高氯废水脱盐技术专题报告

1、高氯废水脱盐技术专题报告高氯废水脱盐技术专题报告目目 录录1 高氯废水脱盐技术简述高氯废水脱盐技术简述.12 蒸馏法脱盐技术蒸馏法脱盐技术 .12.1 多级闪蒸技术多级闪蒸技术(MSF).12.2 多效蒸馏技术多效蒸馏技术(MED).23 膜法脱盐技术膜法脱盐技术 .43.1 电渗析技术电渗析技术(ED).43.2 反渗透技术（反渗透技术（RO）.74 工艺技术比较工艺技术比较 .94.1 能耗能耗.94.2 制水成本制水成本.94.3 高氯废水的预处理高氯废水的预处理.94.4 技术参数的比较技术参数的比较.10第 1 页 1 高氯废水脱盐技术简述高氯废水脱盐技术简述高氯废水淡化技术是指从高

2、氯废水中获取淡水的技术和过程，通过脱除高氯废水中的大部分盐类，使处理后的高氯废水达到生活和生产用水标准的水处理技术。高氯废水脱盐技术经过数十年发展，呈现出的脱盐技术种类繁多，各有特色，在不同的应用领域和使用条件下发挥各自的优势和特长。目前达到商业规模的主要有“蒸馏法”和“膜法”。蒸馏淡化技术又分成多级闪蒸(MSF)、多效蒸馏(MED)两种。膜法主要包括反渗透法（RO）和电渗析法(ED)两种。2 蒸馏法脱盐技术蒸馏法脱盐技术蒸馏法也叫蒸发法，是最早采用、技术最成熟的除盐技术，也是世界上占主导地位的脱盐技术。其脱盐率可以高达 99%以上，一经蒸发所得的水就是蒸馏水，水质较高，产品水的含盐量（总固溶

3、物）可以降到 5ppm 以下。并且蒸馏法对进水水质要求较低，进水含盐量高达几十万毫克/升均能适应。2.1 多级闪蒸技术多级闪蒸技术(MSF)2.1.1 基本原理基本原理多级闪蒸是将高氯废水加热到一定温度后，引入到一个闪蒸室，其室内的压力低于高氯废水所对应的饱和蒸汽压，部分高氯废水迅速汽化，冷凝后即为所需淡水；另一部分高氯废水温度降低，流入另一个压力较低的闪蒸室，又重复蒸发和降温的过程。将多个闪蒸室串联起来，室内压力逐级降低，高氯废第 2 页 水逐级降温，连续产出淡化水。2.1.2 工艺流程工艺流程图图 1：多级闪蒸技术工艺流程图：多级闪蒸技术工艺流程图2.1.3 主要特点主要特点多级闪蒸除盐主

4、要特点有：（1）单机容量大，最大的可达到 5 万吨/天；（2）动力消耗大；（3）当其传热管腐蚀穿孔将污染水质。（4）产品水盐度一般为 510 毫克/升。但是，其工程投资高，为反渗透法的 2 倍；（5）设备的操作弹性小，是设计值的 80110，不适应于造水量要求可变的场合；2.1.4 适用范围适用范围可用于以火电厂或核电厂等具有低压蒸汽为热源的大型高氯废水脱盐工程，为高中压锅炉提供优质脱盐水和生活用淡水。第 3 页 2.2 多效蒸馏技术多效蒸馏技术(MED)2.2.1 基本原理基本原理多效蒸馏是将一系列的水平管喷淋降膜蒸发器串联起来，用一定量的蒸汽输入让加热后的盐水在多个串联的蒸发器中蒸发，前一

5、个蒸发器蒸发出来的蒸汽作为下一蒸发器的热源，并冷凝成为淡水。由于后面一效的蒸发温度均低于前面一效，从而得到多倍于蒸汽量的蒸馏水的淡化过程。2.2.2 工艺流程工艺流程图图 2：多效蒸馏工艺流程图：多效蒸馏工艺流程图2.2.3 主要优缺点主要优缺点多效蒸馏主要有以下特点：（1）热效率比多级闪蒸高，30 余度的温差可达到 10 左右的造水比；（2）操作负荷可在 40到 110变化，造水比不会下降，弹性较大；（3）能耗较低；第 4 页 （4）前处理较简单，化学药剂消耗较低；系统的操作安全可靠，即便发生传热管泄漏，仅仅降低产量而不会影响水质；（5）但低温多效蒸馏设备体积较大，装置费用较高；2.2.4

