时,应该争取优化设备的运行过程,并借助液化机组、透平机和盐酸合成炉来做到系统的平衡。
参考文献
[1] 葛文.氯碱化工行业产业生态化模式研究[D].上海:东华大学.2010,1,1.
【关键词】 电厂 废水处理 环境 管理
与燃煤电厂相比,燃气-蒸汽联合循环电厂没有输煤、除灰和脱硫系统,在节约用水的同时,废水的消纳利用能力也大大减小,在燃煤电厂可回收利用于输煤冲洗、脱硫等系统的废水,如循环水排污水、酸碱废水等,在燃机电厂则不能,因此,其处理和处置措施也会不同。由于水在使用过程中会因浓缩或掺入杂质而被污染,如直接排放,不仅会造成水资源的浪费,还将对环境造成不同程度的污染,因此,必须对对燃气-蒸汽联合循环电厂各种废水进行分类收集和处理,最大限度地回收利用,对排水量及排水水质进行控制管理。
1 废水来源及参数
燃气-蒸汽联合循环电厂的废水主要包括循环水系统排污水,化学水处理系统产生的再生水、反渗透浓水,锅炉排污水,燃机空气压缩机清洗排水,含油污水,生活污水,雨水。以某电厂为例,
产生的废水类型、来源及估算流量见表1。
2 废水处理及处置
电厂废水处理按照分类收集,分离处理的原则,对不同的污水进行专门收集/处理后,进行回用或排放。为了节约用水,应采取先进的废水处理工艺,尽量提高废水回收利用率,回用水的水质应满足用水系统的供水水质要求;电厂应采取先进的工艺系统,尽量减少废水排放量,即使不能回收利用的废水,也要进行处理后达标排放,排放水的水质应满足环境评价批复意见的要求。
通常情况下,每个收集/处理系统将安装一套连续监测系统,以测量具体污水的相应参数。万一测量值不满足相应的回用或排放限值,报警信号将传输至主控室,按预先确定的方案进行处置,如强化处理过程控制、降低机组出力、停止废水排放等。连续监测系统也将提供采样点,取样送至电厂实验室进行分析,同时允许政府主管部门进行取样分析。
2.1 清洁雨水
来自道路、建筑屋面等无污染的区域,不受污染的雨水用专门的地下排水管道排至主排水渠内。这一清洁雨水管网不与任何其他的工业废水混合。
雨水排水系统的设计按设计重现期计算,排水管道的尺寸要考虑经受收集到的最大洪峰流量。在重力流无法实现的地方设置泵站,以克服收集区与排放点之间水头损失和高差。
雨水随季节性变化大,来水时间上难于预测,具有间断和流量变化大的特点,受电厂占地指标的限制,对雨水的调节、处理和利用较为困难。
因为预期没有特别的污染,这种类型的废水不需要处理,一般直接排放到收纳水体。
2.2 含油废水
电厂的含油废水主要来自于燃机及汽机房,余热锅炉及车间,柴油储存及卸油站等区域可能被污染的雨水、地面冲洗水;主变压器及厂用辅助变压器区域被污染的雨水及消防水;食堂排出的含油生活污水。含油废水为非经常性间断排水,处理后达标排放。
含油污水先经过重力式油水分离设施初步进行油水分离后,再进行上浮或混凝澄清、过滤处理。
由于构筑物之间存在一定的距离,各系统排放的水质也不同,因此,电厂厂区一般设置3个油水分离设施:1—主油水分离器服务于变压器区域,主厂房区域;2—油水分离器服务于油罐、余热锅炉及车间;3—厨房隔油池专门用于综合办公楼的厨房。
1—主油水分离器:由油水分离室、水室、回收油室组成。不仅是作为一个连续的油水分离设施,同时可以接纳变压器事故排油及部分变压器消防水量。按照NFPA规定,在主变压器泄漏及火灾的情况下,油水分离器应该能够接纳100%的油量加上10min的变压器喷水灭火系统的消防水量。其滞留体积,应保证即使在极端条件下,也没有未经处理的含油污水排放。重力式油水分离器处理后通常情况应低于20mg/L,最大不超过100mg/L。
2—油水分离器也采用重力式,分离室设计流量按服务区域最大一次排水量设计。为防止油罐泄漏时原油进入油水分离器,进口管道设置由密度驱动的自动关闭装置以及油液位探头。
经重力式油水分离器处理后的含油废水,经升压后送至含油废水处理站,再经过上浮式油水分离装置进一步处理,出水经过滤后预期含油量小于5mg/L,处理后的水排至监控水池。
3—厨房隔油池:将专门用于厨房排水,因此日流量很小,这样设计可以简化,典型的隔油池有一个或两个室,可以采用预制塑料型,设计流量根据用餐人数计算确定。分离油后的生活污水与其他建筑物生活污水一起进入生活污水处理站进行处理。
分离器排放至储油箱中的油,定期由具有资质的单位清理。
2.3 化学废水
