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零排放技術(shù)在煤化工污水處理中的應(yīng)用

　1、概況

　　隨著我國煤化工產(chǎn)業(yè)的不斷推進(jìn)，越來越多的廢水隨之產(chǎn)生，然而到目前為止，很多煤化工企業(yè)的廢水還是以部分回用、部分排放作為廠區(qū)廢水的主要處理途徑。

　　排放的廢水以高含鹽、高堿度和高硬度為主要特征，這部分廢水直接排放河流會(huì)導(dǎo)致局部水域含鹽量增加從而影響當(dāng)?shù)毓喔葪l件、水環(huán)境及土壤環(huán)境。隨著國家環(huán)保政策要求越來越嚴(yán)格，這樣的處理方式已逐漸成為企業(yè)發(fā)展的瓶頸，采用零排放技術(shù)也逐漸發(fā)展成為煤化工廢水處理的必經(jīng)之路。

　　2、高含鹽水的來源及水質(zhì)情況

　　(1)目前煤化工生產(chǎn)過程中，高含鹽水的來源主要來自于化學(xué)水的濃水、循環(huán)水排污水及氣化裝置排出的含離子濃度較高的達(dá)標(biāo)污水。

　　(2)高含鹽水的水質(zhì)。對(duì)大多數(shù)煤化工企業(yè)來說，由于沒有納污水體，企業(yè)一般都最大限度回收利用水資源，多股廢水一般進(jìn)行脫鹽處理。廢水經(jīng)過軟化、過濾、多級(jí)反滲透后，出水一般作為化學(xué)水、循環(huán)水的補(bǔ)水加以利用。反滲透的濃水處理一般采用的辦法是進(jìn)入蒸發(fā)塘。但由于蒸發(fā)塘受地點(diǎn)、氣候影響，不能發(fā)揮最大效能，且嚴(yán)重影響地下水的水質(zhì)。由于反滲透濃水的含鹽量很高，所以進(jìn)行零排放工作勢在必行。高含鹽水經(jīng)過濃縮、蒸發(fā)及結(jié)晶后，出水補(bǔ)充化學(xué)水、循環(huán)水，結(jié)晶鹽分輸送到掩埋場進(jìn)行掩埋。

　　3、高含鹽水一般采用的處理工藝

　　目前國外、國內(nèi)對(duì)高含鹽水的處理一般采用的工藝有：蒸發(fā)塘、多效蒸發(fā)-結(jié)晶、多效閃蒸、單效蒸發(fā)-結(jié)晶，而單效蒸發(fā)-結(jié)晶又分為：降膜蒸發(fā)、噴淋蒸發(fā)、濃縮蒸發(fā)-結(jié)晶等多種形式。目前在國內(nèi)使用主要是降膜蒸發(fā)+結(jié)晶工藝、噴淋蒸發(fā)+結(jié)晶工藝、濃縮蒸發(fā)+結(jié)晶工藝。下面就三種形式的蒸發(fā)+結(jié)晶工藝做一個(gè)簡述。

　　3.1 降膜晶種法(利用蒸汽壓縮機(jī)進(jìn)行升溫、加壓和蒸汽循環(huán))蒸發(fā)器+結(jié)晶工藝

　　3.1.1 蒸發(fā)器工藝描述

　　(1)鹽水蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)基于裝置的進(jìn)水水質(zhì)，一般循環(huán)水排污水、脫鹽水濃水與處理后的達(dá)標(biāo)污水，經(jīng)二至三級(jí)反滲透處理后的濃水，成為蒸發(fā)系統(tǒng)的進(jìn)水。為了防止蒸發(fā)器內(nèi)結(jié)垢，硫酸鈣(鹽種)在濕的蒸發(fā)器表面循環(huán)。通過對(duì)鹽種濃度、鹽種特性和設(shè)備的幾何參數(shù)等設(shè)計(jì)參數(shù)的控制，蒸發(fā)器得以在這種具有嚴(yán)重結(jié)垢傾向的環(huán)境中正常運(yùn)行。在蒸發(fā)器換熱管內(nèi)壁，隨著水從鹽水膜中蒸發(fā)出來，剩余的鹽水濃度達(dá)到過飽和，硫酸鈣、硅酸和其他易結(jié)垢的化合物開始沉積。由于鹽種的存在，開始沉淀的物質(zhì)會(huì)沉積在鹽種晶體表面，促使晶體的生長，而不會(huì)形成新的晶核附著在換熱表面。也就是說硅酸和其他具有結(jié)垢傾向的鹽分會(huì)附著在硫酸鈣晶體表面。這種防止結(jié)垢的機(jī)理叫做“優(yōu)先沉淀”，該理論被實(shí)踐證明能夠有助于保持換熱表面的清潔。鹽種工藝最大程度降低了硫酸鈣的結(jié)垢風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)可以緩解其他化合物如硅酸等產(chǎn)生的結(jié)垢問題。然而有一種鹽分的結(jié)垢不能通過鹽種工藝來預(yù)防，它就是碳酸鈣。因此需要在蒸發(fā)器上游的除氧器中去除CO2來消除碳酸鈣在蒸發(fā)器中結(jié)垢的風(fēng)險(xiǎn)。除添加阻垢劑和氯化鈣(用于幫助引晶)以外，廢水給水pH值還在給水箱中進(jìn)行調(diào)整，之后給水流過一臺(tái)板式換熱器后進(jìn)入除氧器，在這里去除二氧化碳和其他揮發(fā)性物質(zhì)。在此去除二氧化碳可防止當(dāng)給水在蒸發(fā)器中濃縮時(shí)形成碳酸鹽結(jié)垢的可能性。去除氧氣可降低腐蝕。除氧器在一個(gè)略高于蒸發(fā)器鹽水槽中壓力的恒定壓力下運(yùn)行。

