煤化工高浓盐废水蒸发处理工艺进展

煤化工高浓盐废水蒸发处理工艺进展

安超颖

石家庄筑华建筑工程有限公司河北省050000

摘要：从整个煤化工废水处理工艺的宏观方面考虑，高浓盐废水的处理是决定废水“零排放”的关键一环，而能耗、资源循环、变废为宝及生产经济性的联系和矛盾更是在这一环节有集中体现。抓住煤化工高浓盐废水处理的问题和不足进行优化和改善，对于整个煤化工行业乃至工业发展都具有重要意义。为此，本文主要分析了煤化工高浓盐废水蒸发处理工艺的进展情况，仅供参考。

关键词：煤化工；高浓盐废水；蒸发处理工艺

引言

高浓度含盐煤化工废水的治理研究一直是国内外研究的重点，目前国内外的处理方法主要有传统生物法如生物膜法、活性污泥法等工艺，对废水中的有机质有一定去除效果，可降低废水中COD含量，但不能脱盐，污水毒性还会严重抑制微生物的正常新陈代谢功能，导致生化反应难以进行。为此，本文主要分析了煤化工高浓盐废水蒸发处理工艺。

一、煤化工高浓盐废水概述

煤化工高浓盐废水是来自于煤化工企业废水回用的浓缩排水，这种废水因含盐量过高难以进一步处理也无法直接排放。煤化工含盐废水盐类物质主要来自生产及生活原水、原料煤、生产工艺过程生成水和水处理过程添加的药剂(酸碱中和、絮凝、阻垢、杀菌剂等)。在生产环节中，主要来源于生产过程中煤气洗涤废水、循环水系统排水、除盐水系统排水、回用系统浓水等，有时也包括生化处理后的出水，其特点是成分复杂、含盐量高、有机物含量高。

二、煤化工高浓盐废水蒸发处理工艺进展

目前，高浓盐水分质分盐技术成为攻克煤化工废水“零排放”瓶颈的关键技术，而工业中对高浓盐废水主要采用蒸发结晶法。蒸发结晶技术又分为自然蒸发和机械蒸发，其中机械蒸发又可分为多效蒸发、机械压缩蒸发、多效闪蒸、膜蒸馏等方法。

1、自然蒸发

自然蒸发是指将浓盐废水排入蒸发塘中利用太阳能将废液蒸干，水分及具有挥发性的有机物转为气相，最终得到盐渣的工艺方法。蒸发塘从制盐行业中的日晒盐田演变过来，具有能耗低、操作简单、使用寿命长等优点，在煤化工高浓废水处理工艺中有突出表现。然蒸发塘具有处置成本低、运营维护简单、使用寿命长等优势，但由于其设计尚无规范可循，大多数蒸发塘初始设计容积偏小而实际外排水量过大，甚至部分企业将蒸发塘用作废水缓冲池，导致高浓盐水蒸发效果不佳。此外蒸发塘还存在污染地下水等风险，备受非政府组织(NGO)诟病，新建企业大多不再采用蒸发塘的方案，改为新建暂存池，项目投运后限流返回系统处理异常工况下暂存的污水。

2、机械蒸发

（1）多效蒸发技术(MED)

蒸发是现代化工生产中的主要操作，在高含盐废水的处理中应用广泛，尤其多效蒸发结晶脱盐工艺在处理高含盐废水上效果明显。依据废水成分可使用刮板蒸发器、自然循环器、升、降膜发生器等。实践表明，该处理工艺处理高盐水废水时不仅有效，而且较为可靠。使用多效蒸发结晶脱盐工艺处理废水时，先对废水进行加热处理，使得废水中的溶剂因气化而被去除，同时促进溶质更好的析出，而后利用多效蒸发器进行结晶处理。其中多效蒸发器由多个蒸发器串联而成，处理过程中先将生蒸汽作为一效加热室的热源输送至一效加热室内，当溶液加热处理完成后在一效分离室使生成的二次汽输送至二效加热室进行同样的操作，以此重复这一处理过程。多效蒸发结晶脱盐工艺在实际应用中成功案例非常多，涉及的领域较为广泛，如钠盐浓缩结晶、海水淡化、镁法烟气脱硫等，具有节能、处理速度快、占地面积小等诸多优点，会在煤化工高含盐废水中处理中推广开来。

