啟東堿廢水處理一體化設備追求實用

三元動力電池材料前驅體(簡稱“三元前驅體”)的生產過程中產生的廢水水質復雜，處理難度大。采用傳統工藝處理時成本高、效果差。筆者采用汽提+反滲透膜+MVR工藝處理該類廢水，對其可行性及優點進行介紹。

　　1、三元前驅體廢水傳統處理工藝

　　1.1 三元前驅體廢水性質

　　三元前驅體通常由三元液(硫酸鎳、鈷、錳的混合溶液)、液堿與氨水在一定條件下液相合成，再經陳化、固液分離、流水洗滌、干燥、過篩、除鐵、包裝等工序制成成品。固液分離和流水洗滌環節分別產生母液和洗滌水，其中三元前驅體的母液pH為12～13，金屬離子(Co2++Ni2++Mn2+)質量濃度約100mg/L，氨氮約5～10g/L，硫酸鈉約100～150g/L;洗滌水pH為6～8，金屬離子(Co2++Ni2++Mn2+)質量濃度約20mg/L，氨氮約1～2g/L，硫酸鈉約10～15g/L。每生產1t三元前驅體約產生15m3母液、約10m3洗滌水，水量較大。母液和洗滌水的水質基本相同，但濃度差異較大，導致處理工藝難度大、成本高、效果差。

　　1.2 傳統處理工藝

　　1.2.1 汽提+冷凍結晶工藝

　　將母液和洗滌水混合均勻后，采用汽提工藝處理，回收氨水循環利用，重金屬(Co2++Ni2++Mn2+)生成氫氧化物〔Co(OH)2+Ni(OH)2+Mn(OH)2〕，汽提排水經調節pH后，用冷凍結晶工藝回收硫酸鈉。該工藝流程簡單，但洗滌水與母液混合后廢水中的氨氮降低，影響了汽提回收氨氮的效率，同時需要增大汽提的設計處理能力，汽提的投資和運行成本增加。采用冷凍結晶工藝時，硫酸鈉的去除率約為50%，排水中鹽分約為50g/L，難以滿足日益嚴格的環保排放標準要求。

　　1.2.2 汽提+傳統脫氨+冷凍結晶工藝

　　該工藝將母液與洗滌水分開處理。母液用汽提工藝除氨氮后，采用冷凍結晶工藝除硫酸鈉。洗滌水采用生化法、吹脫法、折點加氯法和化學沉淀法等傳統氨氮廢水處理工藝處置。但采用生物法處理時占地面積大，且洗滌水中的高濃度鹽分會對微生物產生抑制作用，導致處理效率降低;采用吹脫法、折點加氯和化學沉淀法存在處理效果差、費用高、產生二次污染等問題。傳統工藝已不能達到環保排放標準要求。

　　采用傳統處理工藝存在處理效率低，運行費用高、硫酸鈉回收率低，排水鹽分高、存在二次污染等問題，因此迫切需要采用新工藝處理三元前驅體廢水。

油污泥主要源自石油鉆采、儲存、運輸、中轉、煉制及含油污水處理等工藝。油田含油污泥的主要成分是水、石油類、污泥中的泥土和其他成分。

　　含油污泥具有成分復雜、難于脫穩脫膠、易于產生異味和處理過程中需要進行防爆處置等，其含有的石油進入水體或土壤，將會對周邊生態、微生態系統和土壤植被生態造成嚴重的危害，隨著《土壤污染防治行動計劃》和《土壤法》的相繼出臺實施，提出了嚴格強化未污染土壤保護，必須對含油污泥進行無害化處置，限度地減少對周邊生態環境的影響已是大勢所迫。

　　2、含油污泥的處置技術現狀

　　綜合目前的污泥處置技術可知，含油污泥處理技術可分為：化學處理法(加熱堿性洗法、化學清洗法、溶劑萃取法和化學破乳-脫水法等)、調質-機械分離法、回注調剖技術、熱處理技術(干化焚燒、熱解法、焦化法等)、生物法(地耕法、堆肥法、生物反應器技術和植物修復技等)及其它新衍生出的處理方法(如電動力學處理技術、超聲波法、冷凍融融處理技術、毛細吸入技術等)等，但每種方法都有各自的適用范圍、技術優缺點和經濟性等。

