无锡表面处理废水处理设备品质为本/天环

无锡表面处理废水处理设备品质为本/天环

烟气洗涤是危险废物焚烧系统烟气净化的重要工艺环节，亦是确保烟气达标排放的环节，由于危险废物的种类繁多、成分复杂，烟气洗涤产生的高盐废水具有杂盐含量较高的特点，且含有较高的有机污染物，pH偏碱性。该高盐废水不适合采用物化或生物处理技术，反渗透技术虽可以解决高盐废水的减量，但反渗透产生的高含盐浓缩液的出路更为棘手。

近年来，随着环评对污染物排放总量控制日益严格，绝大多数危险废物综合处理厂执行废水处理达标后“零"排放，为此，实现高盐废水的高效减量与达标处理迫在眉睫。本研究结合某危废处理厂的高盐废水处理工程，探索多效蒸发工艺在高盐废水处理工艺设计中相关重要工艺流程的选取与关键参数的取值，以期为类似工程提供参考与借鉴。

多效蒸发是一个多级串联浓缩过程，其中各效操作参数与单效蒸发相同，但各效过程参数相互制约。一般而言，增加效数可以提高蒸发处理的经济性，但由于存在温度差损失，效数不可能无限制地增加。针对无机盐溶液的蒸发，目前一般选择二~四效蒸发。

根据多效蒸发中物料与二次蒸汽的流向不同，多效蒸发细分为平流、顺流和逆流等多种蒸发工艺。

危废焚烧系统产生的高盐废水总溶解固体（Total Dissolved Solids，TDS）含量较高，且含有一定的杂质、悬浮物（Suspended Solids，SS）和CODCr，黏度较大，适合选用逆流式三效蒸发工艺。

2、工艺流程与设计参数

多效蒸发工艺计算遵循物料衡算、热量衡算及传热速率方程。计算内容包括加热蒸汽（生蒸汽）的消耗量、各效蒸发量以及各效传热面积。多效蒸发的计算一般采用试算法。

1、膜生物反应器

膜生物反应器处理污水处理能力比较强，被广泛应用于污水处理中。该项技术是在原有生物污水处理技术和膜分离技术基础上发展起来的，可以有效结合膜分离与生物处理技术的优势，全面提升污水处理效果和转化率，相比于传统处理方式，膜生物反应技术的处理能力比较高。按照生物膜的不同放置方式，可以将膜生物反应器划分为一体式和分体式。按照需要情况可以划分为厌氧型和耗氧型。膜生物反应技术在膜污染放置过程、污泥产生量等方面具备显著优势。通过应用膜生物反应技术，可以减少能源与资源利用率，整个处理过程的成本耗费比较低，因此可以实现大规模生产。膜生物反应技术不再依赖污泥沉降性能，可以有效代替二沉池，除菌效果比较显著。膜生物反应技术在处理废污水后，出水水质比较高，且反应器的占地面积比较小，因此被广泛应用于废水回收和污水处理中，应用前景广阔。

2、膜生物反应的技术类别

2.1 动态内循环反应技术

动态内循环反应技术（DMBR）利用超滤膜作为动态膜，形成具有动态内部循环的反应器。超滤膜的孔径较大，在进行污水过滤时，仅需要20min的时间，滤饼层即可过滤出污水中的TN、TP、COD及其他成分，过滤水中COD的残留率低于4%，氨氮和TN的残留率分别低于2%和48%，而且超滤膜的制造成本较低，经济效益较高。污水处理的生物反应器采用内部循环的动态模式，与分离膜生物反应器相比，不仅优化了其内部结构的流动形式，而且可均匀混合液体，清洁效果更好。

2.2 曝气生物滤池技术

工业园区是指在一定的地域空间范围内，通过集中配置基础设施以及政府制定相关的优惠政策，吸引或引导工业企业及相关配套产业进驻本地区。。在这样一个工业共同体中，每个成员单位通过集体化管理，共同承担部分生产、运行成本，同时也可以获得更大的经济和社会效益。然而，随着工业园区规模的扩大，其内部各行业的企业随之增加，在创造经济价值的同时，各企业排放的废水也给当地资源和环境带来了巨大压力。所以工业园区废水处理对我国生态文明建设和绿色发展战略的实施具有重要意义。

2、工业园区水污染问题

2.1 工业园区废水的特点

工业园区的废水主要来自园区内各企业产生的废水和废液。据《工业园区废水处理管理政策研究报告》统计，截止至2018年9月，我国已有省级及以上工业园2411家，市县级工业园则达到了400-5775585多家。而在省级及以上工业园中，废水处理设施建成率为97%，仅工业废水和生活废水两项的年处理总量就高达971亿吨。而近年来，多地出现工业园区水污染事件的报道，表现出该方面政策及管理的不完善。随着《水污染防治行动计划》的出台，工业园区的废水处理也面临着更高的处理要求。

