WSZ-A-3m3/h生活污水處理地埋式設(shè)備
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 常溫結(jié)晶分鹽*工藝
常溫結(jié)晶分鹽*脫硫廢水處理工藝是北京低碳清潔能源研究院開發(fā)的一項(xiàng)專有工藝。該工藝旨在進(jìn)一步降低蒸發(fā)結(jié)晶脫硫廢水*處理工藝的藥耗、能耗和系統(tǒng)投資, 并提高結(jié)晶鹽的資源化率。
1 總體工藝流程
常溫結(jié)晶分鹽*脫硫廢水處理工藝由石灰軟化、常溫結(jié)晶-納濾 (ATC-NF) 分鹽與二價(jià)鹽回收、電滲析-反滲透 (ED-RO) 極限膜濃縮、蒸發(fā)結(jié)晶一價(jià)鹽回收等四個(gè)主要單元和加藥、脫水等輔助單元組成。
脫硫廢水首*入石灰軟化單元, 通過(guò)投加石灰、有機(jī)硫、絮凝劑等, 去除懸浮物、鎂離子、重金屬等。石灰軟化出水送入特殊設(shè)計(jì)的常溫結(jié)晶器 (ATC) , 與納濾濃水混合并根據(jù)需要補(bǔ)充硫酸鈉后, 在常溫下結(jié)晶析出硫酸鈣, 固液分離后得到高品質(zhì)石膏產(chǎn)品。ATC出水在特殊阻垢劑的保護(hù)下超濾處理后加壓進(jìn)入納濾單元, 實(shí)現(xiàn)以氯hua鈉為主的一價(jià)鹽和以硫酸鈣為主的二價(jià)鹽的分離, 納濾濃水返回ATC循環(huán)處理。
主要含氯hua鈉的納濾產(chǎn)水則進(jìn)入ED-RO極限膜濃縮單元, 得到可以回用的RO產(chǎn)水和濃縮至鹽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18%～20%的ED濃水。ED濃水送入蒸發(fā)結(jié)晶單元, 結(jié)晶后得到高純度氯hua鈉產(chǎn)品。為了保證氯hua鈉的純度, 極少量母液從蒸發(fā)結(jié)晶單元排出, 單獨(dú)拌灰或固化處理。
2 工藝特點(diǎn)與技術(shù)優(yōu)勢(shì)
相較于現(xiàn)有工藝, 常溫結(jié)晶分鹽*工藝zui主要的特點(diǎn)是采用了ATC-NF單元和ED-RO單元
ATC-NF單元的引入, 同步實(shí)現(xiàn)了1、2價(jià)鹽的分離與2價(jià)鹽回收的目的, 氯hua鈉進(jìn)入NF產(chǎn)水, 硫酸鈣被NF濃縮并在ATC中結(jié)晶[24]。ATC-NF單元為系統(tǒng)提供了穩(wěn)定的鈣離子出口, 消除了碳酸鈉軟化深度除鈣的必要性, 從而在典型水質(zhì)條件下, 可在石灰-硫酸鈉-碳酸鈉軟化的基礎(chǔ)上將藥耗成本進(jìn)一步降低40%～50%。ATC-NF單元還降低了預(yù)處理化學(xué)污泥產(chǎn)量, 實(shí)現(xiàn)了硫酸鈣的回收, 從而大幅提高了整個(gè)系統(tǒng)結(jié)晶鹽的資源化率。
ED-RO單元結(jié)合了均相膜ED在高鹽度下優(yōu)異的濃縮性能和RO在低濃度下杰出的脫鹽性能。與RO不同, ED的濃縮極限不受滲透壓限制, 采用合適的均相膜可以達(dá)到20%。相較于濃縮極限為12%的DTRO, ED-RO以更低的投資和大致相當(dāng)?shù)哪芎? 將蒸發(fā)水量減少了40%, 這也使得*系統(tǒng)的整體投資與運(yùn)行能耗進(jìn)一步顯著降低。

3 中試主要結(jié)果
北京某研究院于2016年初立項(xiàng)研究脫硫廢水*技術(shù), 并在前期技術(shù)積累和充分調(diào)研的基礎(chǔ)上形成了常溫結(jié)晶分鹽*工藝。通過(guò)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證工作原理并在小試系統(tǒng)上驗(yàn)證初步可行后, 于2017年在福建某電廠進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)中試驗(yàn)證。中試系統(tǒng)包括石灰軟化、ATC-NF、ED-RO等3個(gè)單元, 原水處理規(guī)模約為1.1 m3/h, NF產(chǎn)水約為1.0 m3/h。中試采用的脫硫廢水中鎂、鈣和硫酸根的質(zhì)量濃度分別在3～5、1.3～2.5、5～10 g/L波動(dòng)。
在經(jīng)歷前期安裝調(diào)試和必要的運(yùn)行優(yōu)化后, 該中試系統(tǒng)通過(guò)了720 h的性能考核測(cè)試。ATC-NF與ED-RO單元的綜合水回收率達(dá)到了90%。中試系統(tǒng)生產(chǎn)的石膏副產(chǎn)品的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為95.8%, 優(yōu)于JC/T 2074-2011的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn);而對(duì)電滲析濃水進(jìn)一步進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶獲得的副產(chǎn)品氯hua鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為99.0%, 滿足GB/T 5462-2015的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