　　為滿足日益嚴格的環保監管要求，目前對于含油污泥的處置多是采用多種處理工藝相組合，分別利用各自工藝在不同方面的技術優勢進行有機組合，進而實現污泥的合理高效處置。其中超聲波輔助處理作為新型的污泥預處理技術，充分利用對污泥能夠產生海綿效應、局部發熱等作用提高污泥脫水能力，降低污泥的粘性。

　　3、超聲波污泥處置技術的原理及進展

　　3.1 超聲波技術處理含油污泥的機理

　　超聲波是指頻率從20kHz~10MHz范圍內的聲波，該波段的聲波具有頻率高、方向性恒定、穿透力強、能量集中等特點。超聲波污泥處理作為新型的污泥處理技術，主要是用來強化污泥中石油類的分離，其作用原理主要為超聲波的振動和聲空化功能。

　　(1)超聲波的機械振動，超聲波使得在其中的液體物質高速高頻振動，形成的湍流。利用污油、固體無機物質和水的密度不同，在強大湍流作用下，分離出來的石油小顆粒在振動作用下互相高速碰撞，可以克服污油小顆粒之間的界面張力，凝聚成較大的油滴。

　　(2)超聲波的聲空化，由于超聲波振動后三相密度不同的物質會發生相對位移，會在石油和污泥的界面處發生空化(產生氣泡)，這種空化可以達到分離石油和固體無機物的效果。此外，高溫高壓還可以降低固體無機物與污油之間的粘附力。

　　3.2 超聲波處理含油污泥技術

　　超聲波技術對含油污泥的影響是多方面的，由于含油污泥來源有所不同，性質差異也比較大，其主要影響因素為超聲波處理的頻率、強度、作用時間、反應溫度及污泥的中值粒徑等技術參數。

　　相關研究結果表明：合理選取處理溫度是十分必要的，處理溫度較低時，導致油粘度高，粘附力強，不易于分離;而處理系統溫度過高時，將導致超聲波空化強度減弱，影響反應的效果。因此過高或過低的反應溫度均不利于含油污泥的污油、污泥分離和污油的去除等[1];XUNing等進行了含油污泥的超聲預處理研究，研究結果表明：其工藝反應條件為超聲頻率為28kHz，系統反應溫度為40℃，反應時間為20～30min，條件下，含油污泥干基油含量由0.130g/g降低至0.055g/g，除油效率較未采用超聲處理技術提高了55.6%。

　　4、超聲波耦合混凝沉淀技術含油污泥現場試驗研究

啟東堿廢水處理一體化設備追求實用

　4.1 現場試驗工藝及試驗目標

　　現場試驗所采用的整體工藝：“機械調質→超聲波脫穩裝置→混凝沉淀→離心分離→焚燒”。而本次研究所涉及的僅為該整體處理工藝中的超聲波脫穩預處理段工藝，作為整個處理工藝的關鍵段，決定著油、水和泥三相分離的效果。設計試驗目標確定為：處理后的污泥含油量≤2%、含水率≤10%，經處理后的含油污泥達到國家污泥處理的標準限值，可用做建材原料、土地填埋等綜合利用，可實現含油污泥的無害化處置。現場試驗選在北方某海上石油鉆采污泥處置廠內開展，設計試驗能力為5.0m3/d。

