分析煤化工高鹽廢水排放中蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)的應(yīng)用情況

馬倩　潘志鋼　呂彬峰

摘? ?要：對于煤化工生產(chǎn)中的高鹽廢水處理一直都是煤化工企業(yè)的難點(diǎn)所在，主要存在核心技術(shù)缺失、處理成本高以及副產(chǎn)廢鹽難以被回收利用等問題。在我國每年產(chǎn)生的廢水中此類廢水量超過了3億m3，其中副產(chǎn)高鹽危廢就超過了千萬噸，大部分因為沒有得到有效處理所以給環(huán)境帶來了很大的破壞。鑒于此，本文將從煤化工高鹽廢水處理著手，對其中兩種重要的蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)進(jìn)行分析討論，并在此基礎(chǔ)上提出多效蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)主要被用來處理高濃度和高含鹽量的工業(yè)廢水，具有蒸汽耗量低、蒸發(fā)溫度低、濃縮比大、更合理更節(jié)能更高效的優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：煤化工廢水? 高鹽廢水? 蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)? 多效蒸發(fā)結(jié)晶

中圖分類號：X703.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）06（c）-0104-02

1? 煤化工業(yè)廢水分類和高鹽廢水

煤化工業(yè)廢水按照廢水中所含主要污染物化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分類，可分成無機(jī)廢水和有機(jī)廢水，比如礦物加工廢水和電鍍廢水是無機(jī)廢水;食品或石油加工過程中的廢水是有機(jī)廢水。按照工業(yè)企業(yè)產(chǎn)品和加工對象來劃分，可以分成冶金廢水、造紙廢水、煉焦煤氣廢水、化學(xué)肥料廢水等。按照廢水中含有污染物的主要成分來劃分，可以分成酸性廢水、堿性廢水、含鎘廢水、含汞廢水、含油廢水、含硫廢水等。

高鹽廢水指的是總含鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1%以上的廢水，來源主要集中在電力生產(chǎn)、煤化工生產(chǎn)、煉油、冶金和制造生產(chǎn)等行業(yè)中。高鹽廢水有機(jī)物根據(jù)生產(chǎn)過程的不同，其有機(jī)物種類和化學(xué)性質(zhì)也有很大的差別，但是基本上含鹽類物質(zhì)都包含氯離子、硫酸根離子、鈉離子等。高鹽廢水的處理采用的是蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備來進(jìn)行蒸發(fā)濃縮結(jié)晶處理，從而實現(xiàn)中水回收利用、降低能耗的目標(biāo)。

2? 高鹽廢水蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀分析

對于高鹽廢水的蒸發(fā)結(jié)晶處理，其設(shè)備包括多效蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備和機(jī)械熱壓縮蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備。其中多效蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備是將幾個蒸發(fā)器串聯(lián)起來操作，前一級蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽可以作為下一級蒸發(fā)器的加熱熱源，具有進(jìn)水預(yù)處理簡單、溶劑溶質(zhì)分離徹底、應(yīng)用靈活、成本低、熱能利用率高等優(yōu)點(diǎn)。機(jī)械熱壓縮蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備的特點(diǎn)是利用蒸發(fā)器中的二次蒸汽，經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮、壓力、溫度升高后，送到蒸發(fā)器的加熱時作為加熱蒸汽使用，使料液保持持續(xù)沸騰的狀態(tài)，加熱蒸汽成為冷凝成水。充分利用了蒸汽，也回收了潛熱，提高了熱效率，具有降低能耗和減少污染的優(yōu)點(diǎn)。同時該設(shè)備的占地面積較小，自動化程度高。但是和多效結(jié)晶設(shè)備相比，機(jī)械熱壓縮蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備的總造價成本、運(yùn)行成本都高，尤其在廢水沸點(diǎn)隨著濃度上升快時，需要壓縮的溫度升高，壓縮機(jī)電功率提升，其經(jīng)濟(jì)性能會明顯降低。

3? 低溫多效蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)具體應(yīng)用

3.1 低溫多效蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)

多效蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)已發(fā)展到成熟階段，解決了結(jié)垢嚴(yán)重的問題，該技術(shù)主要具有以下幾方面的特點(diǎn)：第一，多效蒸發(fā)傳熱過程是沸騰和冷凝換熱，屬雙側(cè)相變傳熱，所以傳熱系數(shù)較高。在相同溫度范圍內(nèi)，多效蒸發(fā)所用傳熱面積比多級閃蒸所用面積少。第二，多效蒸發(fā)和多級閃蒸相比，其產(chǎn)生淡水過程不用過多依賴含鹽水分吸收的顯熱，潛熱比顯熱要低，所以產(chǎn)生同樣多的淡水，多效蒸發(fā)所需循環(huán)量比多級閃蒸少，且不需要過多的動力消耗。第三，多效蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)在運(yùn)行操作時其彈性較大，負(fù)荷范圍廣泛。

