高鹽廢水處理過程中蒸汽冷凝水的回收

邢娟娟

(焦作煤業(yè)(集團(tuán))開元化工有限責(zé)任公司，河南 焦作 454191)

焦作煤業(yè)(集團(tuán))開元化工有限責(zé)任公司(以下簡稱“開元化工”)為延伸產(chǎn)業(yè)鏈，增加企業(yè)抗風(fēng)險(xiǎn)能力，建設(shè)了3萬t/a甘油法環(huán)氧氯丙烷和2萬t/a環(huán)氧樹脂項(xiàng)目，其生產(chǎn)中產(chǎn)生的高鹽有機(jī)廢水含鹽量高、COD含量高，污染嚴(yán)重，因此開元化工采用生物處理的方法處理廢水。但由于廢水中鹽濃度過高，會(huì)對(duì)微生物的生長產(chǎn)生抑制作用，因此，高含鹽有機(jī)廢水在生物處理前，先將廢水中的鹽除去。除鹽技術(shù)是：采用三效蒸發(fā)析鹽工藝得到工業(yè)級(jí)鹽，變廢為寶；同時(shí)，將處理過程中產(chǎn)生的大量蒸汽冷凝水及余熱回收利用，節(jié)約用水和用汽，最終達(dá)到節(jié)能減排，降低生產(chǎn)成本的目的。

1 高鹽廢水的處理及存在的問題

1.1 高鹽廢水的處理

高鹽廢水處理裝置主要包括預(yù)處理、三效蒸發(fā)和精制3個(gè)工序,工藝流程如圖1所示。

圖1 高鹽廢水處理工藝流程圖Fig.1 Process flow of high-salt wastewater treatment

1.2 存在的問題

三效蒸發(fā)器處理高含鹽廢水需要大量的蒸汽，由于原設(shè)計(jì)沒有回收系統(tǒng)，這些蒸汽冷凝后形成的大量冷凝水通過排水溝全部排出，造成大量的熱能以及水資源浪費(fèi)。

2 優(yōu)化措施

2.1 優(yōu)化方案

為節(jié)約水資源, 利用蒸汽廢熱，降低生產(chǎn)成本，開元化工對(duì)高鹽廢水處理過程中產(chǎn)生的冷凝水進(jìn)行了全面回收，方案如下(工藝流程如圖2所示)。

圖2 蒸汽冷凝水回收工藝流程簡圖Fig.2 Process flow of steam condensate recycling

(1)增加1個(gè)60 m3的臥式冷凝水罐，將三效蒸發(fā)器及換熱器的蒸汽冷凝水收集起來，通過熱水泵送到純水站和皂化界區(qū)的Ⅰ、Ⅱ熱水罐。

(2)由Ⅰ熱水罐原僅負(fù)責(zé)供應(yīng)皂化界區(qū)的沖洗熱水，改造為增加供應(yīng)環(huán)氧樹脂、回收鹽和三效蒸發(fā)等界區(qū)的沖洗熱水，代替原設(shè)計(jì)的一次水沖洗。

(3)Ⅱ熱水罐按原設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)供應(yīng)1#～4#皂化反應(yīng)器的反應(yīng)補(bǔ)水。

(4)在生產(chǎn)區(qū)域的空余地方增加2個(gè)60 m3的臥式熱水罐，連接至去純水站的冷凝水管路中，對(duì)外出售民用熱水。

通過增加3個(gè)熱水罐和2臺(tái)熱水泵，與原有的皂化界區(qū)的Ⅰ、Ⅱ熱水罐，通過管道連接成一套蒸汽冷凝水回收閉環(huán)裝置，將廢水三效蒸發(fā)裝置產(chǎn)生的蒸汽冷凝水全部回收，達(dá)到節(jié)能減排、廢熱利用、節(jié)約一次水資源的目的。

2.2 蒸汽冷凝水的回用

2.2.1 蒸汽冷凝水回用到高鹽廢水處理工序

為了將生產(chǎn)中的高鹽有機(jī)廢水中的鹽分離出來，保證污水生化處理的正常運(yùn)行，采用2臺(tái)HR500-NB雙活塞推料離心機(jī)連續(xù)將三效蒸發(fā)濃縮后的鹽漿冷卻后通過離心機(jī)將鹽分離出來，使高鹽有機(jī)廢水達(dá)到污水處理的要求。但由于母液含鹽量高，在鹽處理過程中存在以下問題：①在管道內(nèi)壁受冷結(jié)晶，堵塞管道；②在離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁受冷結(jié)晶，黏附在轉(zhuǎn)鼓和篩網(wǎng)上，造成離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓出現(xiàn)偏重現(xiàn)象，需人力清除內(nèi)壁附著的鹽塊，導(dǎo)致離心機(jī)不能長期穩(wěn)定運(yùn)行而影響生產(chǎn)進(jìn)度；③高鹽廢水中含有少量的環(huán)氧樹脂，由于環(huán)氧樹脂黏性較強(qiáng)，在輸送過程中黏附在離心泵的葉輪上，影響高鹽廢水輸送效率。