电厂运行期间,化学水处理系统在RO/EDI膜清洗及实验室活动中会产生少量的化学废水。反渗透及电除盐的膜清洗采用酸或碱液(pH值接近2或11)膜的清洗每年一次到两次。每次冲洗产生约3m3的酸性或碱性废水,这样每年的污水量可以忽略不计。
这种废水将排放至设置在水厂内的中和水池内,为了达到排放标准,对其pH进行监控及调节。而且,水厂内的化学品区域的排水也将排至到这个中和水池内。
当中和水池中的水位达到预设点时,启动循环泵,进行中和,调节pH在6~9的范围内。当pH达到能够保持6~9一定时间时(10~15min)范围内时,排水阀打开,将处理后的水排至监控水池。
2.4 生活污水
电厂设独立的生活污水管网,收集建筑物排放的生活污水、厨房经隔油池处理后的生活污水至生活污水处理站,经小型埋地式二次生化处理设备处理,并经过滤器过滤后,出水水质达到绿化用水要求,经清水泵升压后供厂区用水。
生活污水设计水量取生活用水量的80%,埋地式污水处理设备按日处理量选择,电厂一般设100%备用。
2.5 冷却水排污
当被凝汽器加热的冷却水在蒸发式冷却塔中冷却时,溶解性固体和悬浮物质积聚。固体积聚水平由冷却塔的浓缩倍率控制。大多数的积聚物依靠系统排污排除。
电厂循环冷却水的在设计浓缩倍率n下运行。意味着用于补充至主冷却水系统中的脱碳水将被浓缩n倍。预期的冷冷却塔排污水质主要基于生产脱碳水的原水的水质信息按循环水系统浓缩倍率计算,与脱碳水相比,主要是含盐量和SS增加。
对于缺水地区,回收处理后可回用于化学水处理、冷却水系统补水,典型的处理工艺为:混凝澄清、超滤、反渗透。对于水量丰沛的地区,可以直接排入收纳水体,在排污管道上设置连续的余氯监测装置,以便监控及控制氯排放值。
2.6 反渗透排污
化学水处理系统的除盐工艺中生产废水主要有多介质过滤器反洗排水,反渗透浓水及电除盐浓水。按照当前最佳的实践经验,通过回收利用不同水质的废水,将减少废水的排放量。过滤器反冲洗排水返回至混凝澄清工序。第二级反渗透及EDI的浓水返回到第一级反渗透的入口。根据这种回收理念,通过将废水排放至一级RO,来降低废水排放量。
一级RO排放水水质可以通过厂内试验室常规分析得出,电导率、温度和余氯含量可以通过RO系统内设置的在线分析仪表显示数据得到。一级RO排放水不需要进一步的处理,排至监控水池。
2.7 软化水厂的再生废水
软化水是热网启动所必需的用水,这部分水将通过进一步软化处理脱碳水来获得,软化水处理系统设置在水处理厂内。
再生废水量会跟着区域供热厂的运行负荷变化而变化。
再生废水将收集在专用的废水池内。废水池内废水可通过槽罐车运送出厂处理。在排放标准允许的情况下,这部分废水也可以排至监控水池。
2.8 余热锅炉排污
采用余热锅炉排污是为了阻止结垢与腐蚀,并控制蒸汽的发生过程。通过连续的排除一小部分水(相当于蒸汽流量的1%~3%),系统中存在的金属氧化物,硬度,硅酸盐和磷酸盐可以保持在一个允许的范围内。从余热锅炉中排放的清水,避免固体及污染物在汽水循环中积聚,防止危害到汽轮机,水从汽包排放至设在地面水平面上的常压水箱内,余热锅炉排污水质有以下典型特征:脱钙水,pH:9.5-10.5,铁(mg/l)
由于余热锅炉排污水水质依然很好,可以回收至冷却塔水池重复利用。这一理念广泛的应用与电力行业,具有以下优点:
主冷却水系统的补水量可以减少与锅炉排污相同的量,这就意味着整个电厂的耗水量降低。
锅炉排污水具有较低的溶解固体含量,可以降低主冷却水系统中的浓缩倍率。
冷却水呈中性,且量巨大,可以中和余热锅炉排污水中具有高pH值的缓冲溶液。此外,冷却塔系统配置有pH值测量装置,及加酸系统,可以矫正pH值在可接受的限度6~9之内。
因此,在电厂运行时,余热锅炉的排污不需要特定的处理设备,经掺冷水调温后(40℃以下)送至冷却塔作为冷却水系统的补水。
2.9 燃机压缩机冲洗水
燃机压缩机的清洗水通常在每台燃机排水分界点收集,尽可能靠重力收集至一个钢筋混凝土水池内。在线清洗和离线清洗的次数一般根据现场及电厂运行条件而定,但是通常是3个月一次。
清洗水箱将由电厂组织负压罐车清空外运,有专业的处理公司处理。因此,没有额外的处理,而且没有燃机压缩机洗涤水排放。
高液位报警信号会传至主控室,因此,可以及时由运行人员确认并采用适当的措施。
2.10 废水监控及排放
每种需要排放的废水应在各个处理系统的出口处且与其他废水混合前进行监测,以便快速充分的排除故障。如果分析方法允许,相关参数的监测应采用在线连续测量设备。对于补充性的参数及主要参数不能在线监测的,采取抽样在电厂实验室内分析或由外部认证的企业测定的方式。
