零排放技术在煤化工污水处理中的应用展望

摘要：零排放技术在煤化工行业，特别是国外的相关行业中应用相对较多。本文针对我国西北地区嚴重缺水且大多数企业没有纳污水体的特点，重点阐述介绍了利用蒸汽压缩机进行升温、加压和蒸汽循环的降膜晶种蒸发结晶工艺和卧式喷淋降膜蒸发结晶工艺，以及反渗透浓缩与台风蒸发器工艺在国内煤化工行业零排放中的应用设想和展望。

关键词：零排放；煤化工

中图分类号：X131.2文献标识码：A文章编号：2095-672X（2018）05-0109-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.05.065

Abstract： zero emission technology is widely applied in coal chemical industry， especially in related industries abroad. In view of the characteristics of serious water shortage in Northwest China and most of the enterprises that have no sewage water， this paper focuses on the evaporation crystallization process of falling film crystal seed and horizontal spray falling film evaporation crystallization process using steam compressor for heating， pressure and steam circulation， and the process of reverse osmosis concentration and typhoon evaporator in domestic coal chemical industry. The idea and Prospect of the application of zero emission in the industry.

Keywords： Zero emission；coal chemical industry

1 概况

随着我国煤化工产业的不断推进，越来越多的废水随之产生，然而到目前为止，很多煤化工企业的废水还是以部分回用、部分排放作为厂区废水的主要处理途径。

排放的废水以高含盐、高碱度和高硬度为主要特征，这部分废水直接排放河流会导致局部水域含盐量增加从而影响当地灌溉条件、水环境及土壤环境。随着国家环保政策要求越来越严格，这样的处理方式已逐渐成为企业发展的瓶颈，采用零排放技术也逐渐发展成为煤化工废水处理的必经之路。

2 高含盐水的来源及水质情况

（1）目前煤化工生产过程中，高含盐水的来源主要来自于化学水的浓水、循环水排污水及气化装置排出的含离子浓度较高的达标污水。

（2）高含盐水的水质。对大多数煤化工企业来说，由于没有纳污水体，企业一般都最大限度回收利用水资源，多股废水一般进行脱盐处理。废水经过软化、过滤、多级反渗透后，出水一般作为化学水、循环水的补水加以利用。反渗透的浓水处理一般采用的办法是进入蒸发塘。但由于蒸发塘受地点、气候影响，不能发挥最大效能，且严重影响地下水的水质。由于反渗透浓水的含盐量很高，所以进行零排放工作势在必行。高含盐水经过浓缩、蒸发及结晶后，出水补充化学水、循环水，结晶盐分输送到掩埋场进行掩埋。

3 高含盐水一般采用的处理工艺

目前国外、国内对高含盐水的处理一般采用的工艺有：蒸发塘、多效蒸发-结晶、多效闪蒸、单效蒸发-结晶，而单效蒸发-结晶又分为：降膜蒸发、喷淋蒸发、浓缩蒸发-结晶等多种形式。目前在国内使用主要是降膜蒸发+结晶工艺、喷淋蒸发+结晶工艺、浓缩蒸发+结晶工艺。下面就三种形式的蒸发+结晶工艺做一个简述。

3.1 降膜晶种法（利用蒸汽压缩机进行升温、加压和蒸汽循环）蒸发器+结晶工艺

3.1.1 蒸发器工艺描述

（1）盐水蒸发器的设计基于装置的进水水质，一般循环水排污水、脱盐水浓水与处理后的达标污水，经二至三级反渗透处理后的浓水，成为蒸发系统的进水。为了防止蒸发器内结垢，硫酸钙（盐种）在湿的蒸发器表面循环。通过对盐种浓度、盐种特性和设备的几何参数等设计参数的控制，蒸发器得以在这种具有严重结垢倾向的环境中正常运行。在蒸发器换热管内壁，随着水从盐水膜中蒸发出来，剩余的盐水浓度达到过饱和，硫酸钙、硅酸和其他易结垢的化合物开始沉积。由于盐种的存在，开始沉淀的物质会沉积在盐种晶体表面，促使晶体的生长，而不会形成新的晶核附着在换热表面。也就是说硅酸和其他具有结垢倾向的盐分会附着在硫酸钙晶体表面。这种防止结垢的机理叫做“优先沉淀”，该理论被实践证明能够有助于保持换热表面的清洁。盐种工艺最大程度降低了硫酸钙的结垢风险。同时可以缓解其他化合物如硅酸等产生的结垢问题。然而有一种盐分的结垢不能通过盐种工艺来预防，它就是碳酸钙。因此需要在蒸发器上游的除氧器中去除CO2 来消除碳酸钙在蒸发器中结垢的风险。除添加阻垢剂和氯化钙（用于帮助引晶）以外，废水给水 pH 值还在给水箱中进行调整，之后给水流过一台板式换热器后进入除氧器，在这里去除二氧化碳和其他挥发性物质。在此去除二氧化碳可防止当给水在蒸发器中浓缩时形成碳酸盐结垢的可能性。去除氧气可降低腐蚀。除氧器在一个略高于蒸发器盐水槽中压力的恒定压力下运行。