　　(2)工藝原理。進(jìn)料廢水進(jìn)入給水箱，在除氣和脫二氧化碳前在這里將pH值調(diào)整到5.5~6.0。酸化的廢水經(jīng)泵流經(jīng)換熱器，在這里將其溫度提高到接近沸點(diǎn)。管子內(nèi)部產(chǎn)生的蒸氣流經(jīng)除霧器，并進(jìn)入蒸氣壓縮機(jī)中。壓縮蒸氣流到傳熱管的外側(cè)。廢水進(jìn)入除氧器與低壓蒸汽逆流接觸，去除水中氧氣和二氧化碳等不可凝氣體。濃鹽水從管子內(nèi)下降，工廠蒸汽或工藝蒸汽的熱量被傳至較冷的鹽水側(cè)，使一部分水蒸發(fā)。當(dāng)工廠蒸氣(工藝蒸汽)釋放熱量時(shí)，其自身冷凝成冷凝液。熱進(jìn)料廢水與鹽水槽中的濃鹽水相混合。濃鹽水從底槽不斷循環(huán)流到傳熱管束頂部的頂部管箱。冷凝液經(jīng)換熱器泵回，并在換熱器中將熱量釋放給新進(jìn)入的進(jìn)料廢水。當(dāng)濃鹽水在傳熱管內(nèi)部以降膜流下并返回到底槽時(shí)，一部分水被蒸發(fā)。少量濃鹽水從鹽水槽排出，以控制鹽水槽中的鹽水濃度，并將進(jìn)一步在結(jié)晶器系統(tǒng)進(jìn)一步處理后最終成為固體鹽分。

　　3.2 反滲透濃縮與臺(tái)風(fēng)蒸發(fā)器

　　反滲透濃縮與臺(tái)風(fēng)蒸發(fā)器是根據(jù)廢水特征，將來水經(jīng)過水質(zhì)水量調(diào)節(jié)后首先進(jìn)入到疊片式過濾器去除廢水中有可能影響膜濃縮的懸浮物，過濾出水進(jìn)入膜濃縮系統(tǒng)進(jìn)行濃縮，濃縮系統(tǒng)分為一級(jí)兩段，總回收率為80%，滲透液可供循環(huán)冷卻用水或制取脫鹽水，濃縮液進(jìn)入臺(tái)風(fēng)蒸發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，實(shí)現(xiàn)水和鹽分的分離，從而實(shí)現(xiàn)含鹽廢水的零排放處理。

　　3.2.1 調(diào)節(jié)預(yù)處理單元

　　調(diào)節(jié)預(yù)處理單元包含調(diào)節(jié)池、疊片式過濾器兩部分。調(diào)節(jié)池——進(jìn)行廢水水質(zhì)水量的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)廢水的均質(zhì)化及均量化。疊片式過濾器—作為膜濃縮段的預(yù)處理單元體的高效分離系統(tǒng)，過濾精度為20μm，操作壓力為1.0疊片式過濾器是由一系列的薄片疊在一起組成的，薄薄的塑料疊片兩邊刻有大量一定微米尺寸的溝槽。一串同種模式的疊片疊壓在特別設(shè)計(jì)的內(nèi)撐上。通過彈簧和液體壓力壓緊時(shí)，疊片之間的溝槽交叉從而制造出擁有一系列獨(dú)特過濾通道的深層過濾單元，這個(gè)過濾單元裝在一個(gè)耐壓耐腐蝕的濾筒中形成過濾器。SPINKLIN自動(dòng)反沖洗過濾器是疊片式過濾器在于它的專利設(shè)計(jì)的內(nèi)撐，一體式內(nèi)撐上有一組彈簧，一個(gè)活塞，和三組反沖噴嘴，他們配合其他控制系統(tǒng)共同作用達(dá)到高效過濾和完全反沖的功效。

　　3.2.2 膜濃縮單元

　　膜濃縮單元包含中間水池、膜堆及其配套系統(tǒng)。中間水池——調(diào)節(jié)水量，為膜濃縮提供穩(wěn)定水量。膜濃縮單元——利用特殊的WLRO膜濃縮系統(tǒng)進(jìn)行廢水回收，回收率為80%以上，可以大大降低蒸發(fā)結(jié)晶單元的處理規(guī)模。廢水經(jīng)過本單元之后濃縮的TDS上升至100000mg/L以上。

　　4、結(jié)論

　　本文對(duì)上述零排放處理工藝進(jìn)行了系統(tǒng)論述、探討和比較。根據(jù)有關(guān)文件介紹和了解，目前我國在煤化工行業(yè)，使用和正準(zhǔn)備使用零排放的企業(yè)越來越多，其主要應(yīng)用上述處理技術(shù)對(duì)高含鹽水進(jìn)行處理，以此最大限度地進(jìn)行水利用，達(dá)到企業(yè)零排放的目的。隨著環(huán)保壓力的越來越大，特別是西北缺水地區(qū)，由于沒有納污水體，對(duì)企業(yè)污染治理必須全方位進(jìn)行，也必須采用零排放技術(shù)。利用上述零排放技術(shù)完全可以避免對(duì)當(dāng)?shù)氐牡叵滤奈廴荆m然目前尚在中國企業(yè)應(yīng)用較少，但在國外使用技術(shù)卻較為成熟。隨著環(huán)保壓力的加大，采用零排放技術(shù)勢在必行，只要企業(yè)克服技術(shù)和投資瓶頸，零排放完全可以在化工行業(yè)、煤化工行業(yè)實(shí)現(xiàn)。

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