电厂应尽量减少废水排放点,处理后的废水宜收集至监控水池内进行最终同质化及监控,统一排放。
3 结语
燃气-蒸汽联合循环电厂的废水处理和管理,对电厂节约用水和防止排放水污染环境起到决定性作用。根据废水类型,回用水水质标准和排放标准,对废水进行分类收集与处理,对连续性废水尽量通过先进的废水处理技术处理后回收利用,达到节约用水,减少废水排放的目的;对于利用难度大的间断性废水,必须处理后达到排放标准后排放;电厂难于处理的废水应由专业公司回收处理。必须对各个处理系统的出口处及最终排放点废水的水量和水质进行检测,按制定的废水处置预案进行控制,是防止排放水污染环境的重要手段。
参考文献:
(中国水利水电第九工程局有限公司贵州贵阳550008)
【摘要】简述了贵州沙沱水电站人工砂石加工系统的工艺流程和环保工程设计,总结了废水处理、粉尘和噪音污染防治的设计和实施情况,分析了环保工程的实施效果,探索了人工砂石加工系统环保工程的优化工艺。
关键词 砂石系统;环保工程;设计;实施
Artificial aggregate processing system design and implementation of environmental engineering effect Shatuo Hydropower Station
Zhou Zhi-qiang
(China 9 water resources and hydropower engineering co., LTDGuiyangGuizhou550008)
【Abstract】Outlines the process and environmental engineering, Guizhou Shatuo hydropower artificial aggregate processing system, summarizes the design and implementation of wastewater treatment, dust and noise pollution control, and analyzes the effect of the implementation of environmental projects, exploring the artificial sand and gravel processing optimization of process systems engineering and environmental protection.
【Key words】Aggregate system;Environmental engineering;Design;Implementation
1. 概述
(1)沙沱水电站是乌江干流梯级开发方案中的第9级,是乌江干流在贵州省境内的最后一级梯级水电站,总装机容量为1120(4×2800)MW。沙沱水电站大坝属碾压混凝土重力坝,工程混凝土总计270.8万m3,其中常态混凝土119.73万m3,碾压混凝土151.07万m3。
(2)人工砂石加工系统布置在坝址左岸上游500m处,主要承担电站主体工程和主要临建工程混凝土所需砂石料的生产任务,共需制备砂石骨料约635万t,其中碎石413万t,砂222万t。砂石加工系统粗碎车间设计生产能力为1500t/h,成品骨料生产能力为1150t/h,其中成品碎石生产能力为748 t/h(不含特大石),成品砂为402 t/h,能满足沙沱水电站高峰混凝土月浇注强度15万m3的骨料需求量。该系统于2007年4月投产运行,2013年12月完工拆除。
2. 系统生产工艺流程及布置
系统生产工艺流程。
系统工艺流程简述。
(1)沙沱水电站人工砂石加工系统采用半干式制砂工艺进行流程设计。根据半干式制砂“以破代磨” 的工艺技术特点,采用了“两端开路、中间闭路”的人工制砂破碎流程,即粗碎车间和超细碎车间(高速立轴式破碎机)采用开路生产,中碎车间和细碎车间采用闭路生产,各生产车间之间用运输胶带相连接。
(2)加工砂石骨料的原材料来自电站坝址左岸上游直线1.6Km水淹坝渣场回采料和电站坝址左岸上游2.47Km处的蚂蟥湾料场开采料。根据料源的岩性特点和骨料生产的强度及质量要求,采用绿色环保半干式制砂工艺进行系统流程设计。
3. 环保工程设计及实施情况
3.1设计理念和实施目标。
针对人工砂石加工系统生产运行期的主要污染源情况,承包人秉持着“绿色·环保·节省”的理念进行系统环保工程设计,环保工程的实施目标如下:
(1) 生产废水回收利用率80%,排放水质指标达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的二级标准。
(2)空气中有害物质的最高允许浓度为:含有10%以上游离二氧化硅的粉尘(石英岩等)最高允许浓度为20mg/m3,游离二氧化硅含量在10%以下的粉尘最高允许浓度为10mg/m3。
(3)系统生产噪音满足《工业企业噪音卫生标准》(试行草案,1979)的规定,生产车间和作业场所的噪音标准为85DB(A)。
3.2环保工程的设计及实施情况。
3.2.1水处理系统情况。
3.2.1.1水处理系统工艺流程设计。
(1)生产废水是人工砂石加工系统的主要污染源,也是人工砂石加工系统环保工程的重点。砂石加工系统产生的废水主要来自生产过程中产生的冲洗水,其主要成分为细砂及泥浆等悬浮物,有机污染物含量为零,因此,人工砂石加工系统废水处理回收工艺和效果受废水含泥量和废水颗粒级配的影响很大。人工砂石加工系统的毛料经破碎筛分冲洗后为成品料,开挖、运输、破碎过程产生的废料经水冲洗后落入水中,废水中的主要杂质为泥渣和石粉。因此,人工砂石加工系统废水处理系统主要构筑物的设计、设备选型的主要技术参数是依据废水量和水中含泥量来确定的。沙沱水电站砂石加工系统水处理系统根据砂石系统生产废水的特性,采用的是“一级回收、两级沉淀、污泥干化”的水处理方案。
(2)沙沱水电站砂石加工系统生产废水处理系统设计规模为1100m3/h,系统主要由一级浓缩池、二级竖流沉淀池和斜管沉淀池、清水池、污泥干化车间等组成,主要水处理设备有螺旋分级机、链板式刮砂机、泥浆净化装置、加药装置、循环水泵、圆盘真空过滤机及卧螺式离心脱泥机等。水处理系统工艺流程见图1。
(3)砂石加工系统生产废水处理的核心是固体沉淀与固液分离,其中固体沉淀又是固液分离的前提,因此,废水处理工艺主要考虑固体沉淀。
(4)废水处理系统的一级回收(细砂回收车间)设置有FG-15型螺旋分级机2台、QC-3型链板式刮砂机1台和ZX250型泥浆净化装置1台;FG-15型螺旋分级机用于回收一筛车间骨料冲洗废水中的细砂,QC-3型链板式刮砂机和ZX250型泥浆净化装置用于回收三筛车间冲洗废水中的细砂。
(5)经一级回收后,仅含少量细砂、石粉,主要含量是泥浆的废水采用两级沉淀池(竖流沉淀池和斜管沉淀池)进行沉淀浓缩,经两级沉淀池进行沉淀浓缩后的高浓度泥浆通过沉淀池排浆底阀排放至污泥干化车间进行固液分离。
(6)二级沉淀(二级浓缩)车间由3座10m×10m×3 m(长×宽×高)的竖流式沉淀池组成,沉淀池的设计处理能力为1000m3/h。经一级回收处理后的废水自流进二级沉淀池,二级沉淀池为竖流式沉淀池,设计沉淀粒径≥0.05mm的污泥。
(7)三级沉淀池为斜管沉淀池,尺寸规格为22m×5.5m(长×宽),设计处理能力为800m3/h。经二级沉淀池处理后的水体自流进三级沉淀池的进水间,处理后的清洁水自设置在沉淀池上的集水槽收集流入清水池,进行回收利用。斜管沉淀池下部废水进入污泥干化车间。
(8)清水池设计容量1200m3,并同时设置清水池加压泵站;清水池加压泵房采用1用1备的设备配置方式,配置流量约400m3的加压泵2台。进入清水池的水,通过加压泵抽到一筛车间进行回收再利用。
(9)污泥干化车间设置1台GP96-8型圆盘真空过滤机及1台KWL-800型的卧螺式离心脱泥机,用于经过两级沉淀浓缩的、富含石粉及泥浆的废水脱泥。脱水后含水率≤30%的石粉及泥浆经螺旋输送机或自落入污泥堆存平台,污泥堆存平台设置在高程EL374m,污泥采用挖掘机或装载机装车、自卸汽车运至弃渣场堆存。污水则运用管道自流到斜管池浓缩进行循环处理(水处理系统主要设备清单见表1)。
3.2.1.2水处理系统实施情况。
(1)沙沱水电站人工砂石加工系统工程于2007年4月投产,通过两个月的试运行,发现废水处理回收系统运行效果较差,主要的问题是废水回收率达不到设计要求,分别表现一级回收率低、两级浓缩池沉淀效果差、进入三级沉淀池中的污泥量大,使三级沉淀池在运行中常出现堵管,淤积在沉淀池底部的污泥无法抽排到污泥干化车间进行干化。
(2)2008年,项目部多次利用砂石骨料生产间隙对水处理系统进行整改,先后增加了盘式真空过滤机、泥浆净化装置、卧式离心脱泥机等设备,整改后效果显著,达到了设计整改方案要求。整改后,废水处理系统实际运行的几个技术指标如下:
A.生产用水循环回收利用率:达到85%以上,实际水处理能力达到1100m3/h;可以连续循环处理达12小时,间隔2小时后可继续回收处理。
B.实现零污染排放目标:处理后的排放水悬浮物浓度低于200mg/L。沉淀的泥和细砂(石粉)配合圆盘式真空过滤机、卧式离心脱泥机进行固液分离处理后,能实现零污染排放。
C.细砂回收效果好:回收砂的细度模数在2.2~2.3之间,提高了成品砂的产量和质量,同时对细度模数和石粉含量都有较大的改善。
D.取得良好的经济和社会效益:经统计,系统投产至2012年3月,共计生产成品砂石骨料554.42万吨,同期共计补充用水193.27万m3, 生产单位砂石骨料平均耗水量为0.35 m3/t,远低于国内制砂行业平均耗用水量,不但节约了生产运行成本,也创造了较好的环保和社会效益。
3.2.2砂石加工系统防尘情况。
3.2.2.1砂石加工系统防尘设计。
根据石料开采场和系统车间布置情况,砂石加工系统在建设时,对防尘做了如下设计:
3.2.2.1.1料场防尘:主要控制毛料开采钻爆及运输车辆的扬尘,钻机穿孔时不允许干法作业,配备洒水车对石料运输道路洒水降尘。
3.2.2.1.2粗碎车间防尘。
粗碎车间加工设备为三台NP1313反击式破碎机,生产过程中会出现大量粉尘,特别是在开机时粉尘最大,主要采取以下几种措施降低粉尘:(1)从料源上控制石料,禁止将含泥量较重的石料进破碎机下料口;(2)自卸车卸料前,对毛料喷水,以减少卸料时的扬尘;(3)在三个破碎机下料口处安装喷淋水装置,以减少在生产过程中的扬尘;(4)在运输胶带机下安装喷淋水管进行冲洗,减少胶带机运输过程中的扬尘;(5)为减少粉尘对周围环境的影响,在车间周围大量植树种草,以改善周围环境。
3.2.2.1.3成品加工及堆存车间防尘。
成品加工及堆存车间是指半成品料仓以下所有加工车间及成品料堆仓,包括一筛车间、中碎车间 、二筛车间、三筛车间、制砂车间、成品料仓等,车间布置集中,生产加工设备众多,主要扬尘点为中碎车间和制砂车间。根据车间布置情况,为降低粉尘,主要采取以下措施:(1)采用先进的半干式制砂工艺技术,灵活控制源料含水量,使料流在整个输送过程中处于最佳含水状态,可有效减少骨料在加工和运输过程中的扬尘;(2)安装气箱脉冲袋式除尘器、远射程风送式喷雾机等除尘、降尘设备;(3)在主要破碎设备上和各条胶带机上安装喷淋水装置以减少扬尘;(4)采用聚氨酯筛网替代钢丝筛网,能大幅减少扬尘;(5)将系统道路和车间地坪硬化,对其他裸露地块进行绿化,并及时洒水清扫,减少地面扬尘;(6)在车间内和周边大量植树种草,减少和降低空气中的尘埃,并定期对树木喷水洗尘。
3.2.2.2砂石加工系统防尘效果情况。
砂石加工系统投产后,系统生产时的扬尘得到有效控制,周边村民就粉尘问题未向承包人、业主和地方环保部门提出任何投诉。
3.2.3砂石加工系统噪音污染防治情况。
根据施工承包合同的要求,砂石加工系统生产车间和作业场所的噪音标准为85DB(A)。经现场多次施测,毛料场开采作业时的噪音瞬间最大值为72 DB(A),满足合同和标准要求,而系统加工时的噪音较大,经施测,中碎车间的噪音瞬间最大值达到了93 DB(A)。经分析,系统生产时的最大噪音主要筛分设备加工时和料流冲击铁件时产生的,针对此情况,承包人通过技术革新,发明了节能降噪砂石骨料输送梭槽,用聚氨脂筛网替代了钢丝筛网等手段,大幅度降低了系统生产时的噪音,后来经过现场施测,砂石系统厂界环境噪声排放均达到《工业企业厂界环境噪声标准(GB12348-2008)》的规定的标准。其中,节能降噪砂石骨料输送梭槽发明取得了国家实用新型发明专利证书(证书号1681528)。
4. 结束语
【关键词】低放废水处理;蒸发处理;反渗透处理
0 引言
随着我国核能事业快速发展,国内核燃料元件厂生产能力也逐年提高,并在生产过程中产生大量低放射性废水。现阶段燃料元件厂废水处理工艺仅能将水中铀离子处理到0.05mg/L,且缺乏对水中大量酸、碱、重金属离子等有毒有害物质的必要处理手段,排放后对环境及公众安全造成长期而严重的危害。为满足国家环保要求,亟需解决核工业低放废水的有效处置和合理减排问题。由于目前国内尚无成熟的工程案例以供借鉴,本文选取国外较为先进的蒸发处理工艺和国内正在研发的高压反渗透处理工艺,从其原理、性能、能耗、生产规模等方面出发加以比较,探讨其在我国核工业生产中的适用性。
1 技术原理
1.1 蒸发处理工艺原理