原設(shè)計(jì)采用一次水對(duì)管道設(shè)備進(jìn)行沖洗，用水量大、清洗時(shí)間長、效果差?，F(xiàn)利用冷凝水(溫度在60 ℃左右)替代一次水作沖洗水對(duì)鹽漿管道及離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓、濾網(wǎng)進(jìn)行清洗。由于熱水可快速溶解結(jié)晶鹽，將設(shè)備管道沖洗干凈，因此有效避免鹽漿管道中鹽結(jié)晶堵塞管道的事故，提高離心機(jī)設(shè)備分離效率，確保離心機(jī)正常運(yùn)行。

2.2.2 蒸汽冷凝水回用到皂化工序[1]

皂化工序2臺(tái)60 m3熱水罐，原設(shè)計(jì)利用低壓蒸汽將一次水溫度提高到80 ℃，以滿足工藝和設(shè)備、管道沖洗熱水的需要。將廢水三效蒸發(fā)裝置的蒸汽冷凝水收集到冷凝水罐中，利用冷凝水泵將冷凝水送到皂化工序的Ⅰ、Ⅱ熱水罐，替代原80 ℃熱水，滿足生產(chǎn)工藝需求的同時(shí)，減少了一次水和蒸汽的使用。

2.2.3 蒸汽冷凝水回用到循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

原設(shè)計(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備循環(huán)水為一次水，由于當(dāng)?shù)匾淮嗡蠧a2+、Mg2+含量偏高，在使用過程中容易結(jié)垢，堵塞設(shè)備本身自帶冷卻管件及機(jī)械密封，導(dǎo)致機(jī)械密封缺水而燒毀或因水垢進(jìn)入密封面造成密封面磨損漏液，嚴(yán)重影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。開元化工將收集的冷凝水部分冷卻(降至20 ℃左右)后，用作運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備循環(huán)冷卻水；利用閉式循環(huán)泵及循環(huán)管路，通過液位控制系統(tǒng)自動(dòng)補(bǔ)水。改造后不但避免了設(shè)備事故，降低了設(shè)備維修費(fèi)用，同時(shí)降低了一次水的消耗。循環(huán)水工藝流程簡圖如圖3所示。

圖3 循環(huán)水工藝流程簡圖Fig.3 Process flow of circulating water

2.2.4 蒸汽冷凝水回用到純水系統(tǒng)或外賣民用

隨著生產(chǎn)系統(tǒng)穩(wěn)定性逐漸提升，環(huán)氧氯丙烷、環(huán)氧樹脂裝置的運(yùn)行負(fù)荷越來越高，廢水三效蒸發(fā)裝置蒸汽冷凝水量越來越大，除生產(chǎn)回用，仍有富余。開元化工一方面通過管道送到氫氣鍋爐作為鍋爐供水，另一方面外賣民用，有效利用了富余蒸汽冷凝水及余熱。

此項(xiàng)目的改造投用實(shí)現(xiàn)了蒸汽冷凝水的零排放，為公司帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益。

3 經(jīng)濟(jì)效益

3.1 冷凝水回收量

廢水三效蒸發(fā)裝置用汽為低壓飽和蒸汽，壓力為0.4 MPa，平均用汽量為26.11 t/h;年運(yùn)行時(shí)間按8 000 h計(jì)，每年耗費(fèi)蒸汽20.88萬t，可產(chǎn)生約20萬t蒸汽冷凝水。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益核算

按純水12元/t、回收率95%計(jì)算,回收純水的費(fèi)用為：20×12×95%=228(萬元)。

因此，不計(jì)熱能和污水治理費(fèi)用，僅純水一項(xiàng)就節(jié)約228萬元。

4 結(jié)語

高鹽廢水處理過程中的蒸汽冷凝水回收利用裝置運(yùn)行穩(wěn)定，完全實(shí)現(xiàn)了冷凝水零排放及余熱再利用。此項(xiàng)目不但能夠節(jié)約一次蒸汽和水資源，減少污水排放及治理費(fèi)用，而且確保了生產(chǎn)的正常運(yùn)行，提高了設(shè)備工作效率，降低了維修強(qiáng)度，因此，該改造項(xiàng)目具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。