如何处理和处置高盐废水

9 November, 2018

高盐废水(工业流程中的含盐废水)的处理方案有诸多选择,基本可以概括为两类:高盐废水处理和高浓废水处置。高盐废水处理涉及使废水脱盐用以再利用,生产浓盐水(减少处置废液的体积)或产生固盐(实现零排放)。高盐废水处置则包括将废水排放到下水道,地表水,回灌井或将废水运送到环保服务提供商。

 

 每种方案的成本和环境影响都因诸多因素而有很大差异。选择高盐废水的解决方案需要仔细考虑相关的排放法规,处理方式的可行性以及处理高盐废水的经济性等。

了解高盐废水的水质

在决定如何处理含盐废水之前,您应该考虑对废水进行化学分析,以了解其基本指标,例如盐度水平(例如,总溶解固体含量),金属污染物和水的结垢性(例如钙和硫酸盐含量)。这有助于评估相关监管法规的要求,以及确定可用方案及其成本。

Water Science Team at Saltworks Technologies Analyzes Sample

如果您最终决定对高盐废水进行处理,分析水化学数据将发挥其最大价值。水的化学组成确定了最适合该特定废水处理过程的技术方案,例如,您应该选择热蒸发系统还是膜系统。该数据可以对项目可行性和经济性进行早期评估,以及确定任何预处理要求,或者确定是否有结垢和污堵风险。

高盐废水的水质分析的另一个优点是它可以让您识别出有益资源回收的可行性。例如,可以从废水中回收“肥料水”。如果废水含有钠和钙镁化合物(硬度),倒极电渗析(EDR)与单价阴离子选择性膜结合,可生产对植物具有高营养作用的高硬度以及低钠浓度的处理水。这种水的土壤吸附率(SAR)低,对农业行业有价值。或者,如果废水主要由钠和氯离子组成,则可以用结晶器处理,以产生可用作道路除冰盐的固盐。与行业专家协作,可以帮助您确定最经济的废水处理方案。

高盐废水处理

在无法排放废水,或者废水处置费用昂贵,以及净水回收很重要的情况下,通常会考虑对废水进行处理。有许多技术可以用来浓缩废水,减少其体积和处置成本,或者生成固盐以实现零排放。 无论您选择何种处理方案,都可产生净水。

膜处理系统

反渗析(RO)是最广泛用于脱盐的膜系统。 反渗析作用将产生净水和更浓缩的浓盐水,通常称为反渗析(RO)浓水。反渗透浓水中溶解盐和化学物质的浓度通常接近结垢极限。如果您使用的是热蒸发系统,这需要进行进一步处理以降低结垢特性,生成浓缩盐水或固盐。或者,您可以考虑使用可在结垢条件下运行的热蒸发系统,例如晶种法蒸发器或者SaltMaker低温蒸发结晶器,以省去预处理的步骤。

 

 如果您的浓废水含有碳氢化合物或有机物,由于其较低的预处理要求,倒极电渗析(EDR)可能比反渗析(RO)更合适。倒极电渗析(EDR)是一种低压系统,它利用施加的电荷促使离子穿过阴离子交换膜。有些EDR系统使用防结垢离子交换膜,例如Saltworks的Flex EDR Organix系统,它可以在废水中存在碳氢化合物和有机物时运行。

热蒸发处理系统

Industrial Evaporator

在考虑使用热蒸发系统前,如能利用低成本膜系统最大化净水回收率,项目经济性更佳。一般来说,热力系统根据其产出的剩余物分为两类:(1)蒸发器:产生浓缩的低容量浓水但不产生固盐; (2)结晶器:浓缩至高于盐饱和度并生产固盐。对于一些高处理量零排放的应用,蒸发器可在结晶器之前对浓水进行预浓缩以产生固盐。对较低处理量的应用,废水可以在膜系统处理后直接送到结晶器处理。

 

浓废残余的最终处置方案对于确定是否增加额外的工艺步骤很重要。如果您有排放浓废的方法,通常不需要进一步处理。蒸发器仅用于减少最终排放的浓水量,减少运送浓水的卡车数量,或者减少回灌井或蒸发池的容量。然而,根据您使用的处理技术,可能需要对固废进行额外处理,才能将固废倒入垃圾填埋场。几乎所有的垃圾填埋场都要求固废通过涂料过滤测试,而有些还需要进行pH值和可浸出金属分析。为了通过涂料过滤测试,固废应该脱水直到没有游离水存在。这则需要离心机,压滤机和/或干燥器来进一步处理由传统结晶器产生的固废,以通过涂料过滤测试。其他结晶器,如SaltMaker蒸发结晶器,则有自己的固盐处理系统,可以产出装袋好的脱水固盐而无需离心机,压滤机或干燥机等。