蒸发处理工艺利用外加热能将低放射性废水加热气化,对蒸汽进行清洗去污后导出系统,作为蒸汽冷凝水回收或排放。蒸汽进入去污装置后首先通过旋风分离器去除较大的悬浮液滴,然后通过多级淋洗去除蒸汽中的气溶胶微粒,最后通过液封和鼓泡方式分离蒸汽中夹带的可溶性放射性气体,完成低放射性废水的最终处理。
1.2 高压反渗透处理工艺原理
高压反渗透处理工艺利用外部压力克服原水渗透压,使渗透过程逆向进行,将低放射性废水通过反渗透膜进行分离,其中水分子透过反渗透膜后被收集成为清相水,包含放射性核素在内的多种盐分留在废水中成为浓缩液。
2 工程规模及相关参数
2.1 工程规模及配套设施
蒸发工艺处理设备需要设计独立的设备操作间,并配套设计送、排风系统。其中处理量0.5m3/h的典型厂房面积要求为15m×10m,最低高度需达到6.5m,建议总净高度为10m。
高压反渗透工艺处理设备占地面积很小,处理量0.5m3/h的设备尺寸仅为2100 mm×1500 mm×1877 mm,且无需其他辅助系统支持。
2.2 工艺及工程设计要求
根据目前所掌握的技术资料,蒸发处理工艺对操作环境温、湿度具有较高要求,但尚未获得准确的数据范围。在我国北方环境随季节变化较大的地区,对于维持设备稳定运行所需的室内环境设计存在不小的挑战。此外,系统运行过程中允许温度和压力的波动范围较小,对工艺系统的设计精度及自控仪表的灵敏度要求较高。
高压反渗透处理工艺对操作环境要求较宽泛,在原水pH=2~11,供电系统波动
2.3 设备的经济性及可操作性
目前,蒸发处理工艺在我国尚未开展工艺设计,相关科研院所也缺乏相应的技术储备,设备需要进口或通过国内商进行采购,定价权掌握在外企手中,工艺设备全套报价约为2000万欧元。相较而言,高压反渗透处理工艺已经处于工程验证阶段,样机造价约为96万元人民币,产品价格相差悬殊。
蒸发处理工艺设备运行过程中耗能组件包括热交换器中的2套9kW加热器和1台37kW热泵,其中2×9kW加热器在设备启动阶段提供系统升温所需的热能,当系统进入正常运行阶段后可关闭加热器,仅靠热泵维持系统运转。高压反渗透处理工艺设备耗能组件包括1台输料泵和1台高压泵,总功率15kW。
蒸发处理工艺设备和高压反渗透处理设备均采用集成PLC控制,运行过程中无需操作人员干预,仅装卸料液和日常维护阶段需要人工操作。一般1~2人即可完成所有工作。
2.4 设备性能及生产能力
上述两种工艺方法均针对低放射性废水的处理,其中蒸发处理工艺蒸残液浓度一般设定为33%(理论范围值30%~35%),处理后蒸汽冷凝水的放射性活度浓度低于106Bq/m3,蒸残液的放射性活度浓度约为1012Bq/m3,核素及可溶性离子去除率推测可达到99.5%以上。蒸发设备的处理能力可调节范围小,适用于废水处理量变化不大的工程方案,如需扩大生产只能增加设备台套数。
高压反渗透装置浓缩液浓度一般可达到20%~25%,正常生产条件下系统脱盐率≥96%,其中铀离子去除率99%~99.9%。设计水回收率50%~80%、处理能力(1.0~1.5)m3/h,可通过PLC连续调节,操作压力随操作参数自动调节。根据现场试验经验,当环境温度较低或原水浓度较高时,系统脱盐率会降至92%~93%,但不影响回用于水喷射吸收及酸雾净化塔等设备。
3 分析及结论
根据对蒸发处理工艺及高压反渗透处理工艺各项性能参数的对比分析,蒸发处理工艺具有较高的放射性核素及离子去除率,同时具有较高的水回收率,在回收利用水资源及低放射性废物减容方面具有较大优势,但其设备采购费用昂贵,运行环境要求严苛,在当前阶段不利于大规模工业化应用。如果能够引进吸收该项技术并进行自主化设计制造,同时解决工艺及自动化设计方面的瓶颈,将成为未来低放射性废水处理工艺的首选方案。
高压反渗透工艺在处理效果上不及蒸发处理工艺,但是仍具有较好的水处理能力,在废水回收利用和低放废物减容方面具有良好的经济效益和社会效益,同时其采购价格较低,环境适应性较好,可以满足大部分核工业系统运行需要,在当前阶段仍可作为低放射性废水处理的最优化方案。
关键词:金矿尾矿;废水;氰化物;处理技术
中图分类号:X751 文献标识码:A
世界上第一座氰化提金厂于1890年出现在非洲,随后逐渐传遍各个国家,成为现代提金法的一大标志。该方法的应用,一方面提高了黄金生产量,另一方面也带来了严重的环境污染。在当前节能减排环保的号召下,研究金矿尾矿及废水中的氰化物处理方法,具有重要的现实意义。
1.金矿尾矿及废水中的氰化物概述
