污水處理技術研究

張鵬娟(陜西時代能源化工有限公司，陜西 榆林 719000)

0 引言

在水源缺少和“零排放”的條件下，對污水排放處理系統(tǒng)進行研究、降低項目水耗及成運成本顯得尤為重要。很多煤化工項目年用水體量大，高達幾千萬方/年。水處理系統(tǒng)復雜，故需從總體上對水系統(tǒng)進行整體規(guī)劃和系統(tǒng)研究。文章以某化工項目為例，分析其污水零排放處理情況。

1 零排放裝置情況

回用水處理系統(tǒng)的來水主要為污水處理出水和清靜廢水組成。清凈廢水主要來自循環(huán)水排污及脫鹽水站排出的濃鹽水。回用水用于循環(huán)水補水，根據(jù)污水質特點和出水要求，將清凈廢水與生產(chǎn)廢水分開處理。

清凈廢水系統(tǒng)規(guī)模2 000 m3/h，生產(chǎn)廢水系統(tǒng)規(guī)模3 200 m3/h?；赜盟饕|指標如表1所示。

表1 回用水主要水質指標

2 技術選擇及方案優(yōu)化

2.1 技術特點比較

2.1.1 濃縮系統(tǒng)

(1)一級濃縮+預處理+濃水超濾＋濃水反滲透。技術特點如下：①技術較為可靠，運行費用低，脫鹽率穩(wěn)定；②超濾對有機物、生物、油等污染物的去除效果有限，易造成反滲透的膜堵塞；③綜合產(chǎn)水率較低；④投資相對較低。

(2)一級濃縮+預處理+濃水納濾+濃水反滲透。技術特點如下：①技術較為可靠，運行費用低，脫鹽率穩(wěn)定；②超濾和納濾的組合可有效去除有機物和微生物等，保證反滲透膜的高效運行，延長反滲透膜使用壽命；③納濾可實現(xiàn)硫酸鈉和氯化鈉的分離，便于后續(xù)的分鹽結晶，但由于納濾分鹽不是很徹底，結晶鹽的純度會受到影響；④綜合產(chǎn)水率較低。

(3)一級濃縮+預處理+濃水超濾+濃水反滲透+DTRO。技術特點如下：①產(chǎn)水率高；②對預處理要求較高；③DTRO產(chǎn)水水質不能達到要求，需再次處理；④高壓DTRO運行存在一定的風險，若采用低壓DTRO則無法完全替代蒸發(fā)器。

(4)一級濃縮+預處理+濃水納濾+濃水反滲透+ED。技術特點如下：①產(chǎn)水率高；②納濾可有效去除有機物和微生物等，保證反滲透膜的高效運行，延長反滲透膜使用壽命；③納濾可實現(xiàn)硫酸鈉和氯化鈉的分離，便于后續(xù)的分鹽結晶，但由于納濾分鹽不是很徹底，結晶鹽的純度會受到影響；④ED的濃水可直接進入結晶系統(tǒng)；⑤ED產(chǎn)水水質不能達到要求，需再次處理；⑥對預處理要求較高；⑦運行費用較高。

2.1.2 蒸發(fā)系統(tǒng)

多效蒸發(fā)[1]：多效蒸發(fā)器是—種高效節(jié)能濃縮裝置，蒸汽耗量低，1 t蒸汽可蒸發(fā)3～5 t水。蒸汽耗量大大低于單效真空蒸發(fā)裝置，所以屬高效節(jié)能設備。多效蒸發(fā)在海水淡化和鹽化工工業(yè)中有較多的應用實例，但在國內(nèi)大型化工項目的污水回用領域暫無應用案例。

機械壓縮蒸發(fā)[2]：機械壓縮蒸發(fā)器的工藝簡單、實用性強，它利用蒸發(fā)器中產(chǎn)生的二次蒸汽，經(jīng)壓縮機壓縮，壓力、溫度升高，熱焓增加，然后送到蒸發(fā)器的加熱室當作加熱蒸汽使用，使料液維持沸騰狀態(tài)，而加熱蒸汽本身則冷凝成水。這樣，原來要廢棄的蒸汽就得到了充分的利用，回收了潛熱，又提高了熱效率，蒸汽一次使用的經(jīng)濟性相當于多效蒸發(fā)的30效，減少了對外部加熱及冷卻資源的需求，降低能耗，減少污染。機械壓縮蒸發(fā)在國內(nèi)外污水回用領域有較多成功的應該案例。

2.1.3 結晶系統(tǒng)

納濾+熱法結晶分鹽技術特點：(1)產(chǎn)生的氯化鈉純度較高；(2)由于部分一價鹽會截留在納濾的濃水側，因此產(chǎn)生的硫酸鈉純度會受到影響；(3)投資和運行成本相對較低。

純熱法結晶分鹽技術特點：(1)純熱法結晶分鹽難度較大，結晶鹽產(chǎn)量和純度較低，混鹽和雜鹽產(chǎn)量較大；(2)投資和運行成本相對較高。

冷法結晶分鹽技術特點：(1)結晶鹽產(chǎn)量和純度較高，混鹽和雜鹽量較少；(2)投資和運行費用相對較低。

2.2 經(jīng)濟比較

生產(chǎn)廢水與清凈廢水分開處理為減少污泥作為危廢的量進行統(tǒng)籌考慮，污水系統(tǒng)膜濃縮系統(tǒng)可作為模塊化集成裝置考慮，考慮污水處理系統(tǒng)應留有足夠的余量，零排放處理規(guī)模按6 000 m3/h進行技術經(jīng)濟性對比分析。

2.2.1 濃縮系統(tǒng)對比

濃縮系統(tǒng)綜合對比情況如表2所示。

表2 濃縮系統(tǒng)綜合對比

2.2.2 蒸發(fā)系統(tǒng)對比

蒸發(fā)系統(tǒng)綜合對比情況如表3所示。

表3 蒸發(fā)系統(tǒng)綜合對比

2.2.3 結晶系統(tǒng)對比

結晶系統(tǒng)綜合對比情況如表4所示。

表4 結晶系統(tǒng)運綜合對比

3 結語

(1)濃縮部分處理技術較為成熟，可選擇空間較大。

(2)如蒸汽量較多，低品位的蒸汽富裕量較大，則對于多效蒸發(fā)器和機械壓縮蒸發(fā)器而言，前者一次性投資較后者略低，但運行費用較后者高，從經(jīng)濟性角度綜合考慮，在項目壽命周期內(nèi)，機械壓縮蒸發(fā)器較多效蒸發(fā)器更為經(jīng)濟。綜合國內(nèi)項目應用業(yè)績，多效蒸發(fā)器更多的應用于海水淡化、鹽鹵蒸發(fā)等項目，在大型化工項目的污水回用領域暫無應用案例；機械壓縮蒸發(fā)器在國外污水回用領域已有較多成功應用案例，在國內(nèi)污水回用領域也已有應用。因此，綜合考慮兩種技術的經(jīng)濟性、應用業(yè)績和技術可靠性，可優(yōu)先推薦機械壓縮蒸發(fā)器作為蒸發(fā)系統(tǒng)的關鍵設備。

(3)優(yōu)先推薦采用納濾+熱法結晶與冷法結晶結合(硫酸鈉冷凍結晶)，不推薦采用純熱法結晶分鹽。