 

浓缩废水至固盐,会使处理成本进一步增加,因此在实施技术之前,应仔细考虑所有废弃排放和回收再利用方案。

浓废水排放

将废水排放到地表水或者下水道中

如果您的废水符合法规相关要求,将废水排放到临近的水域或下水道通常是最低成本的处理方案。不同地区的排放法规差异很大,或者有时根据具体项目也有差异。

 

法规可以禁止以下任何一项排放:

  • 某些指定成分的浓度超标(例如,金属,盐度或聚合物超出最大限值)
  • 某些指定成分的每日总质量超标
  • 特定属性,如温度和pH值超标
  • 体积流速超标
  • 要求仅在一天中的某些时间排放
Effluent Pipe Discharging Brine into Surface Water

为了符合排放的监管要求,方案之一可以是用其他需要排放的水来稀释浓水。在充分稀释的情况下,这可以使受控指标降低至允许的浓度上限。如果浓水只有一种或两种成分超过排放限值,则应考虑选择性地针对这些成分进行处理或去除。目前有一些低成本的处理方案可用于去除某些组分,例如使用绿砂过滤来除铁。

 

虽然将浓废水直接排放到地表水或下水道中通常是最具成本效益的解决方案,但您需要考虑这对当地环境的影响。 如果没有相关法规做参考,应研究将浓废水排放到当地对动植物族群的潜在影响,这将有助于确定处理方案,以保护生态系统或为即将出台的法规做好准备。

浓废水排放至海洋

Brine Discharge Pipe to the Pacific Ocean from Desalination Plant

正如将废水排放到地表水中,海洋排放是另一种非常具有成本效益的废水排放方案。在加利福尼亚州南部,有一条“盐水线”,允许内陆工厂将废水排放到海洋而不是下水道或地表水。由于海洋天然的高盐度,废水排放的环境风险较低。如果您正在考虑安装废水排放管线,则需要获得许可证。作为许可申请的一部分,监管机构可能会要求进行环境研究,以确定废水温度,pH值,盐密度以及废水和海水之间其他特性差异,以及对当地海洋生态的潜在影响。

回灌井注入浓废水

可以将浓废水注入回灌井以处理废水。这些回灌井安装于地下数千英尺深处,远离供给饮用水源的上层水层。回灌井的可行性取决于地质因素,因此并非所有地区都可以使用。在石油和天然气工业中,废弃的油井通常被转换成这种回灌井。最近,有研究表明地震活动增加与回灌井的使用有关,俄克拉荷马州的地震证实了这一点。由于法规要求较低的注入压力,以最大限度地降低污染上层水层的风险,这使回灌井可以使用的容量降低。此外,一个正常运行的回灌井类似于石油钻探 – 在了解地下地质是否符合您的期望之前,您需要承担风险并投入资金。钻出的回灌井有可能只能接受很小的体积容量,或超过预期能接受更多体积容量。

废水蒸发池

蒸发池是废水向内陆地表水排放的人工解决方案。在合适的气候条件下,水份会蒸发,使您可以向池中排放更多的废水。蒸发池的限制因素之一是它们需要大面积的土地来增加水蒸发的表面积,以及由于动物侵入或未来停用造成的潜在环境责任。如果您需要回收固盐进行处置或再利用,则可能需要多个蒸发池以在盐水蒸发和固盐提取之间切换。在温暖干旱的气候下,蒸发过程发生也较快。您应该考虑安装适当的内衬,防止含有金属的盐水使水中的禽鸟中毒;如果您的项目决定使用蒸发池,应制定使用期限结束后蒸发池终止计划。

 

浓废水可以送到焚化炉,在那里通常会与其他固废混合进行处理。焚化过程将使水分蒸发,废水中的盐则转变为剩余灰分的一部分以做进一步处理。对于可利用土地受限的国家, 焚化方案很受欢迎。

环保服务供应商提供的废水处理方案

有些公司能够提供环保服务来接收废水。这些公司通常会以每加仑为基础进行收费,这些公司将负责浓废水处理。如果附近有这些设施,您应该考虑这个选项,尽管距离和运输成本有可能降低这一方案的成本效益。一旦服务供应商获得废水的所有权,他们将使用自己的设备来对废水进行处理或进行废水的废弃排放。

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