黄金的提取过程中,溶剂常常选用氰化物,例如氰化钠,因此黄金生产期间也会形成大量的含氰废水、含氰尾矿等,对环境造成污染。相关数据调查显示,我国生产黄金每年排放的含氰废水在1.2×108m?以上,含氰尾矿在6×107t以上。
从理化性质来看,氰化物具有剧毒性,仅需0.15g~0.2g就能够致人死亡。对此,选择一种无毒或毒性较小的溶剂代替氰化物,成为相关人员的研究课题。尽管当前已经出现了几种相对安全的溶剂,但实践表明黄金提取效果差。对比之下,氰化物的应用,不仅对矿石的适应性强,能够提高黄金回收率;而且操作工艺简单,有利于规模化生产。在这种背景下,如何对含氰废水、含氰尾矿进行处理,成为行业关注重点。
2.氰化物的常规处理技术
2.1 氧化法
采用氧化法处理含氰废水比较普遍,氧化剂主要包括臭氧、双氧水、次氯酸盐、ClO-2 等。在处理流程上,首先调整废水的酸碱度,将pH值控制在11左右;然后添加适量氧化剂,搅拌时间30min,氰化物的去除率能够达到99%以上;最终废水的pH值在9以下,CN-的浓度在0.5mg/L以内,从而满足排放要求。
以双氧水为例,适用于pH值在9~11之间的废水,在常温条件下,以铜离子作为催化剂,对氰化物进行氧化反应,最终生成产物是氰酸根离子,然后经水解成为铵根、碳酸根离子。应用双氧水的缺陷是试剂成本高,不仅腐蚀性强,而且容易分解,在运输和使用上具有危险性。再以臭氧为例,优势是应用在含氰废水中,不会产生二次污染,处理工艺相对简单;但缺陷是目前只能用在浓度较低的含氰废水中,而且需要耗用大量的电能,前期投资成本高。化学反应式如下:
CN-+O3CNO-+O2,SCN-+03+H2OCN-+H2SO4,2CNO-+3O3+H2O2HCO-3 +3O2+N2
2.2 沉淀法
沉淀法主要使用难溶盐,利用了溶液的组分分离原理,常见的沉淀剂包括硫酸锌、硫酸铜、硫酸亚铁等。在具体的处理流程上,首先向废水中加入适量的沉淀剂,处于游离状态的氰化物会沉淀,过滤后对脱氰废液、沉淀进行分离;然后针对沉淀物使用硫酸处理,能够得到氰化氢气体;最后使用碱液进行吸收,能够得到浓度较高的氰化物溶液。沉淀法主要适用于浓度较高的含氰废水,如果浓度低会p弱处理效果。实践中,将沉淀法和Fenton试剂联合应用,不仅能够降低游离氢根离子的浓度,而且经过处理后废水可以直接排放。
2.3 微生物法
和物理处理法、化学处理法相比,微生物处理法的最明显优势,在于成本更低,处理速度高于自然氧化降解。相关研究报道显示,微生物在氰化物中的作用机制,是先将氰化物转化为氨氮,继而再转化为硝酸盐氮、亚硝酸盐氮等。另外,部分微生物能够对硫氰酸盐、氨氰化物进行氧化,但是考虑到氰化物的毒害作用,应用前要先对微生物进行驯化处理。该方法目前在国外的应用比较广泛,已经实现了商业化应用。针对浓度较高的含氰废水,应该筛选出高效菌株,必要时采用联合除氰工艺,例如臭氧-微生物降解法。
2.4 离子交换法
离子交换法的应用,就是促使交换剂、溶液中的离子互相交换,从而实现成分分离的效果。针对含氰废水的研究表明,水中的金属氰化络合物较多,应用阴离子交换树脂对络合物的吸附量是氢根离子的4倍。简单来说,就是每吸附1个金属离子,就会同时吸附4个CN-,因此CN-的吸附效率明显提高。实践应用显示,铜氰络合物的吸附量高于锌氰络合物,原因在于针对不同的金属氰络合物,离子交换树脂的亲和力也是不同的,提示相关人员可以把CN-转化为亲和力较强的金属络合物。
离子交换法的缺陷是解吸工艺受限,在树脂表面会形成沉淀并沉积下来,明显降低了树脂的能力,而且还会提高处理成本。对此,处理期间应该注意以下几点:一是研发新型的功能树脂,要求选择性高、解吸能力强;二是首先对废水中的金属离子进行预处理,将其转化为容易解吸的络合物,从而减少沉淀生成,提高树脂的功能;三是分析不同种类树脂的吸附能力、解吸能力,如有必要可以尝试多种树脂的综合应用。
2.5 酸化回收法
酸化回收法的优势是成本低、药剂种类多,而且在处理过程中,废水中的金、银、铜、锌、亚铁氰化物等,均能够经过沉淀分离出来,并进行回收利用。缺陷则是不适用浓度较低的含氰废水,会增加处理成本;而且外界温度较低时,首先要对废水进行加温处理;若是对水中的硫酸含量有所要求,还需要采用其他处理工艺。
酸化回收法常用试剂为HCN,整个流程主要包括3个步骤:一是废水酸化,二是HCN挥发,三是HCN气体吸收。向废水中加入非氧化式酸式,能够中和废水中的碱、促使氰化物发生水解,继而铅、锌、铜、铁等会形成沉淀。另外,3R-O回收技术的应用,主要利用四维负压吹脱反应装置,首先吸收生成的氰化氢气体,得到氰化钠溶液;然后对硫氰酸盐进行氧化、回收,从废水中进一步回收氰化物,有利于降低COD指标,并对其中的有价物质实现回收利用。
