煤化工濃鹽水零排放處理工藝的應(yīng)用研究

王彩艷 王倩

摘要：我國煤炭資源主要集中在西北地區(qū)，所以我國的煤化工的工程也在該地區(qū)。新型的煤化工對水的需求量非常大，數(shù)據(jù)線數(shù)平均每噸煤轉(zhuǎn)化需要 2. 5 噸的水。但是在西北地區(qū)的資源又十分緊缺。這就要求我們要回收企業(yè)廢水和生活污水。實現(xiàn)水的循環(huán)利用，這就要求我們工業(yè)實現(xiàn)廢水的零排放目標(biāo)。煤化工廢水的處理技術(shù)就是發(fā)展煤化工行業(yè)的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：煤化工廢水;膜濃縮;多效蒸發(fā);濃鹽水零排放

引言

近些年，我國煤化工行業(yè)發(fā)展較快，相應(yīng)也需要消耗大量水資源。煤化工企業(yè)的正常運轉(zhuǎn)需要排放大量廢水，而西北地區(qū)的水環(huán)境容量小，容易對環(huán)境造成嚴(yán)重影響。因此，一些地方相繼頒布了嚴(yán)格的廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。部分水污染嚴(yán)重的敏感流域、區(qū)域和省份甚至不允許工業(yè)企業(yè)廢水排放到地表水體，要求實現(xiàn)廢水零排放。早期煤化工項目高鹽廢水排至蒸發(fā)塘，會對環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重影響，已不符合零排放要求，因此新的“零排放”技術(shù)得以不斷發(fā)展和應(yīng)用。煤化工高鹽廢水“零排放”技術(shù)需綜合應(yīng)用污水處理、膜分離、蒸發(fā)結(jié)晶等物理、化學(xué)、生化等方面的技術(shù)，工藝繁多，各技術(shù)間的有效銜接也存在較大難度，常存在設(shè)計不合理、運行不穩(wěn)定等問題，對用戶產(chǎn)生嚴(yán)重影響。本文介紹了煤化工高鹽廢水零排放各種工藝技術(shù)的原理和工藝流程，尤其是分質(zhì)結(jié)晶鹽技術(shù)，分析了各項技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，指出了未來的發(fā)展方向。

1.濃鹽水特點

我們現(xiàn)在使用的廢水處理技術(shù)，在應(yīng)用的項目上看，工業(yè)廢水的回收率非常低。并且其中的濃鹽水需要處理的量還非常多。煤化工中的濃鹽水具有兩個特點，一個是其中的含鹽量大，另一個特點是有機物濃度高。但濃鹽水的處理技術(shù)要求高，投入的成本大。所以我們一般情況下采用膜濃縮技術(shù)來處理，大幅度的降低濃鹽水量，減輕流程后端處理壓力，減少運行費用的支出。

2.煤化工濃鹽水零排放處理工藝的應(yīng)用研究

2.1有機物的去除

高鹽廢水中有機物成分復(fù)雜，且變化大，很難進行定量分析。因高含鹽量導(dǎo)致其無法直接進入生化系統(tǒng)處理，同時高COD對后續(xù)膜濃縮有污堵?lián)p害作用，也使其無法利用常規(guī)膜系統(tǒng)進行除鹽處理，有機物的存在也影響蒸發(fā)結(jié)晶的效率和結(jié)晶鹽的純度，有些有機物的存在甚至直接決定最終結(jié)晶鹽是產(chǎn)品、固廢還是危廢。因此，預(yù)處理系統(tǒng)有機物去除非常必要。

當(dāng)然，將廢水中有機物去除越徹底越好，也不可能全部去除，將有機物降低在多少范圍與最終產(chǎn)物要求、前后選擇的工藝以及經(jīng)濟性有關(guān)。對于后續(xù)采用反滲透濃縮工藝的，為保證其系統(tǒng)長周期穩(wěn)定運行。建議將有機物控制在200mg/L以下，當(dāng)然也和應(yīng)用的膜的特性有關(guān)，有些耐有機物污染的膜允許進膜有機物會偏高。根據(jù)在運行的煤化工高鹽水蒸發(fā)工程案例看，不考慮結(jié)晶鹽的純度，對于進入蒸發(fā)系統(tǒng)的廢水中有機物COD cr 小于2000mg/L，COD cr 太高需要排放一些母液才能保證系統(tǒng)長周期的穩(wěn)定運行。考慮結(jié)晶鹽的純度COD cr 需小于500mg/L。

混凝沉淀過濾和活性炭吸附是兩種傳統(tǒng)的工藝，特點是工藝簡單、投資和運行費用低，在去除有機物時共同點是截留住有機物，去除率比較有限，最終還需要其他工序?qū)⒂袡C物分離出來，形成固廢或其它狀態(tài)污染物，沒有從根本上降解或氧化掉有機物，甚至在閉環(huán)的零排放系統(tǒng)中有機物可能會長期累積，長久運行最終影響系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

2.2膜濃縮單元

濃鹽水中存在大量膠體、懸浮物以及結(jié)垢的鈣鎂離子，嚴(yán)重影響了膜系統(tǒng)的正常運行。在進入膜濃縮前必須進行預(yù)處理才能保證后續(xù)的穩(wěn)定運行。常規(guī)的濃鹽水預(yù)處理包括混凝沉淀、多介質(zhì)過濾、超濾和離子交換樹脂等方法，現(xiàn)已運行的煤化工項目選用了其中的一種或幾種處理工藝組合，但由于煤化工廢水水質(zhì)波動大，傳統(tǒng)的處理操作方式存在運行效率低、能耗較高、藥劑消耗量大等問題，無法有效降低廢水中的結(jié)垢離子，從而造成了后續(xù)膜組的堵塞，加大了膜組的清洗頻率。

