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廢水處理系統
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工業廢水含鹽量處理反應器堵塞及處理成本

工業廢水含鹽量濃度高低會造成反應器堵塞,造成處理設備不穩定現象。含鹽廢水處理工藝流程根據含鹽量來制定,較低濃度含鹽量利用簡單反應器來處理,在廢水中加入堿性藥劑中和水中酸。而高濃度含鹽廢水要提高反應器清洗頻率來去除含鹽量。二者工藝技術區別和處理成本如何,文中將進行詳述。
  
  1無鹽廢水的問題
  

  無鹽廢水在SCWO工藝中很容易被氧化降解。通常只含C、H、O、N的有機廢水不會造成反應器的嚴重腐蝕,系統可長期運行。處理此類廢水不需要特殊的反應器設計。

工業廢水含鹽量

  
  為了降低含雜原子化合物在氧化過程中生成酸類可導致反應系統低溫段出現腐蝕的風險,必須對反應器進行結構改造。一種簡單的解決思路由數位研究者提出,即在反應流中加入堿液中和生成的酸。但碳酸鹽的沉淀以及超臨界溫度下的腐蝕問題(見表2)指出了這種方法的風險性。圖2為反應器區間內過程溫度與pH值的關系圖,可行的操作是將堿液引入反應區域的下游。廢水與氧化劑可以通過單獨的管路引入反應器。
  
  鈦合金為構成系統中預熱器的最佳材質,因為部分有機物在預熱器內即被快速熱解、氧化成酸類,普通鋼材在高溫氧化環境中極易被腐蝕。反應器主體材質因450-600oC的高溫應選擇耐高溫的鎳基合金。反應后的廢液引入常溫的NaOH或KOH堿液中和,形成弱堿性的亞臨界水溶液。研究表明超/亞臨界溫度的梯度變化對腐蝕沒有較大影響。由于堿性溶液在超臨界溫度下具有很強的腐蝕性,引入的堿液必須盡量減少接觸超臨界溫度區域,這可通過縮小反應器與冷卻器的橫截面積來實現。此外,應確保氧化后的廢液呈堿性,含氯化物或溴化物的高溫水溶液也會導致嚴重腐蝕。
  
  工業廢水含鹽量
  
  圖中引入NaOH水溶液中和酸性反應產物的改良型SCWO過程工藝的反應區間與溫度、pH關系圖
  
  2含鹽廢水的問題

  
  高濃度含鹽廢水遲早會導致反應器堵塞,影響設備的穩定運行。此類廢水不能通過單一工序有效處理。低含鹽廢水可通過提高反應系統清洗頻率來最大程度降低鹽沉淀的影響。此外,圖3所示改進工藝可對系統冷卻段進行結構改造,達到分離處理水中鹽的目的。
  
  SCWO工藝處理含鹽廢水的理想方案是在系統前端加入如三效蒸發的鹽分離工序,但該方案提高了設備投資與運行成本,同時造成了工業污鹽的產生。
  
  3含鹽廢水成本問題

  
  有關成本估算的研究都顯示SCWO技術具有很高的經濟性。然而,涉及大型SCWO設備的工程案例很少,估算結果大多過分理想且偏差較大。一些研究顯示SCWO設備造價大約需要40萬元·t-1,運行成本大概在150-200元·t-1。純氧作為氧化劑被認為是主要的運行成本,研究證明超過5%的過氧量就可滿足完全氧化,但一些試點運行研究仍然使用兩倍或更高的化學需氧量。從工業化應用經濟性角度評價,應杜絕高過氧量的不合理消耗。
  
  另一方面,設備的維修保養頻率以及壽命或隨地理位置(平原、高原、臨海)的不同而出現變化,在某些研究中通常使用工業質保期10年這個假設,但并不存在有效的科學依據證明所選設備材質的長效穩定性。同時,易損的高溫高壓反應器是否適用于工業標準下每年超過300天的實際運行時間又存在著極大爭議,SCWO處理廢水過程與從單純的中間體生成明確產物的化學合成工藝并不相同。
  
  綜上所述,反應器應具備以下特點:

  
  (1)盡可能結構簡單;
  
  (2)解決或避免腐蝕問題;
  
  (3)解決或回避堵塞問題。
  

  工業廢水含鹽量處理工藝要制定標準工藝流程,比如SCWO處理標準,制定不同附件廢水處理報告,在設備選擇時選擇輕度改進材料,降低設備的腐蝕。目前廢水SCWO的工藝目前尚處理初步階段,如何改進處理設備給工業廢水處理成本降到合適范圍,是環保公司是增加企業競爭力首選。

此文關鍵字: 含鹽廢水處理 

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