1、概況
隨著(zhù)我國煤化工產(chǎn)業(yè)的不斷推進(jìn)，越來(lái)越多的廢水隨之產(chǎn)生，然而到目前為止，很多煤化工企業(yè)的廢水還是以部分回用、部分排放作為廠(chǎng)區廢水的主要處理途徑。
排放的廢水以高含鹽、高堿度和高硬度為主要特征，這部分廢水直接排放河流會(huì )導致局部水域含鹽量增加從而影響當地灌溉條件、水環(huán)境及土壤環(huán)境。隨著(zhù)國家環(huán)保政策要求越來(lái)越嚴格，這樣的處理方式已逐漸成為企業(yè)發(fā)展的瓶頸，采用零排放技術(shù)也逐漸發(fā)展成為煤化工廢水處理的必經(jīng)之路。
2、高含鹽水的來(lái)源及水質(zhì)情況
(1)目前煤化工生產(chǎn)過(guò)程中，高含鹽水的來(lái)源主要來(lái)自于化學(xué)水的濃水、循環(huán)水排污水及氣化裝置排出的含離子濃度較高的達標污水。
(2)高含鹽水的水質(zhì)。對大多數煤化工企業(yè)來(lái)說(shuō)，由于沒(méi)有納污水體，企業(yè)一般都最大限度回收利用水資源，多股廢水一般進(jìn)行脫鹽處理。廢水經(jīng)過(guò)軟化、過(guò)濾、多級反滲透后，出水一般作為化學(xué)水、循環(huán)水的補水加以利用。反滲透的濃水處理一般采用的辦法是進(jìn)入蒸發(fā)塘。但由于蒸發(fā)塘受地點(diǎn)、氣候影響，不能發(fā)揮最大效能，且嚴重影響地下水的水質(zhì)。由于反滲透濃水的含鹽量很高，所以進(jìn)行零排放工作勢在必行。高含鹽水經(jīng)過(guò)濃縮、蒸發(fā)及結晶后，出水補充化學(xué)水、循環(huán)水，結晶鹽分輸送到掩埋場(chǎng)進(jìn)行掩埋。
3、高含鹽水一般采用的處理工藝
目前國外、國內對高含鹽水的處理一般采用的工藝有：蒸發(fā)塘、多效蒸發(fā)-結晶、多效閃蒸、單效蒸發(fā)-結晶，而單效蒸發(fā)-結晶又分為：降膜蒸發(fā)、噴淋蒸發(fā)、濃縮蒸發(fā)-結晶等多種形式。目前在國內使用主要是降膜蒸發(fā)+結晶工藝、噴淋蒸發(fā)+結晶工藝、濃縮蒸發(fā)+結晶工藝。下面就三種形式的蒸發(fā)+結晶工藝做一個(gè)簡(jiǎn)述。
3.1 降膜晶種法(利用蒸汽壓縮機進(jìn)行升溫、加壓和蒸汽循環(huán))蒸發(fā)器+結晶工藝
3.1.1 蒸發(fā)器工藝描述
(1)鹽水蒸發(fā)器的設計基于裝置的進(jìn)水水質(zhì)，一般循環(huán)水排污水、脫鹽水濃水與處理后的達標污水，經(jīng)二至三級反滲透處理后的濃水，成為蒸發(fā)系統的進(jìn)水。為了防止蒸發(fā)器內結垢，硫酸鈣(鹽種)在濕的蒸發(fā)器表面循環(huán)。通過(guò)對鹽種濃度、鹽種特性和設備的幾何參數等設計參數的控制，蒸發(fā)器得以在這種具有嚴重結垢傾向的環(huán)境中正常運行。在蒸發(fā)器換熱管內壁，隨著(zhù)水從鹽水膜中蒸發(fā)出來(lái)，剩余的鹽水濃度達到過(guò)飽和，硫酸鈣、硅酸和其他易結垢的化合物開(kāi)始沉積。由于鹽種的存在，開(kāi)始沉淀的物質(zhì)會(huì )沉積在鹽種晶體表面，促使晶體的生長(cháng)，而不會(huì )形成新的晶核附著(zhù)在換熱表面。也就是說(shuō)硅酸和其他具有結垢傾向的鹽分會(huì )附著(zhù)在硫酸鈣晶體表面。這種防止結垢的機理叫做“優(yōu)先沉淀”，該理論被實(shí)踐證明能夠有助于保持換熱表面的清潔。鹽種工藝最大程度降低了硫酸鈣的結垢風(fēng)險。同時(shí)可以緩解其他化合物如硅酸等產(chǎn)生的結垢問(wèn)題。然而有一種鹽分的結垢不能通過(guò)鹽種工藝來(lái)預防，它就是碳酸鈣。因此需要在蒸發(fā)器上游的除氧器中去除CO2來(lái)消除碳酸鈣在蒸發(fā)器中結垢的風(fēng)險。除添加阻垢劑和氯化鈣(用于幫助引晶)以外，廢水給水pH值還在給水箱中進(jìn)行調整，之后給水流過(guò)一臺板式換熱器后進(jìn)入除氧器，在這里去除二氧化碳和其他揮發(fā)性物質(zhì)。在此去除二氧化碳可防止當給水在蒸發(fā)器中濃縮時(shí)形成碳酸鹽結垢的可能性。去除氧氣可降低腐蝕。除氧器在一個(gè)略高于蒸發(fā)器鹽水槽中壓力的恒定壓力下運行。