3.氰化物的新型处理技术
3.1 催化吸附法
所谓催化吸附法,就是以纳米二氧化钛为原料,将其负载在硅藻土上,经制备得到二氧化硅、二氧化钛复合吸附材料。这种材料的孔容积高、比表面积大,因此催化活性和吸附性更高,既能够催化分解废水中的氰根离子,又能够有效吸附铜离子。
3.2 沉淀-电吸附法
沉淀-电吸附法在应用时,首先向废水中加入适量硫酸锌沉淀剂,用来除去水中的铜、锌、CN-、铁氰等离子。其次,向沉淀物中加入稀硫酸,能够得到Zn,并对HCN进行吸收和再利用。然后通过氨水对Cu进行回收,固体残渣主要成分是Zn2[Fe(CN)6]。最后以煤基电极材料作为阴极和阳极,调整合适的电压进行电吸附处理,实现综合处理目标。该方法的应用,不仅成本较低,而且能够对全部的Fe、CN-,和大部分Cu进行去除,应用价值高。
3.3 次氯酸钠氧化-活性炭吸附法
在我国云南某座金矿中,次氯酸钠氧化-活性炭吸附法的应用,分别进行一段局部氧化反应、两段完全氧化反应,反应时间控制在15min。使用次氯酸钠对废水氧化后,游离状态的氰根离子含量,能够从45mg/L降低至0.19mg/L;之后采用活性炭进行吸附,氰根离子浓度可以达到0.05mg/L以下,满足工业用水和生活饮用水的标准。
结语
金矿尾矿及废水中的氰化物具有剧毒性,会对生态环境造成严重污染,选择一种有效的处理方案,成为人们关注的重点。文中分别从常规处理技术、新型处理技术两个方面,介绍了各种处理方法和应用优缺点,希望为实际工作提供一些参考,促进黄金生产行业的可持续发展。
参考文献
1施工产生的环境污染及采取的环保措施
(1)空气尘土污染。在土方开挖时,恰逢干旱时节,天干物燥,再加上初期运输道路为简易的泥结石路面,导致运输时尘土飞扬,能见度不足50m。针对此情况,我们采取的措施:进行道路硬化,对运输道路先铺设一层砂砾碎石反滤层透水,再铺一层约15cm厚的C20砼路面;对车辆进行改造,所有运输土方车辆的车厢左右侧顶部各安装一块挡泥盖板,防止抛撒漏冒;安排洒水车辆每隔2h左右洒水一遍,以浇湿路面为宜。
(2)尾气排放。各种车辆和施工机械在行驶和作业过程中排放的大量尾气会对空气造成污染,预防措施为使用符合国家尾气排放标准的车辆和施工机械,同时,使用符合国家、行业排放标准要求的柴油、汽油等燃料,并在施工过程中科学安排、合理布局,避免不必要的运行及浪费。
(3)水泥灰尘污染。在水泥运输特别是砼拌制过程中,水泥粉尘容易漂浮在空中,造成空气污染。为此,采取的措施有:一是采用散装水泥;二是采用拌和楼拌制砼,同时在水泥拌制运输时,采用计算机控制的电子秤自动称量以控制下料,并采取封闭的皮带或管道输送至拌和机,避免水泥粉尘向外漂洒散溢。
(4)水土流失。开挖过程中,的土层遇水容易饱和,造成水土流失,污染周边施工场地及河流。施工过程中尽量设置截排水沟,利用合理布置的排水系统防止水土流失。同时对开挖到位的边坡基面,尽快进行覆盖施工,避免基面长时间暴露,对已采料完毕的取土料场及时进行植草恢复。
(5)噪声污染。施工过程中车辆、砼及砂浆搅拌机易产生噪声污染,采取措施有:调整施工时间,合理安排车辆运输工作时间,避免车辆噪声对敏感区的影响,车辆经过时不鸣喇叭,砼及砂浆搅拌机远离居民区并尽量在白天运行。
(6)废弃物处理。对废弃物严格按照国家的相关标准执行,进行垃圾分类处理,可回收利用的进行回收利用,不能回收利用的按规定进行相应处理,如对打印机、复印机的废墨盒,由厂家进行回收处理;一些重金属材料先申报后处理;坚决杜绝出现铅、汞等有害金属对土壤及水体的污染。对生活垃圾及生活废料、建筑垃圾建立专门的垃圾集中池,定时运至当地垃圾处理站进行专业处理。同时减少废弃物的产生:如采购活动板房,在施工现场拼装,用作办公用房、试验室及器材仓库及维修车间等,工程完工后可拆除移至其它工地,循环利用,减少拆除产生的各种废物,既节约了修建拆除时间,又经济环保。
(7)废水处理。生活废水、生产废水集中在收集池中进行沉淀、分解、过滤等处理后,再用于草木浇灌、道路洒水降尘、冲洗厕所,或用于其它用途,如:砼拌和机清洗废水经沉淀后用于砼养护等。
(8)光污染处理。钢闸门制作时,电焊产生大量的光污染,因公司制作闸门的生产基地有必要的防护措施及设施,故决定在基地制作后运至工地现场安装,同时,需施工现场焊接的,必要时在焊接作业周边布置围挡,阻隔光污染向外发散。
2结语