納濾膜濃縮工藝比反滲透分離技術(shù)操作簡單、對能源的消耗小，可以截留多價離子、部分一價離子和分子量為 200～1000 的有機物。該技術(shù)是減小了反滲透膜技術(shù)的脫鹽壓力，并且脫鹽率遠(yuǎn)超其他技術(shù)的平均水平。唯一不足的是需要確定該技術(shù)在濃鹽水處理的有效性。

最近幾年發(fā)展最為迅速的是正滲透技術(shù)。該技術(shù)的原理是半透膜兩側(cè)的滲壓差。讓溶液中的水分子從低離子濃度流一側(cè)流向高離子濃度一側(cè)，溶液中的其他分子和例子無法半透膜，達到目標(biāo)的過程。整個過程能夠?qū)崿F(xiàn)抗污染，水回收率大概在九成以上。如果能夠選擇合適的驅(qū)動液，我們甚至有可能析出鹽，真正的達到廢水零排放的目標(biāo)。并且該技術(shù)的投入和運行成本并不高。

2.3結(jié)晶鹽的處置探討

結(jié)晶雜鹽的成分復(fù)雜，其成分中包含許多有機物，在和水相遇時可以快速的溶解，沒有較好的穩(wěn)定性，所以固化結(jié)晶雜鹽并不是簡單的事情。一般情況下會發(fā)生二次污染的情況，所以我國明確規(guī)定在煤化工項目上使用蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)時，一定要雜鹽的流向，避免造成環(huán)境的污染。我國現(xiàn)有的煤化工項目，在廢水處理時會產(chǎn)生大量的雜鹽，日均的產(chǎn)量大概在一百噸左右。所以大多數(shù)當(dāng)?shù)氐奈U集中處置中心都很難完成處理。另一方面原因就是危廢集中處置中心能夠處理完成，但是煤化工公司也很難承擔(dān)運輸和處置的費用。因為處理每噸的成本在 3000～4000 元之間。通過研究得出結(jié)晶鹽的處理難度很高，費用也很貴。但為了實現(xiàn)廢水零排放的目標(biāo)，我們以后研究的方向要定在結(jié)晶鹽的穩(wěn)定性和無害化以及資源化方面?，F(xiàn)階段一些公司準(zhǔn)備嘗試分鹽技術(shù)，從廢水中得到氯化鈉等一系列的產(chǎn)品，來實現(xiàn)廢水的綜合利用。但是在實驗后發(fā)現(xiàn)煤化工的濃鹽水還有的雜質(zhì)較多，例如油類和有機物等。導(dǎo)致分離后得到的物質(zhì)在質(zhì)量和純度上都不能達到國家規(guī)定工業(yè)級的標(biāo)準(zhǔn)。如果任然繼續(xù)銷售就會形成二次污染，這也是煤化工在發(fā)展時要考慮的重要環(huán)節(jié)。在陽煤太華新材料項目里使用分質(zhì)結(jié)晶的技術(shù)，煤化工濃鹽水分鹽結(jié)晶技術(shù)采用了 “催化氧化（AOP）+ 降膜式蒸發(fā)（MVR）+ 超濾（UF）/納濾（NF）+ 雙效強制循環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶”組合工藝。（1）超濾、納濾工藝系統(tǒng)經(jīng)過中水回用、高效反滲透后得到的濃鹽水有較高濃度的Na +、Cl -、SO2-4、NO-3、SiO 2、COD、分離 NaCl、Na 2 SO 4 難度較大。將 60 m 3 /h 濃鹽水經(jīng)過超濾膜去除 80%左右總硅和部分COD 大分子有機物，納濾實現(xiàn)一價鹽和二價鹽分離。（2）AOP 臭氧催化氧化工藝流程納濾濃水 COD 很高，如帶到后系統(tǒng)，分鹽的色度難以保證，把納濾濃水送入臭氧催化氧化去除 COD，此部分工藝分 3 個主要工藝段，即臭氧預(yù)氧化工藝段、一級臭氧催化氧化工藝段及二級臭氧催化氧化工藝段。（3）氯化鈉蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)納濾產(chǎn)水得到的納濾濾液主要為氯化鈉溶液，其 TDS 為36000 mg/L，送到 MVR 蒸發(fā)器中濃縮后，TDS 達到 215000 mg/L。將 MVR 蒸發(fā)后得到的氯化鈉濃水進行雙效強制循環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶后，經(jīng)離心分離得到氯化鈉結(jié)晶，再經(jīng)干燥后（純度≥98. 5%）包裝作為產(chǎn)品出售。

結(jié)語

對于現(xiàn)代的煤化工水系統(tǒng)，含鹽廢水的處理和利用，主要是對其進行預(yù)處理、深度濃縮以及蒸發(fā)結(jié)晶。在我國煤化工廢水零排放技術(shù)的實現(xiàn)過程當(dāng)中，需要以環(huán)保和節(jié)水為目標(biāo)，進行回收利用實現(xiàn)，對產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)化發(fā)展能帶來相對較大的改觀。在現(xiàn)階段部分處理工藝技術(shù)還處在試驗階段，污水處理的零排放還需要進行技術(shù)性的突破。煤化工項目的含鹽廢水處理需要不斷地實現(xiàn)能耗、物耗節(jié)約，對于企業(yè)的廢水進行不斷的深度優(yōu)化處理。

參考文獻：

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