煤化工污水“零排放”工藝技術(shù)研究

程旭

[摘 要]針對我國“多煤少油”的基本國情以及日益嚴峻的環(huán)保問題，為保證國家能源安全，緩解水資源匱乏的局面，減少水污染，“十三五”規(guī)劃中要求合理發(fā)展現(xiàn)代煤化工，注意煤化工對環(huán)境的影響。由于煤化工項目具有耗水量大、生產(chǎn)污水含鹽量高、污水污染嚴重等特點，所以污水深度處理并回用，實現(xiàn)煤化工污水“零排放”就成了亟需解決的問題。本文主要研究的是利用傳統(tǒng)活污泥法去除COD、N、P，利用超濾去除SS、膠體，利用反滲透、正滲透去除硬度、硅酸鹽等離子，最后采用蒸發(fā)結(jié)晶的方式生產(chǎn)出雜鹽，實現(xiàn)零排放。

[關(guān)鍵詞]煤化工；零排放；超濾；反滲透；正滲透；蒸發(fā)結(jié)晶

中圖分類號：V512 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）11-0020-01

隨著煤化工項目的不斷發(fā)展以及日益嚴重的水資源和環(huán)境污染問題，工業(yè)污水的污染已經(jīng)成為我國經(jīng)濟發(fā)展的絆腳石，同時在全球范圍內(nèi)也引起了相關(guān)專家和學者的共同關(guān)注。怎樣平穩(wěn)地過渡--既不傷害生態(tài)環(huán)境，又能發(fā)展工業(yè)，是全球面臨的共同課題。有效的水資源管控和廢水的回收利用是污水零排放的前提和保障。

一、煤化工污水的特點分析

要實現(xiàn)污水回用并實現(xiàn)“零排放”，首先需確定回用水用途以及蒸發(fā)結(jié)晶后鹽的處理辦法，從而確定處理后水質(zhì)、水量等數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上考慮工藝的可行性，以及投資、運行費用及設(shè)備維護等因素，采用最佳的處理方案確保系統(tǒng)高效、穩(wěn)定、可靠運行。

煤化工污水具有成分復(fù)雜且水量較大的特點，一般包括煤氣化污水、循環(huán)水排污、化學水再生水、各裝置生產(chǎn)污水以及生活污水等，其中煤氣化污水具有高COD、高氨氮、含鹽量高（硬度、硅）等特點，也是最難處理的一股水，循環(huán)水排污水及化學水再生水具有含鹽量高（硬度、硅）的特點，各裝置生產(chǎn)污水及生活污水具有高COD的特點。

二、各階段工藝選擇

（一）生化處理階段

由于煤化工污水具有高COD、高氨氮的特點，所以在污水前期處理階段采用傳統(tǒng)生化處理方法去除水中COD和氨氮。并在生化處理的末端增加浸沒式超濾作為去除COD、SS、膠體的最后一個單元，產(chǎn)水可以達到COD<60，氨氮<10，濁度<1的標準，該出水可以達到部分回用。

（二）除鹽階段

化學水再生水與循環(huán)水排污水與浸沒式超濾出水混合可以直接進入除鹽單元。除鹽單元主要包括濃縮單元和結(jié)晶單元。

1、濃縮單元

濃縮單元包括預(yù)處理單元（高密池+砂慮）、反滲透單元、離子交換單元、正滲透單元。

1）預(yù)處理單元

混合水質(zhì)中鈣鎂硬度、懸浮物、膠體等較高，預(yù)處理是通過投加軟化藥劑去除水中的懸浮物、硬度、部分COD及膠體硅。

藥劑軟化法主要是投加化學藥劑（燒堿、石灰、純堿等），通過化學反應(yīng)使鈣鎂離子沉淀析出，從而降低水的硬度。根據(jù)生產(chǎn)廢水水質(zhì)特點（硬度高、堿度低），考慮采用燒堿-純堿軟化法（表1）。

