煤化工高含鹽廢水資源化處理技術(shù)的工程應(yīng)用研究

王蔚悅

摘要：煤化工高含鹽廢水的資源化利用對環(huán)境以及企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。本文綜述了高含鹽廢水的多種處理工藝，同時分析了各種處理技術(shù)的優(yōu)勢和不足。其中，分鹽工藝是處理高含鹽廢水的發(fā)展方向，目前已經(jīng)初步得到應(yīng)用的的分鹽工藝主要有熱法分鹽和納濾分鹽，其應(yīng)用使高鹽廢水達到了近零排放。最后對高含鹽廢水資源化利用技術(shù)的進一步研究與應(yīng)用提出了展望。

關(guān)鍵詞：高效節(jié)能;環(huán)境保護;水處理技術(shù)

1.蒸發(fā)塘處理工藝

蒸發(fā)塘是利用風(fēng)能、太陽能等自然界的力量來對高含鹽廢水進行蒸發(fā)的一種處理方法，這種方法需要考慮地區(qū)的氣候條件，適用于太陽能充足、氣候干燥且蒸發(fā)量大于降雨量的地區(qū)，北方干旱少雨的地區(qū)比較適宜。在合適的氣候和自然條件下，將高鹽水進行自然蒸發(fā)，最終在蒸發(fā)池的池底可以形成礦物鹽的結(jié)晶。

蒸發(fā)塘是最早用于處理煤化工高鹽廢水的一種典型的自然蒸發(fā)處理技術(shù)，它的工藝流程是將高鹽水排入蒸發(fā)塘內(nèi)，高鹽水通過泵進行提升，利用水景噴頭，將水池中的濃水噴射到空中，形成傘狀的水形，這樣可以增加濃水蒸發(fā)的表面積，同時，蒸發(fā)塘內(nèi)還會有蒸汽進行換熱，以此來提高水溫，從而增加蒸發(fā)量。最終得到固體鹽，將鹽從蒸發(fā)塘中取出，送至干鹽池中進行填埋處置。

2.熱蒸發(fā)處理工藝

2.1多效蒸發(fā)

多效蒸發(fā)（MultipleEffectDistillation，簡稱：MED）是指將幾個蒸發(fā)器串聯(lián)運行的蒸發(fā)器操作，使蒸汽熱能得到多次利用，從而可以提高熱能的利用率。系統(tǒng)的設(shè)計原理是水在不同的壓力下其沸點也不同。在多效蒸發(fā)的系統(tǒng)中，加熱蒸汽通過管道進入多效蒸發(fā)系統(tǒng)的第一效，前一效產(chǎn)生的二次蒸汽作為后一效的加熱蒸汽，如此往下，使蒸汽得到循環(huán)利用，以實現(xiàn)節(jié)約能源的效果。

目前得到應(yīng)用的多效蒸發(fā)主要有兩類工藝，為降膜蒸發(fā)和強制循環(huán)蒸發(fā)。降膜蒸發(fā)工藝適用于沒有晶體產(chǎn)生的濃鹽水濃縮工藝，而強制循環(huán)蒸發(fā)在結(jié)晶固體含量30%以下的高濃鹽水濃縮及結(jié)晶工藝中都可以正常運行。

在工業(yè)上處理廢水的應(yīng)用中，為了降低蒸汽的消耗，一般采用的是二效以及其上的多效蒸發(fā)，三效蒸發(fā)利用的較多，工業(yè)中得到應(yīng)用的多效蒸發(fā)器最多效數(shù)為六效。多效蒸發(fā)處理廢水有熱能利用率較高、實際操作中的靈活性高以及成本較低的優(yōu)點。

2.2機械壓縮蒸發(fā)

機械壓縮蒸發(fā)（MechanicalVaporRecompression，簡稱：MVR）是指利用蒸汽壓縮機實現(xiàn)對二次蒸汽的壓縮，將壓縮后的二次蒸汽導(dǎo)入到原系統(tǒng)的熱循環(huán)過程中，以此來實現(xiàn)對高含鹽水的處理。經(jīng)壓縮后的二次蒸汽壓力和溫度升高，二次蒸汽的熱焓也相應(yīng)增加，原本要廢棄的二次蒸汽作為熱源得到了再利用，熱能的利用效率得到有效提高。

機械壓縮蒸發(fā)器是目前國際上比較先進的蒸發(fā)器技術(shù)，在使用的時候僅僅需要輸入很少量的新鮮蒸汽，在機械壓縮蒸發(fā)系統(tǒng)正常運行的過程中，幾乎不需要再進行新鮮生蒸汽的補充，生蒸汽的有效利用率幾乎達到了100%（相當于5-10效蒸發(fā)器的熱效率），這樣就能大幅度減少企業(yè)的運行成本，二次蒸汽的再循環(huán)應(yīng)用也會減少運行過程中產(chǎn)生的廢氣及廢水對環(huán)境造成的污染，而且整個系統(tǒng)占地面積也相對多效蒸發(fā)較小，機械壓縮蒸發(fā)系統(tǒng)在運行時具有自動化程度高，管理也方便的優(yōu)點。

3.膜處理技術(shù)

3.1膜分離技術(shù)