　　4.2參數優化及預處理效果研究

　　為了研究含油污泥處理效果，以油田落地油泥為基礎，進行了現場試驗，確定了污泥無害化處理系統運行參數，并對污泥無害化處理系統穩定運行效果進行了研究。

水資源是人類生存和發展過程中所需要的必要資源，也是人們生活過程中的重要資源，而水質的本身具有一定程度上的復雜性，水中包含有多種副產物，這些副產物對水質具有一定程度上的影響，在人們進行生活用水的時候，其水質問題也是人們關注的重要問題。在化工工業發展的過程中，其化工相關原料的組成部分主要是由和溶劑相似的化合物所構成的，這些化合物存在一定的復雜性和多樣性的特點，使得化合物在處理的時候，其處理難度是相對較大的，并且在化工廢水中，其有毒物質的量也呈現出不斷增加的現象，包含有硝基化合物和鹵素化合物等等有毒物質，這些化工原料在水中進行有效分解之后，其能夠形成含有毒性性質的物質，這些物質對人體的健康具有嚴重威脅，也會對人們所處的生存環境造成一定影響。

　　化工廢水是極其復雜的，廢水中的污染物的含量相對較高，化工廢水的有毒物質也在不斷增加，就會造成水資源被污染之后，出現色度加深的情況。化工廢水中存在的污染物質相對較多，化工廢水在處理的時候，如果在化工廢水中所含有的有毒物質出現增加的現象，這些化合物可能會出現分解的情況，使得其逐漸形成有毒的物質，對人體健康具有一定威脅，也對人們的生活環境產生負面影響。因此，化工廢水在處理的時候，其處理工序較為復雜，化工廢水中的污染物質的含量也是比較多的，其中的有毒物質容易使得水質出現變質的情況。

　　化工廢水主要是化工企業所排放的工業廢水，而其接收到的生活污水是相對較少的，其接納的化工污水的水質和接納污水量等方面的變動幅度相對較大，在污水進入污水處理廠加以處理的時候，其污水的成分相對復雜，并且含有的有機物以及有毒物質含量相對較高。最后，經過化工企業預處理，其化工企業的廢水相關指標雖然合格，但是其污水的后續處理明顯存在較大的困難。

　　二、化工廢水污染常用的處理技術方案

　　(1)物理法處理

　　化工廢水物理法對化工廢水進行處理具有設備簡單、成本低、管理方便、效果穩定等優點，可以有效地去除廢水中顆粒較大的漂浮物、懸浮物和砂或者是密度較小的油等物質。物理法還可以細化為過濾法、重力分離法、離心分離法、沉淀法和氣浮法等，每種方法的使用都可以將不同物理性質的污染物分離出來，但是物理法對主要污染物質的去除還不因此物理法一般都作為其他處理方法的預處理。

　　(2)化工廢水的化學處理方法

　　化學處理法是通過化學反應和傳質作用來分離、去除廢水中呈溶解、膠體狀態的污染物質或將其轉化為無害物質的廢水處理方法。化學法與其他污水處理方法相比操作比較復雜，成本也比較高，但是它能夠真正的達到去除污染物質的目的。化學法也可以具化細分成中和法、混凝法、氧化還原、電化學等方法。通過中和法的化學反應，可以將化工廢水的PH值降到中性的水平，也常用于廢水的預處理。混凝法即使在廢水中投入混凝劑，混凝劑可作為電解質是廢水中的某些物質形成膠體逐漸形成絮體沉降。通過氧化還原反應和電解法發生還原反應可以將有些劇毒的物質轉化成微毒或無毒的物質，達到防治污染的目的。

　　(3)生物法除污的化工廢水污染處理方案

　　生物法除污就是通過微生物的代謝作用，使廢水中呈溶液、膠體以及微細懸浮狀態的有機性污染物質轉化為穩定、無害的廢水處理方法。生物法也有很多的具體分類，如活性污泥法、生物膜法、厭氧生物處理法等。其中的微生物主要是細菌和一些藻類及原生動物，采用生物法對污水進行除污的優點就是不會產生額外的有害物質，使除污工作更加的環保高效，除此之外，生物法除污還具有花費低，耗能低，處理效率高等多種優點，因此被廣泛的應用于化工廢水污染處理中。

　　(4)物理化學法的化工廢水處理方式

　　物理化學法可以通過物理化學反應去除廢水中的污染物質。物理化學法主要包括吸附法、離子交換法、膜分離法、萃取法等，這一方法的使用是在前幾種污水處理方法的基礎上的進一步強化，能夠更地去除污水中的有害物質，優化污染防治的效果。