由于园区内各企业客观上存在行业、生产条件、产品类型、设备性能和管理水平等的差异，导致各企业流入废水处理厂的废水的水质、水量会有很大差别，因此，与城市废水处理厂的废水相比，工业园区所接纳的废水的水量和水质变化巨大，且具有污染物浓度高、种类多、毒性高、难生物降解等特点。正因如此，使得工业园区废水处理厂的处理系统通常缺乏针对性的设计和缺乏管理经验，常规物理+生化处理也难以使其出水达标排放。

2.2 工业园区废水排放要求

在一般情况下，根据企业所属行业类别，国家制定了各行业的具有针对性的排放标准。而由于工业园区内企业所属行业不定，且工业园废水往往统入废水厂，经废水厂处理后外排，其排放要求往往由工业园所在地的排放条件来决定。若园区废水厂将废水处理后纳入市政管网，则其处理后的废水各指标需达到《废水综合排放标准》(GB8978-1996)的三级标准和《废水排入城镇下水道水质标准》(CJ343-2010)的要求。若园区废水厂的进水成分复杂，生物难降解且含有有毒有害物质，则执行GB8978-1996的一级或二级标准来控制。

2.3 工业园区废水处理概况

目前常见的工业园区废水处理厂的主要工艺为“预处理-生化处理"三级处理模式。近年来，随着园区内各行各业企业工艺的迭代升级，在企业的生产过程中往往会产生更复杂的难生物降解有机物，随管网进入园区废水厂，导致废水中的COD更难以降至达标排放。大量研究及应用表明，在生化处理后接深度处理的三级处理模式能有效降低印染废水中的COD，是使废水达标排放的有效方法。深度处理过程主要包括物理吸附、曝气生物滤池、高级氧化技术、膜生物反应器等，主要目的是将生化阶段的尾水进行进一步处理，使其能达标排放或外排。在实际应用中，主要是通过组合工艺，综合各处理单元的优缺点，进一步提高各处理单元的处理能力。在上述深度处理工艺中，以高级氧化技术及其与其他技术的组合应用较为广泛。

3、高级氧化技术简介

高级氧化技术(Advanced Oxidation Processes，AOPs)是通过化学反应产生羟基自由基(ꞏOH)，并利用ꞏOH的强氧化性对有机污染物进行处理的一种处理技术。废水中高级氧化处理的机理大致分为以下两步：(1)ꞏOH的产生：O3、H2O2等氧化剂在一定条件下产生氧化能力的ꞏOH。ꞏOH的氧化电位为2.80eV，氧化性仅次于氟(2.87eV)，具有能有效地降解和去除有机污染物的能力；(2)有机污染物的分解：ꞏOH在极短时间内将大分子有机物氧化分解成小分子有机物，甚至能够矿化为CO2、H2O。因此，经过高级氧化过程后，废水的可生化性往往在一定程度上有所提高。正因如此，高级氧化技术具有反应速度快、适用范围广、二次污染小等优点，且一般具有良好的处理效果。随着近年来排放标准的提升，该技术也逐渐应用于各行业的废水深度处理过程中。根据高级氧化技术中使用的不同的氧化剂或反应形式，该技术主要分为臭氧氧化、光化学氧化、电化学氧化与芬顿氧化等，而实际工程中以臭氧氧化和芬顿氧化较为常见。下面对工业园区废水处理厂的常见的几种高级氧化技术进行概括，并对其应用现状与发展趋势进行分析，以期为相关研究人员和工程技术人员提供有益参考。

3.1 臭氧氧化工艺

O3作为一种强氧化剂，在任何pH条件均可与水中的污染物成分进行反应，其产物为小分子有机物、H2O、CO2，故其不会造成二次污染。臭氧分子与污染物成分的反应方式主要包含两种：(1)缓慢且有选择性的直接氧化作用；(2)O3分子在废水中经过一系列反应生成ꞏOH，生成的ꞏOH与有机污染物分子反应从而对其进行去除。两种反应方式中，后者具有更强的氧化性，反应速率更快，且具有无选择性。

然而，常规臭氧氧化工艺在实际应用中也有一定的局限性：ꞏOH的生成速率低，在实际工程中难以达到所需处理量的要求；此外，该工艺的运行维护成本高，对废水水质的要求较高，无法应对实际运行过程中水质水量骤变的情况；此外，运行过程中臭氧对设备的腐蚀也不可忽视。

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为了提升臭氧催化过程的处理效率，目前主要有如下三种改进方法：

(1)臭氧催化氧化：使用Fe2+、Mn2+、NaOH等催化剂促进ꞏOH的生成，通过ꞏOH将难生物降解的大分子有机物分解为小分子甚至矿化为H2O、CO2而排出体系。