膜分離技術(shù)，它的核心作用是膜的選擇透過性，通過利用膜的這種選擇透過性，可以對目標混合物進行分離、提純以及濃縮。

膜是由無機材料或高分子有機材料制作而成的。在高鹽水處理的應(yīng)用中，膜處理技術(shù)的工作原理是在外力的推動作用下，水中的大分子（無機物、有機物等）物質(zhì)被截留，小分子物質(zhì)（水分子）通過這種多孔薄膜到另一側(cè)，從而將溶液中的物質(zhì)分離出來。膜分離系統(tǒng)是在常溫下進行操作的，其過程簡單便捷，整個系統(tǒng)占地面積也較小，而且具有分離效率高和節(jié)能的優(yōu)點。

現(xiàn)在膜分離技術(shù)已經(jīng)在城市污水、工業(yè)污水的處理中得到很多應(yīng)用，將污水中的水回收利用，使水資源得到重復(fù)利用，膜處理技術(shù)處理污水的工藝簡單，處理效果好，可以減少一部分污水的排放，對環(huán)境保護和水資源的再利用方面有益。

3.2膜蒸餾技術(shù)

膜蒸餾技術(shù)（membranedistillation，簡稱：MD）是將蒸發(fā)與膜分離兩種處理技術(shù)結(jié)合起來的一種新型的水處理技術(shù)。其原理是利用疏水性微孔膜兩側(cè)蒸汽壓差的不同，以此壓差作為推動力，來實現(xiàn)對高鹽水的處理。膜蒸餾具有操作溫度低，壓力低的特點，整個系統(tǒng)在低溫以及常壓條件下進行操作，對設(shè)備要求也較低。

膜蒸餾是一種環(huán)境友好的技術(shù)，對高鹽廢水進行處理后，可以得到高品質(zhì)的產(chǎn)出水，實現(xiàn)了水資源的再利用，在高鹽水的處理方面有良好的應(yīng)用前景。

4.分鹽工藝

4.1熱法分鹽

熱法分鹽的核心為變溫結(jié)晶，變溫結(jié)晶技術(shù)是根據(jù)高鹽廢水中所包含兩種主要無機鹽（Na2SO4和NaCl）的溶解度不同而進行特別設(shè)置的。Na2SO4的溶解度在溫度小于40℃時會隨著溫度的升高而明顯增加，而在40℃以上時溶解度則隨著溫度升高而降低，NaCl的溶解度雖然隨著溫度的升高而略有增加，但是受溫度的影響卻不大。因此，在回收硫酸鈉的時候，采用的是先將高鹽廢水蒸發(fā)濃縮、然后在比較高的溫度下析出Na2SO4晶體，通過控制蒸發(fā)Na2SO4終點的濃度，保證蒸發(fā)終點兩種無機鹽的濃度落在Na2SO4結(jié)晶區(qū)（此時沒有NaCl析出），從而得到純度合格的Na2SO4。蒸發(fā)終點的固液混合物進行離心分離，母液通過冷卻降溫析出混鹽，這樣可以進一步除去液體中殘余的Na2SO4，固液分離后的剩余母液中僅含有微量的Na2SO4，大部分是NaCl，再進行蒸發(fā)就得到純度合格的NaCl。通過第二次控制蒸發(fā)的終點濃度，此時保證蒸發(fā)終點的濃度落在NaCl結(jié)晶區(qū)（此時沒有Na2SO4析出），以上通過兩次控制蒸發(fā)終點的濃度，就可以得到高純度的結(jié)晶鹽Na2SO4和NaCl，蒸發(fā)出來的產(chǎn)品水也可以達到再生水的水質(zhì)要求。

4.2納濾分鹽

納濾分鹽的工藝主要是利用了納濾膜對于二價鹽的選擇性和截留特性，進而實現(xiàn)一價鹽NaCl和二價鹽Na2SO4在高鹽水中的分離。

納濾膜是一種功能性半透膜，允許溶劑分子或者某些小分子物質(zhì)通過，對大分子物質(zhì)進行截留。其對高鹽廢水中的鹽類具有很好的分離效果，高鹽廢水中主要含有Cl-、S042-、Na+、Ca2+等離子，利用納濾膜的半透過特性，實現(xiàn)高鹽水中兩種無機鹽的分離，高含鹽水通過納濾膜的透過液（納濾產(chǎn)水）中主要含有NaCl，Na2SO4則主要存在于納濾濃水中，且兩種過濾液都已經(jīng)被納濾膜進行了濃縮。之后，采取措施對納濾膜透過液和納濾濃水分別進行結(jié)晶處理，最終可以實現(xiàn)氯化鈉和硫酸鈉結(jié)晶鹽的回收。

結(jié)語

傳統(tǒng)的高鹽水“零排放”處理工藝將廢水進行處理后得到產(chǎn)物為固體混鹽和水，水在經(jīng)過檢測后進行回收利用（蒸發(fā)塘除外），對固體混鹽的處置方法只能是根據(jù)相關(guān)條例進行長期儲存或填埋，不能回收利用，造成資源的浪費，而且固體混鹽的存儲和填埋容易對環(huán)境造成二次污染，風(fēng)險很大，可以說混鹽的存在對于企業(yè)和環(huán)境來說是一個很大的負擔。因此煤化工行業(yè)高含鹽廢水處理中，要求企業(yè)提高認識，增加在處理工藝優(yōu)化方面的投入，在掌握處理工藝影響因素的基礎(chǔ)上，采取針對性的優(yōu)化手段與方法，加強現(xiàn)場運行管理，確保高含鹽廢水處理效率的提升。

參考文獻

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