(2)工藝原理。進(jìn)料廢水進(jìn)入給水箱，在除氣和脫二氧化碳前在這里將pH值調整到5.5~6.0。酸化的廢水經(jīng)泵流經(jīng)換熱器，在這里將其溫度提高到接近沸點(diǎn)。管子內部產(chǎn)生的蒸氣流經(jīng)除霧器，并進(jìn)入蒸氣壓縮機中。壓縮蒸氣流到傳熱管的外側。廢水進(jìn)入除氧器與低壓蒸汽逆流接觸，去除水中氧氣和二氧化碳等不可凝氣體。濃鹽水從管子內下降，工廠(chǎng)蒸汽或工藝蒸汽的熱量被傳至較冷的鹽水側，使一部分水蒸發(fā)。當工廠(chǎng)蒸氣(工藝蒸汽)釋放熱量時(shí)，其自身冷凝成冷凝液。熱進(jìn)料廢水與鹽水槽中的濃鹽水相混合。濃鹽水從底槽不斷循環(huán)流到傳熱管束頂部的頂部管箱。冷凝液經(jīng)換熱器泵回，并在換熱器中將熱量釋放給新進(jìn)入的進(jìn)料廢水。當濃鹽水在傳熱管內部以降膜流下并返回到底槽時(shí)，一部分水被蒸發(fā)。少量濃鹽水從鹽水槽排出，以控制鹽水槽中的鹽水濃度，并將進(jìn)一步在結晶器系統進(jìn)一步處理后最終成為固體鹽分。
3.2 反滲透濃縮與臺風(fēng)蒸發(fā)器
反滲透濃縮與臺風(fēng)蒸發(fā)器是根據廢水特征，將來(lái)水經(jīng)過(guò)水質(zhì)水量調節后首先進(jìn)入到疊片式過(guò)濾器去除廢水中有可能影響膜濃縮的懸浮物，過(guò)濾出水進(jìn)入膜濃縮系統進(jìn)行濃縮，濃縮系統分為一級兩段，總回收率為80%，滲透液可供循環(huán)冷卻用水或制取脫鹽水，濃縮液進(jìn)入臺風(fēng)蒸發(fā)系統進(jìn)行蒸發(fā)結晶，實(shí)現水和鹽分的分離，從而實(shí)現含鹽廢水的零排放處理。
3.2.1 調節預處理單元
調節預處理單元包含調節池、疊片式過(guò)濾器兩部分。調節池——進(jìn)行廢水水質(zhì)水量的調節，實(shí)現廢水的均質(zhì)化及均量化。疊片式過(guò)濾器—作為膜濃縮段的預處理單元體的高效分離系統，過(guò)濾精度為20μm，操作壓力為1.0疊片式過(guò)濾器是由一系列的薄片疊在一起組成的，薄薄的塑料疊片兩邊刻有大量一定微米尺寸的溝槽。一串同種模式的疊片疊壓在特別設計的內撐上。通過(guò)彈簧和液體壓力壓緊時(shí)，疊片之間的溝槽交叉從而制造出擁有一系列獨特過(guò)濾通道的深層過(guò)濾單元，這個(gè)過(guò)濾單元裝在一個(gè)耐壓耐腐蝕的濾筒中形成過(guò)濾器。SPINKLIN自動(dòng)反沖洗過(guò)濾器是疊片式過(guò)濾器在于它的專(zhuān)利設計的內撐，一體式內撐上有一組彈簧，一個(gè)活塞，和三組反沖噴嘴，他們配合其他控制系統共同作用達到高效過(guò)濾和完全反沖的功效。
3.2.2 膜濃縮單元
膜濃縮單元包含中間水池、膜堆及其配套系統。中間水池——調節水量，為膜濃縮提供穩定水量。膜濃縮單元——利用特殊的WLRO膜濃縮系統進(jìn)行廢水回收，回收率為80%以上，可以大大降低蒸發(fā)結晶單元的處理規模。廢水經(jīng)過(guò)本單元之后濃縮的TDS上升至100000mg/L以上。
4、結論
本文對上述零排放處理工藝進(jìn)行了系統論述、探討和比較。根據有關(guān)文件介紹和了解，目前我國在煤化工行業(yè)，使用和正準備使用零排放的企業(yè)越來(lái)越多，其主要應用上述處理技術(shù)對高含鹽水進(jìn)行處理，以此最大限度地進(jìn)行水利用，達到企業(yè)零排放的目的。隨著(zhù)環(huán)保壓力的越來(lái)越大，特別是西北缺水地區，由于沒(méi)有納污水體，對企業(yè)污染治理必須全方位進(jìn)行，也必須采用零排放技術(shù)。利用上述零排放技術(shù)完全可以避免對當地的地下水的污染，雖然目前尚在中國企業(yè)應用較少，但在國外使用技術(shù)卻較為成熟。隨著(zhù)環(huán)保壓力的加大，采用零排放技術(shù)勢在必行，只要企業(yè)克服技術(shù)和投資瓶頸，零排放完全可以在化工行業(yè)、煤化工行業(yè)實(shí)現。(來(lái)源：中天合創(chuàng )能源有限責任公司)