（2）工艺原理。进料废水进入给水箱，在除气和脱二氧化碳前在这里将 pH 值调整到5.5 ～6.0。酸化的废水经泵流经换热器，在这里将其温度提高到接近沸点。管子内部产生的蒸气流经除雾器，并进入蒸气压缩机中。压缩蒸气流到传热管的外侧。废水进入除氧器与低压蒸汽逆流接触，去除水中氧气和二氧化碳等不可凝气体。浓盐水从管子内下降，工厂蒸汽或工艺蒸汽的热量被传至较冷的盐水侧，使一部分水蒸发。当工厂蒸气（工艺蒸汽）释放热量时，其自身冷凝成冷凝液。热进料废水与盐水槽中的浓盐水相混合。浓盐水从底槽不断循环流到传热管束顶部的顶部管箱。冷凝液经换热器泵回，并在换热器中将热量释放给新进入的进料废水。当浓盐水在传热管内部以降膜流下并返回到底槽时，一部分水被蒸发。少量浓盐水从盐水槽排出，以控制盐水槽中的盐水浓度，并将进一步在结晶器系统进一步处理后最终成为固体盐分。

3.2 反渗透浓缩与台风蒸发器

反滲透浓缩与台风蒸发器是根据废水特征，将来水经过水质水量调节后首先进入到叠片式过滤器去除废水中有可能影响膜浓缩的悬浮物，过滤出水进入膜浓缩系统进行浓缩，浓缩系统分为一级两段，总回收率为80%，渗透液可供循环冷却用水或制取脱盐水，浓缩液进入台风蒸发系统进行蒸发结晶，实现水和盐分的分离，从而实现含盐废水的零排放处理。

3.2.1 调节预处理单元

调节预处理单元包含调节池、叠片式过滤器两部分。调节池——进行废水水质水量的调节，实现废水的均质化及均量化。叠片式过滤器—作为膜浓缩段的预处理单元体的高效分离系统，过滤精度为20μm，操作压力为1.0叠片式过滤器是由一系列的薄片叠在一起组成的，薄薄的塑料叠片两边刻有大量一定微米尺寸的沟槽。一串同种模式的叠片叠压在特别设计的内撑上。通过弹簧和液体压力压紧时，叠片之间的沟槽交叉从而制造出拥有一系列独特过滤通道的深层过滤单元，这个过滤单元装在一个耐压耐腐蚀的滤筒中形成过滤器。SPIN KLIN 自动反冲洗过滤器是叠片式过滤器在于它的专利设计的内撑，一体式内撑上有一组弹簧，一个活塞，和三组反冲喷嘴，他们配合其他控制系统共同作用达到高效过滤和完全反冲的功效。

3.2.2 膜浓缩单元

膜浓缩单元包含中间水池、膜堆及其配套系统。中间水池——调节水量，为膜浓缩提供稳定水量。膜浓缩单元——利用特殊的WLRO 膜浓缩系统进行废水回收，回收率为80%以上，可以大大降低蒸发结晶单元的处理规模。废水经过本单元之后浓缩的TDS上升至100000mg/L 以上。

4 结论

本文对上述零排放处理工艺进行了系统论述、探讨和比较。根据有关文件介绍和了解，目前我国在煤化工行业，使用和正准备使用零排放的企业越来越多，其主要应用上述处理技术对高含盐水进行处理，以此最大限度地进行水利用，达到企业零排放的目的。随着环保压力的越来越大，特别是西北缺水地区，由于没有纳污水体，对企业污染治理必须全方位进行，也必须采用零排放技术。利用上述零排放技术完全可以避免对当地的地下水的污染，虽然目前尚在中国企业应用较少，但在国外使用技术却较为成熟。随着环保压力的加大，采用零排放技术势在必行，只要企业克服技术和投资瓶颈，零排放完全可以在化工行业、煤化工行业实现。

参考文献

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[4]杨岸明. 城市污水处理厂曝气节能方法与技术[D].北京工业大学，2012.

收稿日期：2018-04-02

作者简介：郭磊（1989-），男，研究方向为水处理、安全环保管理工作。

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