燒堿-純堿軟化法藥劑投加量低，藥劑費用較低，除鎂效果好等優(yōu)點。

2）超濾

預(yù)處理后的水總硬小于60，鈣硬在20左右。隨后進入超濾，進一步去除水中的膠體細菌、大分子有機物等。超濾膜孔徑在1-50nm。

3）反滲透（RO）單元

反滲透是借助于選擇透過性膜的性能，以壓力差為推動力的膜分離技術(shù)，當系統(tǒng)中所加的壓力大于溶液滲透壓時，水分子不斷的透過膜，經(jīng)過產(chǎn)水流道流入中心管，然后在出水端流出，進水中的雜質(zhì)如：離子、有機物、細菌等被截留在膜的進水側(cè)，然后在濃水端流出，從而達到淡水凈化的目的。反滲透的出水濃水進入正滲透，產(chǎn)水可回用。

4）正滲透（FO）單元

FO正滲透技術(shù)，是一項引進技術(shù)，正滲透膜依靠原水和汲取液間的自然滲透壓，使水分子通過滲透膜，從低滲透壓測到高滲透壓測。系統(tǒng)包括：正滲透本體系統(tǒng)、汲取液回收系統(tǒng)、濃水脫氮系統(tǒng)、產(chǎn)水精處理系統(tǒng)。

正滲透技術(shù)主要特點：常溫常壓運行方式、可選用合成材料，濃縮倍率達3～5倍，濃縮液TDS 180000～250000mg/L。

2、蒸發(fā)結(jié)晶單元

選擇兩效結(jié)晶TVR蒸汽再壓縮處理工藝，結(jié)晶干燥系統(tǒng)主要由結(jié)晶器、TVR蒸汽再濃縮、鹽漿脫水、冷凝液換熱、二次蒸汽冷卻等單元組成。

1）兩效結(jié)晶器

兩效蒸發(fā)是將兩個蒸發(fā)器串聯(lián)運行的蒸發(fā)操作，使蒸汽熱能得到多次利用，從而提高熱能的利用率。以兩效蒸發(fā)器為例，第一個蒸發(fā)器（稱為第一效）以生蒸汽作為加熱蒸汽，第二效以前一效的二次蒸汽作為加熱蒸汽，從而可大幅度減少生蒸汽的用量。每一效的二次蒸汽溫度總是低于其加熱蒸汽，故多效蒸發(fā)時各效的操作壓力及溶液沸騰溫度沿蒸汽流動方向依次降低。

兩效蒸發(fā)器的主要特點如下：

i）使用生蒸汽加熱，需要消耗大量蒸汽，相對電能消耗較少；

ii）前一效蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)時所產(chǎn)生的二次蒸汽用作后一效蒸發(fā)器的加熱蒸汽，可節(jié)省一部分的蒸汽使用量；

iii）設(shè)備占地面積較大。

2）熱力蒸汽再壓縮技術(shù)—TVR

根據(jù)熱泵原理，來自沸騰室的蒸汽被加壓到較高壓力，此時，其所對應(yīng)飽和蒸汽相對加熱室的蒸汽溫度更高，蒸汽則可被再次利用，而采用蒸汽噴射壓縮器即可達到要求。根據(jù)其效能特點，使用一臺熱力蒸汽壓縮器所節(jié)約的能源與增加一效蒸發(fā)器所節(jié)約的能源相當。因此目前被較為廣泛地使用，但熱力蒸汽壓縮器的操作需一定數(shù)量的鮮蒸汽，即動力蒸汽，大約可節(jié)能60%。

來自全廠的中低壓蒸汽經(jīng)減溫減壓進入TVR噴射器，與來自一效結(jié)晶器單元的二次蒸汽及冷凝液混合，實現(xiàn)二次蒸汽的再濃縮，之后進入換熱器，提供換熱需要的熱源。

3）鹽漿脫水

來自結(jié)晶器的壓力流鹽漿進入旋流分離器，實現(xiàn)硫酸鈣與鹽漿的分離濃縮，濃縮后的鹽漿直接進入離心脫水機進行脫水，產(chǎn)生的混合固體外運處置。

三、結(jié)論

要達到煤化工污水“零排放”的目的，就必須對污水深度處理回用。煤化工污水量大、水質(zhì)復(fù)雜，其較高的含鹽量利用成熟的反滲透技術(shù)及正滲透技術(shù)處理較為經(jīng)濟可行。再利用蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)將濃鹽水收集填埋，從而實現(xiàn)煤化工污水“零排放”。

參考文獻

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