(2)H2O2/O3：H2O2是废水处理过程中常用的氧化剂。H2O2可以与O3反应，产生无选择性的ꞏOH进而与污染物分子反应。O3/H2O2的反应条件温和、设备简单，运行成本低，且可以一定程度上增加水的可生化性。

(3)UV/O3：在UV/O3过程中，紫外光在水存在下将臭氧转化为氧分子和原子氧。原子氧进一步生成H2O2，在UV作用下，H2O2分解形成羟基自由基。UV/O3对COD的去除效率工艺通常比单独的臭氧或UV的效率更高，但是其在能源效率上不如H2O2/UV或H2O2/O3，因为与H2O2相比，O3在水中的溶解度低，抑制了反应的进行。因此，如果污染物浓度较高，运行成本也可能会随之升高。目前，已有部分关于UV/H2O2/O3组合工艺的研究。

3.2 Fenton氧化工艺

芬顿氧化法的原理是通过Fe2+与H2O2反应生成的ꞏOH与废水中的有机污染物反应，从而达到降解有机污染物的目的。

Fenton反应的机理起源于1934年Harber和Weiss提出的自由基氧化机理，即ꞏOH氧化有机污染物生成CO2和H2O，其中包含了一系列的复杂反应。

影响Fenton氧化反应的因素主要包含停留时间、反应温度、药剂的投加量以及废水的pH。芬顿反应能有效去除多种有机污染物，且对反应条件要求不高。

曝气生物滤池处理技术利用的是曝气生物滤池辅助污水处理反应，污水处理，也是膜生物反应技术中比较普及的一种技术方法。其在实际应用中能够将生物滤池、配合分离反应器进行集合开展污水处理工作，并在污水的排放源头开始对其内部的污染物进行处理上减少污染物总体数量。该技术在处理洗涤剂和胶体等杂质上效果优良，实际工作中也会产生较大的负荷，基于此可以大大降低膜污染的发生，并且也确保污水处理的效果。

2.3 气浮-膜生物反应组合技术

在污水处理过程中，人们可以以MBR工艺为基础，探寻多种工艺组合。例如，气浮工艺组合膜生物反应器技术，可以去除较难分解的清洁剂或胶体物质，降低膜污染负载，以免影响下一次生物处理。膜生物反应器技术不仅可以独立工作，也可以与其他工艺组合应用，以满足各种污水处理要求。

2.4 组合技术的应用

污水类型丰富，含有的大量有害物质、杂质等是无法仅靠一种技术就能够进行处理的，尤其是当前各种新的生产技术涌现，越来越多的化学技术应用到生产环节当中，污水中含有的杂质等类型也丰富多样，因此必须要组合技术实现净化水质的目的，以便进一步减少生物膜在污水过程中产生的污染，提高污水处理效果。

3、膜生物反应技术在环境工程污水处理中的运用

3.1 在工业污水处理中的应用

环境工程中的各种工业废水成分复杂，处理操作相对困难。根据各种工业废水主要成分的差异和特点，可以考虑选择最合适的膜生物反应器来解决工业废水处理的问题，尽量避免使用大量统一的膜生物反应器，这将导致工业废水处理质量和效率大幅下降。例如，在处理膜生物化学制造业的工业废水时，由于废水中含有大量重金属，因此，如何有效去除这些重金属、控制这些重金属和离子的浓度已成为膜生物化学反应处理技术研究和应用的重要方向。为了使工业废水处理的废气达到污染物排放标准，必须保证有毒有害重金属离子的脱气性能。在金属离子的pH值存在相似性的条件下，金属离子的形态也是相似的。调整工业废水的pH值，有利于达到去除这些金属离子的目的。在整个食品工业废水处理过程中，针对其中有机物含量较高的特点，应注重提高膜生化反应处理技术的质量和容积负荷，从而有效控制食品工业废水的处理成本。同时，还要注意解决高盐、低糖等污染环境中微生物在废水中存活率高的问题，有效降低污染物处理成本。

3.2 在医院污水处理中的应用

医院产生的污水具有较大的毒性，因此还需要对其进行消毒处理，以便降低水的毒性，具体可采用主体工艺对医院废水进行处理，处理方式为水利停留时间约为5小时，将出水氨氮控制在4ml/L，出水COD将其控制在50ml/L，利用该种方式对医院废水进行处理不仅操作简单，而且出水水质良好。

3.3 生活污水处理

家庭污水的处理要求较高，现阶段，家庭污水一般通过膜生物反应器的无害化处理来降低毒性，再用于城市道路清扫、绿化、洗车等。但是，膜生物反应器配套设施费用较高，导致此项技术的推广存在一定难度。