3.2 多效蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)的應(yīng)用原理

多效蒸發(fā)器的種類也有很多，從蒸汽利用角度出發(fā)可分成一效到五效。在工業(yè)生產(chǎn)中，一般為了降低加熱蒸汽消耗的量主要采用二效及其以上的多效蒸發(fā)。多效蒸發(fā)將多組蒸發(fā)器結(jié)合起來，第一效蒸發(fā)采用廠區(qū)蒸汽作為熱源，之后其余效組蒸發(fā)都利用前一級產(chǎn)生的二次蒸汽作為熱源，可明顯降低加熱蒸汽的消耗量。此外，除了最后一效蒸發(fā)器，其余每一級蒸發(fā)所產(chǎn)生的二次蒸汽在后一級的加熱室中作為熱源利用后最后成為冷凝水排出，從而降低了冷卻水的消耗量。在設(shè)計多效蒸發(fā)器時，要考慮系統(tǒng)能耗的整體降低，另外還要考慮到設(shè)備投資和溫差限制等因素。在實際廢水處理中，三效蒸發(fā)器應(yīng)用最多。

3.3 高鹽廢水多效蒸發(fā)工藝流程

含鹽水首先進(jìn)入到冷凝器中預(yù)熱和脫氣，然后分成冷卻水和蒸餾進(jìn)料兩股物流，冷卻水直接排入到河流，另一股則作為蒸餾中的物料。進(jìn)料含鹽水在加入阻垢劑后進(jìn)入到蒸發(fā)器后幾效中，料液被均勻分布到蒸發(fā)器的頂排管上，沿著頂排管以薄膜狀態(tài)向下流動，部分料液吸收管內(nèi)冷凝蒸汽的潛熱而被蒸發(fā)。作為二次蒸汽，在下一效中被冷卻成產(chǎn)品稅，然后進(jìn)入到蒸發(fā)器的下一個效組中，該效組操作運(yùn)行溫度比上一效組溫度高，再經(jīng)過噴淋、蒸發(fā)和冷凝過程，然后將剩余的料液再輸送到下一高溫效組中，在溫度最高的效組中蒸發(fā)結(jié)晶。

3.4 多效蒸發(fā)在高鹽廢水處理中具體應(yīng)用實現(xiàn)

多效蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)可通過濃縮工業(yè)廢水回收有價值的部分，但在實際應(yīng)用中因為冷凝水中帶有低沸點(diǎn)成分的有機(jī)污染物，所以還需要通過優(yōu)化設(shè)計處理工藝來進(jìn)一步去除廢水中的有機(jī)物。第一步，在高鹽廢水預(yù)處理中的應(yīng)用。由于微生物難以在高鹽環(huán)境下生長，所以可將蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)和生化處理技術(shù)結(jié)合起來，蒸發(fā)后所有鹽分基本會留在蒸發(fā)濃液中，大部分冷凝水排出蒸發(fā)系統(tǒng)作進(jìn)一步回收處理。在設(shè)計時采用經(jīng)濟(jì)節(jié)能的三效蒸發(fā)處理原水，一效和二效采用的是降膜換熱器，可獲得較高的換熱效率，第三效采用強(qiáng)制性循環(huán)換熱器，可解決因為加熱介質(zhì)高濃度引起的設(shè)備結(jié)垢問題。在冷凝液經(jīng)過換熱后排入到MBR池中進(jìn)一步生化降解，因為進(jìn)入到降解池的冷凝液中的有機(jī)物大部分是低分子、小分子的易降解有機(jī)物，所以最后出水在經(jīng)過消毒后滿足城市雜用水回收的標(biāo)準(zhǔn)。

第二在無機(jī)鹽分離、濃縮和回收中的應(yīng)用。比如在高鹽高硬度的含油廢水處理中，可采用四效蒸發(fā)器，根據(jù)含油廢水的特點(diǎn)，在預(yù)處理環(huán)節(jié)中國去除污水中的油和懸浮物，避免多效蒸發(fā)器和換熱器被污染或堵塞;對于羧甲基纖維素鈉生產(chǎn)廢水中氯化鈉和的回收，可采用兩效蒸發(fā)器，采用分步蒸發(fā)，在兩次蒸發(fā)中回收氯化鈉和氰基乙酸鈉。

4? 結(jié)語

綜上所述，相比較于兩種蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)，多效蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)具有顯著的優(yōu)勢，不但其操作溫度低，所以可減緩設(shè)備腐蝕和結(jié)垢速度，可充分利用化工廠的低溫廢熱，而且系統(tǒng)運(yùn)行操作的彈性較大、動力消耗量小、系統(tǒng)熱效率高且能保證操作的安全可靠。所以將低溫多效蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)應(yīng)用到煤化工企業(yè)高鹽廢水的處理中，從造價、水質(zhì)處理效果方面都有明顯的優(yōu)勢，可將低溫余熱利用和煉化污水深度處理結(jié)合起來，解決高鹽污水脫鹽難度高、能耗高等問題。

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