（2）机械压缩蒸发

机械压缩蒸发（MVR）利用压缩机提高二次蒸汽的品位，循环利用蒸汽提高热能利用率，大大减少了对外界热源的需求，是世界上最先进的蒸发技术之一。虽然MVR投资费用较高，但其耗能低、占地面积小、运行费用低、操作简单、自动化程度高等特点使其在蒸发结晶领域广受青睐，具有很高的实用性能，用于处理高盐废水可以有效避免腐蚀、结垢、起沫等问题。与多效蒸发相比，机械压缩提高了蒸发过程中蒸汽的利用率，废水处理成本可控制在20元/t以下。机械式蒸汽再压缩技术(MVＲ)能耗低，运行费用低，运行平稳，自动化程度高，无需原生蒸气，在废水处理方面具有突出的优势，尤其对废水中含NaCl等容易结晶的高盐溶液处理应用前景好。

（3）多效闪蒸技术(MSF)

闪蒸是指一定温度的溶液在压力突然降低的条件下，部分溶液急骤蒸发的现象。多效闪蒸(multi-stageflashdistillation，MSF)技术是将经过加热的溶液依次在多个压力逐渐降低的闪蒸室中进行蒸发，将蒸汽冷凝而得到淡水的技术。MSF的研究始于20世纪50年代，是由英国学者Ｒ．5．SILVEＲ发明的，这种工艺在降低能耗、防结垢问题方面有较好的效果，目前常运用于海水淡化领域。闪蒸技术的原理是，将废水加热到一定温度后导入压力低于其此温度下应饱和压力的容器(称为闪蒸室)内，此时溶液突然处于过饱和状态并发生闪急蒸馏(简称闪蒸)。产生的蒸汽除沫器除去蒸汽中液滴后再进入凝结器凝结成淡水，同时凝结时放出的热将流过凝结器管束的循环废水加热。闪蒸室、除沫器、凝结器、淡水槽构成闪蒸蒸发器。多级闪蒸为多个闪蒸蒸发器串联工作。多级闪蒸技术成熟、出水量大、淡水品质高、运行成本低、适用范围广、运行稳定，其利用了工厂低品位热能，提高了能源利用率。

3、膜蒸馏

膜蒸馏（MD）技术以疏水微孔膜两侧的气压差为推动力，因受热由液相转化为气相的溶质扩散至膜的冷侧，并冷凝成液相，实现水资源回收和废水浓缩。膜蒸馏技术水回收率高，产水水质好，与MED相比设备成本低。但实际应用中膜蒸馏仍然面临相变潜热遗失、疏水膜润湿漏液、膜干燥及膜污染等问题，而影响了膜蒸馏技术的稳定性，大大增加了运行成本。与大多数膜分离技术一样，膜蒸馏对水质要求较高，对于有机物种类繁多、盐含量高的废水可以尝试采用膜集成工艺进行处理。将膜蒸馏与蒸发结晶结合联用，成功从高盐废水中回收达标盐，并实现了废水循环利用。膜蒸馏技术与热蒸发结晶技术耦合形成的膜蒸馏-结晶工艺如今成为研究热点，该工艺将溶剂蒸发和溶质结晶分隔开，具有良好的封闭性，膜蒸馏装置可以提供较大的传热面积，有效地减少了设备的占地面积。

结语

煤制烯烃、煤制油、煤制天然气等新型煤化工对保障国家能源安全、适度增加油气替代、实现高效清洁利用具有重要意义。现代煤化工产生的未经处理的初级废水，其悬浮固体(SS)和总溶解固体(TDS)可达到500～5000mg/L，氨氮和化学需氧量(COD)浓度相对较低。经处理后所剩高含盐废水接近饱和，其TDS可达80000mg/L以上，已达膜处理的极限，无法达标排放，一般进行蒸发处理。系统分析阐述了煤化工高含盐废水的内涵、以及目前国内外主要采取的4种蒸发处理技术，以供参考。

参考文献

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