1.3物化法处理高盐废水工艺研究进展
1.3.1焚烧法
焚烧工艺[15]最为普遍的应用是城市固体废弃物(MSW)的处理以及废水处理后残留的固体物包括机械筛分过滤阶段的沙砾悬浮物以及来自初级和二级沉淀池中的浓缩污泥的处置。高盐高浓度有机废液的焚烧主要用于浓缩废液的最终处置,废液经雾化后被喷入焚烧炉体,废液中的水分受热汽化,有机物经氧化分解最终变成CO2和H2O等小分子物质,是最为彻底的一种处理工艺,它可以减少90%的体积和75%的质量,且可以将热量转化为电力或用于水的加热,焚烧技术的高效性、光谱适用性及对有机物破坏的彻底性,使其较其他方法具有优越性,但在燃料供应紧张的情况下,消耗热能较多。不过对于含有能够燃烧发热的有机物较多的污水,高温焚烧法反而能节约燃料,不失为一种有效方法,此外焚烧法易于实现废水的零排放[17]。早期应用于污水处理的焚烧装置[18]如沸腾造粒法焚烧装置以及高温分解焚烧装置,前者需要通入足够的高温烟道气以保持良好的沸腾状态,且焚烧过程中易造成结块,对水质要求也比较高;后者的工作温度远远高于前者,废热回收过程中的腐蚀作用是一大难题。宋明川等人[19]以高浓度的巴豆醛废水为对象,采用高温焚烧装置,将巴豆醛废液雾化后与辅助燃料和助燃空气在焚烧炉膛内燃烧,并能够有效处理COD浓度为348550mg/L的废水。
耗能是焚烧法在废水处理中应用受限的一大原因。初期,国外废水焚烧炉以重油为燃料,我国自80年代以来致力于研究了以水煤浆和煤炭液化技术替代了重油[20],从而促进了高浓度有机废水焚烧技术的发展。拜耳公司的JanHoller等人[21]将废溶剂用作焚化废水的化石燃料,解决了工业副产品的难处理问题,此外,废水经处理后的出水可以作为焚烧烟气的洗涤液,一定程度上节约了冷却用水。降低能耗的另一个方面是通过添加适当的催化剂提高有机物分解速率,如ChuipingLi等人[22]研究了用于催化焚烧苯的催化剂TiO2/V2O5/WO3可在低温355℃下有效催化焚化99%的苯,显著降低有机物所需的能量。
焚烧法还有一个比较不容忽视的问题就是熔融盐,焚烧过程中低熔点的无机盐沉积会导致传热不均匀。赵劲潮[15]研究了钠盐、钙盐和镁盐等在流化床焚烧炉中迁移规律及分布形式,并通过控制温度解决碱金属盐的沉积问题。
焚烧过程中产生的烟气常会造成二次污染,故烟气的处理受到重视。有相当多的文献[23]涉及了废物燃烧中多环芳烃排放的结果,多环芳烃被视为烟尘的前体,烟尘和多环芳烃的形成受燃料或废物类型,焚烧温度,氧气过量百分比等因素的影响。为了更好的净化焚化产生的烟气,HaigangWang等[24]研究了喷水系统在烟气净化中的作用,发现喷水嘴的设计影响着水在烟气净化塔中存在的状态,液滴尺寸以及水流的速率对烟气组分的吸收有着重要的作用。Jin-DoChung等[25]研究了食品废水焚烧相对于CO和NOx排放特性的优化,实验将食品废水与生活垃圾一起处理,食品废水中的氨作还原剂,可以抑制食品废水焚烧时NOx的产生,研究结果发现CO与NOx之间存在某种权衡关系,且当CO浓度相对较低的情况更容易控制,处理成本更低。
焚烧法中产生的废物焚烧残渣是焚烧工艺中的一个难点[26],适当管理焚烧后的固体残留物,促进焚烧在工业领域的应用,这也是寻求清洁焚烧的一种途径。此外,底灰[27]是焚烧残余物中的重要组分之一,通常底灰有价值的成分包括黑色和有色金属以及矿物质部分,一直有人在研究致力于底灰的重复利用,且已经开发出了几种用于处理焚烧炉底灰的技术。