含氯溶液中的氯離子對(duì)農(nóng)作物的生長有著嚴(yán)重的危害。高濃度的氯離子會(huì)損害農(nóng)作物的根系,影響根系對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收,導(dǎo)致植株矮小、葉片發(fā)黃、生長緩慢,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致農(nóng)作物死亡。例如,一些靠近工業(yè)排放源的農(nóng)田,由于灌溉水的含氯量過高,農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)都受到了極大的影響。所以,如果用于農(nóng)業(yè)灌溉的水含氯量較高,必須進(jìn)行除氯處理。
對(duì)于高濃度的含氯廢水,可以采用循環(huán)除氯工藝。例如,先將含氯廢水和氯離子吸附劑通入一級(jí)處理罐進(jìn)行混合,然后將一級(jí)處理后的氯離子吸附劑和碳酸鈉溶液通入一級(jí)回收罐進(jìn)行混合煅燒,得到一級(jí)復(fù)原的氯離子吸附劑,再將其用于二級(jí)處理罐進(jìn)一步處理廢水。這種工藝操作相對(duì)簡單,氯離子的去除率可以達(dá)到 97% 以上,而且能夠?qū)崿F(xiàn)氯離子 氯離子濃度>300mg/L時(shí)碳鋼腐蝕加劇。山西數(shù)據(jù)中心除氯除硬系統(tǒng)
強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂(如Amberlite IRA-900)的季銨基團(tuán)(-N?(CH?)?)對(duì)Cl?選擇性系數(shù)達(dá)2.5,交換容量1.8-2.2eq/L。某熱電廠循環(huán)水處理中,樹脂柱在流速20BV/h時(shí)可將Cl?從1500mg/L降至50mg/L,但SO?2?共存時(shí)會(huì)競爭吸附(選擇性比SO?2?:Cl?=9:1)。再生采用5%NaOH溶液,消耗量約為Cl?摩爾量的1.2倍。新型耐氧化樹脂(如接枝聚乙烯亞胺)在余氯10mg/L環(huán)境下使用壽命延長至7年,但交換容量降低15%。實(shí)際運(yùn)行需監(jiān)控樹脂溶脹率,溫度超過40℃會(huì)導(dǎo)致交聯(lián)結(jié)構(gòu)破壞。北京海水淡化除氯除硬氯離子在垢下濃縮,加劇腐蝕。
氯離子與Ca2?、Mg2?等形成的沉積物(如CaCl?·6H?O)會(huì)明顯降低換熱系數(shù)。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)顯示,當(dāng)管壁結(jié)垢厚度達(dá)1mm時(shí),蒸汽機(jī)組熱效率下降8%,相當(dāng)于年多耗標(biāo)煤1500噸(損失¥120萬)。且氯鹽垢層疏松多孔,更難通過常規(guī)化學(xué)清洗去除。
氯離子會(huì)加速橡膠密封材料的老化。EPDM橡膠在Cl?>300mg/L的水中,3年后硬度(Shore A)從60升至75,密封性能完全喪失。某化工廠泵用機(jī)械密封平均壽命從5年縮短至2年,年更換費(fèi)用增加¥80萬。改用氟橡膠雖可改善,但材料成本增加5倍。
通過排放高氯循環(huán)水并補(bǔ)充新水的置換法,在水資源緊張地區(qū)經(jīng)濟(jì)性差。以10000m3/h系統(tǒng)為例,每降低100mg/L Cl?需排放20%水量,年耗水量增加50萬噸。該方法還存在以下問題:1)無法應(yīng)對(duì)突發(fā)性氯污染(如工藝介質(zhì)泄漏);2)排放水可能含有其他污染物,需額外處理;3)頻繁補(bǔ)水導(dǎo)致系統(tǒng)水質(zhì)波動(dòng),影響水處理藥劑效果。某電廠實(shí)踐表明,采用該法后年運(yùn)行成本增加120萬元。
采用強(qiáng)堿陰樹脂處理循環(huán)水時(shí)面臨多重挑戰(zhàn):1)高硬度(Ca2?>500mg/L)會(huì)導(dǎo)致樹脂鈣污染,交換容量半年內(nèi)下降40%;2)再生產(chǎn)生的含鹽廢水(NaCl 8-10%)需專門處理;3)樹脂氧化破裂后釋放季銨基團(tuán)可能形成致病物NDMA。某化工廠運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示,處理Cl?=300mg/L的循環(huán)水時(shí),噸水處理成本達(dá)¥18-22,是其他方法的3-5倍。 電解除氯副產(chǎn)物多,需控制電流密度。
化學(xué)沉淀法處理循環(huán)水時(shí)產(chǎn)生大量含氯污泥。以Ca(OH)?為例,處理Cl?=500mg/L的循環(huán)水時(shí),每噸水產(chǎn)生3.5kg含水率80%的CaCl?污泥。這些污泥因含有重金屬雜質(zhì)被歸類為危廢,專業(yè)處置費(fèi)用高達(dá)¥5000/噸。某電廠采用板框壓濾機(jī)脫水,但濾布因CaCl?吸濕性導(dǎo)致堵塞,每月需更換(成本¥2萬/次)。
活性炭對(duì)循環(huán)水中Cl?的吸附容量普遍低于3mg/g。某石化企業(yè)采用活性炭濾塔處理旁流循環(huán)水(Cl?=200mg/L),運(yùn)行7天后穿透,年消耗炭量達(dá)50噸(成本¥150萬),但出水Cl?降至150mg/L。主要問題包括:1)pH>8時(shí)吸附量下降60%;2)有機(jī)物競爭吸附;3)熱再生導(dǎo)致炭損耗20%。
反滲透除氯能耗高,但效率可達(dá)95%以上。海水淡化除氯設(shè)施
脈沖電解可減少副產(chǎn)物生成。山西數(shù)據(jù)中心除氯除硬系統(tǒng)
通過蒸發(fā)和蒸餾的方法也可以從水或廢水中對(duì)氯離子進(jìn)行去除。在蒸發(fā)過程中,水會(huì)變成蒸汽上升,而氯化物等污染物則會(huì)留在剩余的液體中;蒸餾機(jī)械通過精確地控制溫度等條件,能夠幾乎完全去除水中的氯化物。從蒸發(fā)和蒸餾過程中,可以獲得高純度的餾出物,蒸發(fā)器的維護(hù)需求相對(duì)膜系統(tǒng)來說較少,處理結(jié)果也較為穩(wěn)定。但是,工業(yè)蒸發(fā)器的成本較高,能源消耗也很大,不過新型的 MVR 蒸發(fā)器能夠使能耗減少 70%,在一定程度上緩解了能耗高的問題。山西數(shù)據(jù)中心除氯除硬系統(tǒng)