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工业废水含盐量处理反应器堵塞及处理成本

工业废水含盐量浓度高低会造成反应器堵塞,造成处理设备不稳定现象。含盐废水处理工艺流程根据含盐量来制定,较低浓度含盐量利用简单反应器来处理,在废水中加入碱性药剂中和水中酸。而高浓度含盐废水要提高反应器清洗频率来去除含盐量。二者工艺技术区别和处理成本如何,文中将进行详述。
  
  1无盐废水的问题
  

  无盐废水在SCWO工艺中很容易被氧化降解。通常只含C、H、O、N的有机废水不会造成反应器的严重腐蚀,系统可长期运行。处理此类废水不需要特殊的反应器设计。

工业废水含盐量

  
  为了降低含杂原子化合物在氧化过程中生成酸类可导致反应系统低温段出现腐蚀的风险,必须对反应器进行结构改造。一种简单的解决思路由数位研究者提出,即在反应流中加入碱液中和生成的酸。但碳酸盐的沉淀以及超临界温度下的腐蚀问题(见表2)指出了这种方法的风险性。图2为反应器区间内过程温度与pH值的关系图,可行的操作是将碱液引入反应区域的下游。废水与氧化剂可以通过单独的管路引入反应器。
  
  钛合金为构成系统中预热器的最佳材质,因为部分有机物在预热器内即被快速热解、氧化成酸类,普通钢材在高温氧化环境中极易被腐蚀。反应器主体材质因450-600oC的高温应选择耐高温的镍基合金。反应后的废液引入常温的NaOH或KOH碱液中和,形成弱碱性的亚临界水溶液。研究表明超/亚临界温度的梯度变化对腐蚀没有较大影响。由于碱性溶液在超临界温度下具有很强的腐蚀性,引入的碱液必须尽量减少接触超临界温度区域,这可通过缩小反应器与冷却器的横截面积来实现。此外,应确保氧化后的废液呈碱性,含氯化物或溴化物的高温水溶液也会导致严重腐蚀。
  
  工业废水含盐量
  
  图中引入NaOH水溶液中和酸性反应产物的改良型SCWO过程工艺的反应区间与温度、pH关系图
  
  2含盐废水的问题

  
  高浓度含盐废水迟早会导致反应器堵塞,影响设备的稳定运行。此类废水不能通过单一工序有效处理。低含盐废水可通过提高反应系统清洗频率来最大程度降低盐沉淀的影响。此外,图3所示改进工艺可对系统冷却段进行结构改造,达到分离处理水中盐的目的。
  
  SCWO工艺处理含盐废水的理想方案是在系统前端加入如三效蒸发的盐分离工序,但该方案提高了设备投资与运行成本,同时造成了工业污盐的产生。
  
  3含盐废水成本问题

  
  有关成本估算的研究都显示SCWO技术具有很高的经济性。然而,涉及大型SCWO设备的工程案例很少,估算结果大多过分理想且偏差较大。一些研究显示SCWO设备造价大约需要40万元·t-1,运行成本大概在150-200元·t-1。纯氧作为氧化剂被认为是主要的运行成本,研究证明超过5%的过氧量就可满足完全氧化,但一些试点运行研究仍然使用两倍或更高的化学需氧量。从工业化应用经济性角度评价,应杜绝高过氧量的不合理消耗。
  
  另一方面,设备的维修保养频率以及寿命或随地理位置(平原、高原、临海)的不同而出现变化,在某些研究中通常使用工业质保期10年这个假设,但并不存在有效的科学依据证明所选设备材质的长效稳定性。同时,易损的高温高压反应器是否适用于工业标准下每年超过300天的实际运行时间又存在着极大争议,SCWO处理废水过程与从单纯的中间体生成明确产物的化学合成工艺并不相同。
  
  综上所述,反应器应具备以下特点:

  
  (1)尽可能结构简单;
  
  (2)解决或避免腐蚀问题;
  
  (3)解决或回避堵塞问题。
  

  工业废水含盐量处理工艺要制定标准工艺流程,比如SCWO处理标准,制定不同附件废水处理报告,在设备选择时选择轻度改进材料,降低设备的腐蚀。目前废水SCWO的工艺目前尚处理初步阶段,如何改进处理设备给工业废水处理成本降到合适范围,是环保公司是增加企业竞争力首选。


工业废水含盐量处理

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