經(jīng)過(guò)核算, 該中試系統(tǒng)水處理藥劑成本為14.1元/t, 電耗成本為6.8元/t。由于蒸發(fā)結(jié)晶段的水量只有原水水量的10%, 按30元/t的能耗成本估算, 折合到原水能耗成本約為3.0元/t。因此, 整個(gè)常溫結(jié)晶分鹽*工藝的直接運(yùn)行成本, 也即藥耗和能耗成本, 約為23.9元/t?，F(xiàn)場(chǎng)中試有效驗(yàn)證了該工藝的技術(shù)可行性和成本優(yōu)勢(shì), 相應(yīng)的示范工程正在設(shè)計(jì)和建設(shè)過(guò)程中?；瘜W(xué)預(yù)處理就是通過(guò)使用強(qiáng)反應(yīng)劑來(lái)破壞細(xì)胞壁和細(xì)胞膜，文獻(xiàn)中使用過(guò)的反應(yīng)劑包括了酸、堿和各種強(qiáng)氧化劑。
生物預(yù)處理有很多，文中只列舉了酶水解、預(yù)消化，以及使用霉菌或生物表面活性劑。其中預(yù)消化，主要指溫度分段厭氧消化（TPAD- temperature phased anaerobic digestion），在中溫厭氧消化之前增加一個(gè)高溫預(yù)處理單元。
WSZ-A-3m3/h生活污水處理地埋式設(shè)備MEC微生物電解池則是一種新興的產(chǎn)甲烷技術(shù)，但因?yàn)橹T多技術(shù)問(wèn)題有待解決，目前還有實(shí)際的工程應(yīng)用案例。
挑戰(zhàn)和未來(lái)前景
作者將4大類10個(gè)預(yù)處理技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比，還附上了工作原理、關(guān)鍵控制參數(shù)和商業(yè)應(yīng)用技術(shù)，并特別提及了一些已經(jīng)申請(qǐng)了專li的預(yù)處理技術(shù)，主要是前三類的技術(shù)，包括了CambiTHP?和Biothelys?(熱水解)、Biosonator(超聲波)、Aspal SLUDGE?、Praxair? Lyso? (微波)、BioCrack(電動(dòng)力降解)、MicroSludge?和Cellruptor(HPH)等。因?yàn)榭赡苌锛夹g(shù)的研究還沒*透徹，所以作者找不到相關(guān)的商業(yè)應(yīng)用案例和專li。作者指出，可規(guī)?；巧镱A(yù)處理實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵所在。

首先是標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)的缺乏，使得技術(shù)間的對(duì)比變得困難。第二有些技術(shù)混合使用是比較變得更加困難。第三是在實(shí)際操作中運(yùn)行人員的操作水平、設(shè)備的維護(hù)頻率和當(dāng)?shù)氐耐恋貎r(jià)格、電價(jià)、人工等都很難統(tǒng)一。對(duì)于未來(lái)的研究，作者認(rèn)為需要對(duì)預(yù)處理后的液體成分進(jìn)行清晰鑒定，而且要建立一套更合理可靠的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)來(lái)對(duì)不同技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行評(píng)估對(duì)比。
蒸發(fā)結(jié)晶工藝采用傳統(tǒng)水處理的思路來(lái)處理脫硫廢水。經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐與發(fā)展, 蒸發(fā)結(jié)晶工藝的具體路線也經(jīng)歷了一些演變, 特別是軟化方法和膜濃縮的進(jìn)步, 有效降低了蒸發(fā)結(jié)晶脫硫廢水處理工藝的投資和運(yùn)行成本。
1 蒸發(fā)結(jié)晶整體工藝的演變
自從河源電廠2009年建成我國(guó)第1套脫硫廢水*系統(tǒng)以來(lái), 蒸發(fā)結(jié)晶脫硫廢水*處理工藝經(jīng)歷了不斷的演變與進(jìn)步。
該路線采用化學(xué)軟化和全水量蒸發(fā)結(jié)晶, 整個(gè)系統(tǒng)投資和運(yùn)行成本較高。為了減少蒸發(fā)水量, 膜過(guò)程被引入脫硫廢水處理工藝, 對(duì)軟化后的脫硫廢水進(jìn)行濃縮減量, 濃水再進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶工段,該工藝通過(guò)降低蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)的處理負(fù)荷, 有效降低了整體工藝的投資和運(yùn)行成本。