應(yīng)用于含鹽廢水急冷塔回噴的藥劑研究

張樹文

（山東德魯克集團(tuán)，山東泰安 271208）

2017年我國(guó)工業(yè)廢水排放總量約690億t，其中高鹽廢水產(chǎn)生量占總廢水量的5%，且每年仍以2%的速度增長(zhǎng)[1]。高鹽廢水是指總鹽量大于1%的廢水，主要有工業(yè)含鹽廢水、含鹽生活污水及其他含鹽廢水[2]。隨著近年來經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，部分以犧牲環(huán)境為代價(jià)的工業(yè)污染情況，越來越嚴(yán)重，國(guó)家及民眾對(duì)環(huán)境的關(guān)注點(diǎn)也越來越高，含鹽廢水零排放的呼聲越來越高，政策也不斷被提出或試行。由于工藝技術(shù)的限制，目前處置含鹽廢水主要有反滲透技術(shù)、序批式生物膜反應(yīng)器技術(shù)、電滲透膜分離技術(shù)、耐鹽及嗜鹽菌法及蒸餾法等工藝[2]，但此類處置工藝成本投入大，企業(yè)對(duì)此難以承受。

固廢焚燒系統(tǒng)中，其工藝為“回轉(zhuǎn)窯+二燃室+余熱鍋爐+急冷塔+旋風(fēng)除塵器+干式脫酸塔+布袋除塵器+濕式洗滌塔”[3]，其中急冷塔需噴入工藝水將煙氣溫度由550℃降為200℃左右，以減少二噁英的再生成，目前急冷塔回噴水主要是中水及自來水等經(jīng)處置的水源，而直噴含鹽廢水會(huì)造成急冷塔堵塞，嚴(yán)重的造成停車事故，因此工業(yè)中也鮮有直接回噴使用的案例。

鑒于此類情況急需尋找一種添加劑，防止其在回噴過程中積鹽積垢，但關(guān)于此類藥劑的相關(guān)研究涉及也較少，因此本文希望通過對(duì)各類藥劑的研究梳理，給出一種經(jīng)濟(jì)高效處置藥劑的研究方向，響應(yīng)國(guó)家環(huán)保要求，助力高鹽廢水零排放。

1 機(jī)理研究

含鹽廢水回噴，由于其溫度較高，結(jié)晶鹽蒸發(fā)析出，其與煙氣中的鈣、鎂等離子結(jié)合在一起形成較硬的鹽垢堵塞在急冷塔內(nèi)，在實(shí)際取樣分析中得出的結(jié)論與此相符。

其結(jié)垢分為下面3個(gè)步驟：形成過飽和溶液；生成晶核；晶核成長(zhǎng)，形成晶體。這3個(gè)步驟中有一個(gè)遭到破壞，結(jié)垢過程即被減緩或抑制。添加劑的作用就是有效阻止這些步驟中的一個(gè)或幾個(gè)，以達(dá)到阻鹽目的[4]。

2 藥劑篩選及制備

2.1 藥劑篩選

目前市面鮮有此類藥劑用于加入急冷回噴水的研究，綜合分析及結(jié)合藥劑成本、環(huán)保角度、原料情況等考量，選取某些有機(jī)物作為研究對(duì)象，具體選用乙二醇雙四乙酸、酒石酸、琥珀酸、氮川三乙酸、葡萄糖酸、檸檬酸及其鹽類等化學(xué)物質(zhì)。

2.2 藥劑制備

分別取上述多元羧酸及其鹽類分別配制成3%～5%（w）不同濃度梯度的藥劑，并使用堿性劑調(diào)節(jié)其pH至8～12，如表1所示。

表1 各藥劑原料配比表

2.3 實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地選擇

由于此類實(shí)驗(yàn)?zāi)M較為困難，因此選擇與浙江某危廢處置基地建立合作關(guān)系，利用其有利條件直接開展現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用，其日焚燒量在50～60t，每天產(chǎn)生焚燒廢水45～60t，產(chǎn)生的含鹽廢水鹽含量在12%（w）左右，藥劑添加量參考螯合劑絡(luò)合情況核算[5]，每1%（w）的含鹽量，每噸含鹽廢水添加0.025～0.05kg，具體使用根據(jù)回噴廢水含鹽量及時(shí)調(diào)整加入量。