6、适用范围适用范围多效蒸馏与多级闪蒸的适应条件基本相同，均可用于以火电厂或核电厂等具有低压蒸汽为热源的大型高氯废水脱盐工程，为高中压锅炉提供优质脱盐水和生活用淡水。3 膜法脱盐技术膜法脱盐技术3.1 电渗析技术电渗析技术(ED)电渗析技术在我国发展较早，开始于五十年代，在六十年代末已有不少电渗析设备应用于生产，并取得了较好的效果，并主要运用于淡化除盐、制取工业纯水、苦咸水淡化制取饮用水和工业用水等领域。3.1.1 基本原理基本原理电渗析技术是在外加直流电场的作用下，利用离子交换膜的选择透过性，使离子从一部分水中迁移到另一部分水中，是一个以电位差为推动力的膜分离过程。在电渗析器内设置多组交替排列的

7、阴、阳离子交换膜，在直流电场作用下，阳离子穿过阳膜向负极方向运动；阴离子穿过阴膜向正极方向运动。这样就形成了去除水中离子的淡水室和浓缩离子的浓水室，将浓水排放，得到的淡水即为去盐水。 第 5 页 图图 3:电渗析原理图电渗析原理图在外加直流电场的作用下，电渗析阴、阳极发生氧化还原反应，形成电子转移，阴、阳极电离及电子转移过程如下。3.1.2 工艺流程工艺流程电渗析除盐工艺流程，可分为电渗析本体除盐方式，组合形式和其它除盐、净化技术的联合除盐系统。图图 4：电渗析脱盐技术流程图：电渗析脱盐技术流程图3.1.3 进水要求进水要求根据电渗析器的工艺要求和工作特点，对进水水质有一定要求，应符合一定标准

8、，以保证电渗析器正常工作。根据“电渗析除盐工艺”国家标准要求，规定了以下 7 项水质指标：水温、第 6 页 耗氧量、游离氯、含铁量、含锰量、浊度、污染指数。表表 1：电渗析技术进水指标需求：电渗析技术进水指标需求进水指标水温()耗氧量(mg/l）游离氯(mg/l）锰(mg/l）铁(mg/l)浊度(g/l）污染指数SDI(mg/l）数值5-4030.10.10.30.3103.1.4 工艺特点工艺特点电渗析为无相变过程。所耗电能主要用于迁移溶液中的电解质离子，所耗的电能与溶液浓度成正比，对于不导电的颗粒没有去除能力。电渗析技术用于高含盐废水淡化时能耗大，大规模的高含盐废水淡化工程基本上不采用。但

9、将 10003000 毫克/升的苦咸水脱盐至 500 毫克/升的饮用水是经济可行的。3.1.5 电力消耗电力消耗处理水质与耗电量的关系如下表所示：表表 2：处理水质与耗电量的关系：处理水质与耗电量的关系脱盐范围（mg/L）产水耗电（KWh/t）处理水质原水脱盐水直流动力合计海水3500050012-16416-20苦咸水1000100003001-50.2-1.51.2-6.5自来水50020500.5-0.80.5-1.51-2.33.1.6 主要缺点主要缺点（1）设备拆卸麻烦，脱盐效果不如反渗透法，在没有实现浓水回收、极水循环的时候，水回收率低，仅 50%。（2）电渗析设备耗用电能与溶液浓

