2.1 三效蒸发器对COD和盐分的去除
针对高盐度有机废水的特点,三效低温减压蒸发结晶器采用列管式循环外加热工作原理,物理受热时间短、蒸发速度快、浓缩比大,节能效果显著,强制循环,提高溶液流速,对于黏度较大或容易结晶、结垢的物料,适应性较好。三效低温减压蒸发结晶器采用强制循环与真空负压(真空度0.08 MPa)蒸发方式,以确保物料在较低温度下(65~80 ℃)沸腾蒸发,该设备具有物料受热时间短、蒸发速度快、浓缩比大的特点,三效蒸发器采用三效同时蒸发,二次蒸汽得到反复使用,与普通单效蒸发器相比节约能耗约70%。
三效蒸发器对COD、盐分去除效果如表 1所示。
表 1 三效蒸发器对COD、盐分去除效果
工况 | 进水COD/(mg·L -1 ) | 出水COD/(mg·L -1 ) | 去除率/% | 进水电导率/(μS·/cm -1 ) | 出水电导率/(μS·/cm -1 ) | 去除率/% |
1 | 6230 | 734 | 88.2 | 28241 | 862 | 96.9 |
2 | 7985 | 888 | 88.9 | 26426 | 581 | 97.8 |
3 | 6939 | 782 | 88.7 | 25397 | 694 | 97.3 |
4 | 7060 | 795 | 88.7 | 29751 | 492 | 98.3 |
5 | 6995 | 694 | 90.1 | 28561 | 780 | 97.3 |
6 | 7664 | 785 | 90.0 | 26978 | 504 | 98.1 |
由表 1可见,三效蒸发器在65~80 ℃蒸发浓缩,对大分子有机物有较高的去除效率,当原水COD为6 230~7 985 mg/L时,出水冷凝液COD为694~888 mg/L,对有机物的去除率达到88.2%~90.1%,这是因为大部分有机物均在浓缩液中,只有小部分低沸点的挥发性小分子有机物随冷凝液流出的缘故〔1〕。三效蒸发器对盐分也有较高的去除效率,当原水电导率在25 397~29 751 μS/cm时,出水电导率在492~862 μS/cm。
2.2 MBR对COD的去除
MBR为膜分离技术与生物处理技术有机结合的新型态废水处理系统。以膜组件取代传统生物处理技术末端二沉池,在生物反应器中保持高活性污泥浓度,提高生物处理有机负荷,从而减少污水处理设施占地面积,并通过保持低污泥负荷减少剩余污泥量。利用沉浸于好氧生物池内的膜组件截留槽内的活性污泥与大分子有机物。膜生物反应器系统内活性污泥(MLSS)浓度稳定在8 000~10 000 mg/L,有利于生化反应的进行。MBR能够高效截留污泥,实现污泥停留时间与水力停留时间的分离,保持较高的污泥浓度,丰富污泥中微生物种类,同时截留大分子污染物,延长生化作用时间,表现出优良的COD去除能力〔2,3〕。
MBR对有机物的去除效果如图 2所示。
由图 2可见,当进水COD为694~888 mg/L时,出水COD为32~47 mg/L,对有机物的去除率达到94.3%~95.6%,这是因为冷凝液中的小分子有机物大部分属于易生物降解的物质。
2.3 RO系统对COD和盐分的去除
RO采用反渗透抗污染膜,在上述三效蒸发器和MBR可将大部分污染物的浓度降低到可接受的范围,RO 可进一步提高出水水质,脱除大部分的盐分,以满足生产工艺用水水质要求〔4〕。
RO系统对COD、电导率去除效果如表 2所示。
表 2 RO系统对COD、电导率去除效果
工况 | 进水COD/(mg·L -1 ) | 出水COD/(mg·L -1 ) | 去除率/% | 进水电导率/(μS·/cm -1 ) | 出水电导率/(μS·/cm -1 ) | 去除率/% |
1 | 34 | 8.3 | 75.6 | 1752 | 24.8 | 98.6 |
2 | 47 | 8.7 | 81.5 | 1644 | 26.1 | 98.4 |
3 | 42 | 7.3 | 82.6 | 1732 | 19.2 | 98.9 |
4 | 35 | 6.2 | 82.3 | 1539 | 17.2 | 98.9 |
5 | 32 | 5.8 | 81.9 | 1598 | 14.9 | 99.1 |
6 | 45 | 6.2 | 86.2 | 1647 | 16.5 | 99 |
由表 2可见,当进水COD为32~47 mg/L时,出水COD为5.8~8.7 mg/L,对有机物的去除率达到75.6%~86.2%,这是因为RO系统对不同分子质量的有机物去除程度是不同的,对于相对分子质量在200以上的有机物可以完全去除,而相对分子质量小于200的有机物可以去除一部分。 RO系统进水电导率在1 539~1 752 μS/cm时,出水电导率在14.9~26.1 μS/cm,表明RO系统对离子有很好的截留作用,脱盐效果明显。
2.4 工程应用情况
该废水处理及回用设备自2011年3月正式投入实际应用以来,各处理工艺段运行情况如表 3所示。
表 3 各处理工艺段水质情况
项目 | COD/(mg·L -1 ) | SS/(mg·L -1 ) | 电导率/(μS·/cm -1 ) | pH |
高浓度废水 | ≤8000 | ≤200 | ≤30000 | 10~13 |
三效蒸发器出水 | ≤1000 | ≤40 | ≤1000 | 7~9 |
MBR出水 | ≤50 | ≤5 | ≤2000 | 6~9 |
RO系统出水 | ≤10 | ≤1 | ≤30 | 6~9 |
由表 3可见,出水水质完全可以达到该企业生产工艺用水水质要求,废水回用率达到100%,实现了废水零排放,该企业每天节省了130余t新鲜自来水,节能减排效果明显。