3 結(jié)果與討論

3.1 無藥劑加入結(jié)果分析

為體現(xiàn)對(duì)比效果，特協(xié)調(diào)廠家回噴一批次含鹽廢水，其中對(duì)回噴廢水進(jìn)行了鹽含量檢測(cè)，其鹽含量為10%（w），觀察急冷塔回噴后效果。開始回噴時(shí)，急冷底部出灰明顯減少，在使用0.5h后發(fā)現(xiàn)急冷已停止出灰，打開急冷塔底部出水孔，發(fā)現(xiàn)塊狀鹽垢已堵塞急冷出灰口，且較大較硬，為防止停車特將含鹽廢水切換至中水回噴，同時(shí)打開急冷人孔觀察，如圖1所示。

圖1 急冷塔回噴鹽水內(nèi)部結(jié)鹽圖

從圖1可以看出直接回噴鹽水，鹽分在急冷塔內(nèi)高溫蒸發(fā)結(jié)晶析出，同時(shí)與其他離子結(jié)合，形成較硬的塊狀結(jié)垢附著在急冷塔內(nèi)部，隨著回噴鹽水量的增加，造成鹽塊越來越大，最終在重力作用下塌落，堵塞急冷出灰口，同時(shí)影響急冷塔內(nèi)部，造成后端煙氣處置不合格，對(duì)企業(yè)運(yùn)行影響較大，直接導(dǎo)致停車事故。

3.2 加入單一藥劑結(jié)果分析

由于藥劑效果不確定，因此每種藥劑及其濃度僅配制一批次回噴量，為保證添加劑與回噴鹽水混合均勻，在加入藥劑的回噴鹽水池內(nèi)攪拌1h以上，保證藥劑混合均勻，且由于不確定藥劑效果，因此加入藥劑首先從高濃度開始，依次類推。

由表1藥劑順序依次使用后，發(fā)現(xiàn)即使藥劑濃度達(dá)到40%，藥劑效果還是不如人意，如圖2所示，含藥劑回噴鹽水，開始時(shí)與未加藥劑效果類似，偶爾有飛灰出現(xiàn)，漸漸無物質(zhì)由急冷塔底下落，在運(yùn)行1h后，出落的飛灰顆粒較大，未達(dá)到理想效果，為防止像未加入藥劑一樣的事故，現(xiàn)場(chǎng)決定暫定回噴加入藥劑的廢水，打開急冷人孔觀察內(nèi)部結(jié)垢嚴(yán)重，如圖3所示。經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)，得出表1單一藥劑使用幾乎無效果，無論單一的多元羧酸或其鹽，其都不能起到作用；由此可以得出由于單一藥劑對(duì)各項(xiàng)陽(yáng)離子的吸附效果有限，可能僅針對(duì)一種陽(yáng)離子吸附效果明顯，由于焚燒物料成分復(fù)雜，含多種離子，使用單一離子無法得到有效的效果。

圖2 使用單一藥劑急冷出灰

圖3 使用單一藥劑急冷塔內(nèi)部圖

3.3 使用兩種藥劑結(jié)果分析

在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整完成以后，使用了兩種藥劑復(fù)核，觀察藥劑效果。在藥劑回噴1h后，急冷塔陸陸續(xù)續(xù)出灰，且出灰量與噴入量也不符合，其出灰情況較未加入藥劑及加入單一藥劑效果有所改善，如圖4所示，加入兩種藥劑及其不同比例情況類似，說明兩種藥劑復(fù)核情況下，藥劑效果有所改善，但仍然達(dá)不到理想的效果，由于每種藥劑針對(duì)的吸附離子不同，所起的效果也不一樣。

圖4 加入兩種藥劑回噴急冷出灰

4 結(jié)束語(yǔ)

由以上試用情況可以看出，單一藥劑的加入對(duì)含鹽廢水的回噴情況改善較差，幾乎沒有效果，不論其濃度高低；兩種藥劑復(fù)核在一起雖起到了一定的效果，但結(jié)果仍不盡人意，但對(duì)于其他多元羧酸類藥劑效果仍有待研究。

每種藥劑的吸附效果不同，可能對(duì)不同的陽(yáng)離子吸附不同，且由于焚燒原料的變化，煙氣中的離子也在隨時(shí)變化，因此單一藥劑的加入或兩種藥劑的加入，對(duì)改善急冷塔積鹽積垢效果有限。