10、度成正比，对于不导电的颗粒没有去除能力。电渗析技术用于高氯废水脱盐时能耗较第 7 页 大，大规模的高氯废水脱盐工程基本上不采用。（3）由于膜表面和膜中离子迁移速度的差异，造成淡水室中的水大量电离成 H+和 OH-带来负载电流，从而在膜表面形成极化现象。电渗析因浓差极化作用将引起以下后果：加大电能消耗，降低电流效率；当水中有钙镁离子时，将很快结垢，增大膜电阻，增加耗电量，降低出水率，缩短膜使用年限；极化严重时，淡水呈酸性。3.1.7 维护特点维护特点（1）必须严格控制进水水质，做好预处理。（2）控制工作电流低于极限电流。（3）定期倒换电极或频繁倒换电极。（4）根据出水率降低情况，定期进行酸洗。（

11、5）对有机污染物进行碱洗或盐碱洗。（6）根据实际水质，控制浓水和极水的排放量。3.1.8 安全环保隐患安全环保隐患（1）电渗析阳极排出的氧气和阴极排出的氢气，积累到一定程度遇明火即发生爆炸。（2）阳极产生的氯气为有害气体，必须保证生产区域通风良好，而且必须安装排气和废气吸收装置。3.2 反渗透技术（反渗透技术（RO）反渗透技术问世 20 年来获得了迅速的发展，不仅在苦咸水除盐、高纯水制备，而且在海水淡化事业中，其发展速度都远第 8 页 远超过了其它各种除盐方法。反渗透装置主要有板框式、管式、卷式和中空纤维式四种。大中型装置多用卷式和中空纤维式，食品工业用板框式和管式，废水处理多用管式和卷式。3

12、.2.1 基本原理基本原理反渗透是以高于渗透压的压力作为推动力，利用选择性膜只能透过水而不能透过溶质的选择透过性，从水体中提取淡水的膜分离过程。3.2.2 工艺流程工艺流程图图 5：反渗透工艺流程图：反渗透工艺流程图3.2.3 主要特点主要特点（1）反渗透为无相变过程，能耗低，每吨淡水耗电 3.0-5.5度；（2）工程投资及造水成本较低；（3）装置紧凑，占地较少，操作简单，维修方便；（4）反渗透的预处理要求严格，反渗透膜需要定期更换，高氯废水温度不宜高于 35 度；第 9 页 （5）反渗透可出去绝大部分有机物、胶体等非电解质物质、可溶性 SiO2胶体硅等不易去除的物质、CO3 2-和 HCO3

13、 -、以及绝大多数悬浮物颗粒和细菌等有机体；3.2.4 使用范围使用范围适合大、中、小型高氯废水及苦咸水淡化。4 工艺技术比较工艺技术比较由于高氯废水脱盐工艺较多，各有特色，并适合不同领域发挥其优势，为了体现各种脱盐工艺的优劣，本方案从能耗、制水成本、前期预处理、脱盐技术参数等方面进行比较，甄选出最佳方案。4.1 能耗能耗从脱盐的直接能耗来说，膜法明显优于单目的的蒸馏法，但不明显优于双目 (热电造水)的蒸馏法。而且由于膜的寿命短（1-3 年） ，换膜费用高，膜本身就反映了能耗。对蒸馏法来说，过程的直接能耗，不同地区不同的行业差别很大，需要进行技术经济比较确定。4.2 制水成本制水成本由于膜的寿

14、命和膜装置的限制，使得膜法在大规模处理高氯废水中仍处于不利地位。因为膜法的制水成本，受膜寿命和装置规模的不利影响超过了低能耗所带来的好处，应根据其处理规模进行经济测算。4.3 高氯废水的预处理高氯废水的预处理第 10 页 进入蒸馏装置的高氯废水无需或简单进行预处理，仅设置高氯废水过滤网即可。而进入膜装置的高氯废水需进行絮凝澄清、过滤氧化和加氯等预处理，处理复杂，投资增大。4.4 技术参数的比较技术参数的比较表表 3：高氯废水脱盐技术参数的比较：高氯废水脱盐技术参数的比较比较项目比较项目反渗透反渗透电渗析电渗析低温多效低温多效多级闪蒸多级闪蒸进水水质（mg/L）300005005000基本无要求基本无要求产品水水质（mg/L）300-50010010005-105-10脱盐率%9570809999操作温度 (