应用于含盐废水急冷塔回喷的药剂研究

2021-09-27张树文

化工设计通讯 2021年9期

张树文

（山东德鲁克集团，山东泰安 271208）

2017年我国工业废水排放总量约690亿t，其中高盐废水产生量占总废水量的5%，且每年仍以2%的速度增长[1]。高盐废水是指总盐量大于1%的废水，主要有工业含盐废水、含盐生活污水及其他含盐废水[2]。随着近年来经济快速发展，部分以牺牲环境为代价的工业污染情况，越来越严重，国家及民众对环境的关注点也越来越高，含盐废水零排放的呼声越来越高，政策也不断被提出或试行。由于工艺技术的限制，目前处置含盐废水主要有反渗透技术、序批式生物膜反应器技术、电渗透膜分离技术、耐盐及嗜盐菌法及蒸馏法等工艺[2]，但此类处置工艺成本投入大，企业对此难以承受。

固废焚烧系统中，其工艺为“回转窑+二燃室+余热锅炉+急冷塔+旋风除尘器+干式脱酸塔+布袋除尘器+湿式洗涤塔”[3]，其中急冷塔需喷入工艺水将烟气温度由550℃降为200℃左右，以减少二噁英的再生成，目前急冷塔回喷水主要是中水及自来水等经处置的水源，而直喷含盐废水会造成急冷塔堵塞，严重的造成停车事故，因此工业中也鲜有直接回喷使用的案例。

鉴于此类情况急需寻找一种添加剂，防止其在回喷过程中积盐积垢，但关于此类药剂的相关研究涉及也较少，因此本文希望通过对各类药剂的研究梳理，给出一种经济高效处置药剂的研究方向，响应国家环保要求，助力高盐废水零排放。

1 机理研究

含盐废水回喷，由于其温度较高，结晶盐蒸发析出，其与烟气中的钙、镁等离子结合在一起形成较硬的盐垢堵塞在急冷塔内，在实际取样分析中得出的结论与此相符。

其结垢分为下面3个步骤：形成过饱和溶液；生成晶核；晶核成长，形成晶体。这3个步骤中有一个遭到破坏，结垢过程即被减缓或抑制。添加剂的作用就是有效阻止这些步骤中的一个或几个，以达到阻盐目的[4]。

2 药剂筛选及制备

2.1 药剂筛选

目前市面鲜有此类药剂用于加入急冷回喷水的研究，综合分析及结合药剂成本、环保角度、原料情况等考量，选取某些有机物作为研究对象，具体选用乙二醇双四乙酸、酒石酸、琥珀酸、氮川三乙酸、葡萄糖酸、柠檬酸及其盐类等化学物质。

2.2 药剂制备

分别取上述多元羧酸及其盐类分别配制成3%～5%（w）不同浓度梯度的药剂，并使用碱性剂调节其pH至8～12，如表1所示。

表1 各药剂原料配比表

2.3 实验场地选择

由于此类实验模拟较为困难，因此选择与浙江某危废处置基地建立合作关系，利用其有利条件直接开展现场实验应用，其日焚烧量在50～60t，每天产生焚烧废水45～60t，产生的含盐废水盐含量在12%（w）左右，药剂添加量参考螯合剂络合情况核算[5]，每1%（w）的含盐量，每吨含盐废水添加0.025～0.05kg，具体使用根据回喷废水含盐量及时调整加入量。

3 结果与讨论

3.1 无药剂加入结果分析

为体现对比效果，特协调厂家回喷一批次含盐废水，其中对回喷废水进行了盐含量检测，其盐含量为10%（w），观察急冷塔回喷后效果。开始回喷时，急冷底部出灰明显减少，在使用0.5h后发现急冷已停止出灰，打开急冷塔底部出水孔，发现块状盐垢已堵塞急冷出灰口，且较大较硬，为防止停车特将含盐废水切换至中水回喷，同时打开急冷人孔观察，如图1所示。

图1 急冷塔回喷盐水内部结盐图

从图1可以看出直接回喷盐水，盐分在急冷塔内高温蒸发结晶析出，同时与其他离子结合，形成较硬的块状结垢附着在急冷塔内部，随着回喷盐水量的增加，造成盐块越来越大，最终在重力作用下塌落，堵塞急冷出灰口，同时影响急冷塔内部，造成后端烟气处置不合格，对企业运行影响较大，直接导致停车事故。

3.2 加入单一药剂结果分析

由于药剂效果不确定，因此每种药剂及其浓度仅配制一批次回喷量，为保证添加剂与回喷盐水混合均匀，在加入药剂的回喷盐水池内搅拌1h以上，保证药剂混合均匀，且由于不确定药剂效果，因此加入药剂首先从高浓度开始，依次类推。

由表1药剂顺序依次使用后，发现即使药剂浓度达到40%，药剂效果还是不如人意，如图2所示，含药剂回喷盐水，开始时与未加药剂效果类似，偶尔有飞灰出现，渐渐无物质由急冷塔底下落，在运行1h后，出落的飞灰颗粒较大，未达到理想效果，为防止像未加入药剂一样的事故，现场决定暂定回喷加入药剂的废水，打开急冷人孔观察内部结垢严重，如图3所示。经多次实验，得出表1单一药剂使用几乎无效果，无论单一的多元羧酸或其盐，其都不能起到作用；由此可以得出由于单一药剂对各项阳离子的吸附效果有限，可能仅针对一种阳离子吸附效果明显，由于焚烧物料成分复杂，含多种离子，使用单一离子无法得到有效的效果。

图2 使用单一药剂急冷出灰

图3 使用单一药剂急冷塔内部图

3.3 使用两种药剂结果分析

在现场调整完成以后，使用了两种药剂复核，观察药剂效果。在药剂回喷1h后，急冷塔陆陆续续出灰，且出灰量与喷入量也不符合，其出灰情况较未加入药剂及加入单一药剂效果有所改善，如图4所示，加入两种药剂及其不同比例情况类似，说明两种药剂复核情况下，药剂效果有所改善，但仍然达不到理想的效果，由于每种药剂针对的吸附离子不同，所起的效果也不一样。