浙能集团伊犁新天煤化工有限责任公司 新疆伊犁 835000
摘要：随着我国经济在快速发展，社会在不断进步，煤化工高盐废水是煤化工装置最终排放的废水，其排水量大、水质复杂。近几年，水处理工艺与化学药剂技术都得到了明显的升级，加上持续更新换代的设备管材，在很大程度上提高了煤化工系统用水的回收率。但即便如此，煤化工系统用水和排水量仍然很大，不但浪费了大量的水资源，还会对水生态造成很大的污染，严重制约煤化工产业的持续发展。这些煤化工行业的用水和排水现状，引起了行业的关注和忧虑，因此怎样实现煤化工高盐废水的“零排放”（资源化利用），其技术研究具有很大实际应用价值。
关键词：高盐废水；综合分盐技术；研究
引言
我国煤炭资源相对丰富，近些年，随着国家西部大开发战略的实施，煤化工行业得到了迅速发展。然而，煤化工行业具有耗煤量大、耗水量大、排污量大等特点，且我国的煤炭资源与水资源呈逆向分布，煤炭资源丰富的西北部地区多为干旱地区，水资源稀缺。因此，水资源的过度使用和破坏是煤化工行业所面临的最严重的环境问题。近年来，一些地方相继颁布了严格的废水排放标准，实现“废水零排放”的目标，已经成为煤化工行业发展的自身需求和外在要求。煤化工高盐废水主要来源于煤气净化过程中煤气洗涤废水、循环水系统排水、除盐水系统排水、回用系统浓水等。目前，通常采用各种组合工艺对高盐废水进行深度处理，从而实现高盐废水的“零排放”目标。
1高盐废水处理现状
现阶段煤化工废水回用处理多采用经高效反渗透、震动膜、电渗析、正渗透等工艺，回用过程产生的高盐废水具有有机物、盐浓度高，处理难度大的特点。国内大唐克旗、新疆庆华、中煤图克、伊犁新天等煤化工项目多采用自然蒸发、机械压缩蒸发、多效蒸发工艺进一步处理高盐废水，产生的混合结晶盐组成复杂难以利用。2016年获得环评批复的煤化工项目多数选择分步结晶技术路线。但目前煤化工高盐废水分步结晶技术处于中试研究阶段，尚需验证经济性和工业实施的可操作性。
2煤化工高盐废水综合分盐技术研究
2.1多效蒸发与结晶装置技术研究
多效蒸发和结晶分离工段是零排放的末尾工段，化工园区高浓度废水经过催化氧化、混凝沉淀、1VFVIF，UF，NC，AOC，RO、活性炭、NF等各脱COD、除SS、去二价离子单元后，进入多效蒸发和结晶分离工段，要最终实现水和溶解盐的完全分离，蒸馏出来的冷凝水去回用水箱，固含量>97%的NaCI（满足日晒工业盐优级）和Na2S04（质量分数95.4%III类一等品），资源得以回用。
2.2分盐结晶工艺
煤化工等高盐废水中分盐结晶过程的分离对象主要是氯化钠和硫酸钠。这是因为废水中的阴离子通常以氯离子和硫酸根离子占绝大多数，一价阳离子则以钠离子为主，二价阳离子经过一系列处理后，也已经在化学软化或离子交换等过程置换成了钠离子。分盐结晶工艺主要有2种思路：一是直接利用废水中不同无机盐的浓度差异和溶解度差异，通过在结晶过程中控制合适的运行温度和浓缩倍数等来实现盐的分离，即通常所说的热法分盐结晶工艺；二是利用氯离子和硫酸根离子的离子半径或电荷特性等的差异，通过膜分离过程在结晶之前实现不同盐之间的分离或富集，再用热法结晶过程得到固体，即膜法分盐结晶工艺。
2.3高盐废水洗煤
国内富煤地区常面临水资源匮乏，非常规水洗煤逐渐得到选煤厂的重视。
传统洗煤厂煤泥水处理需要投加无机电解质凝聚剂，如氯化钙、硫酸铝等，中和或降低煤泥表面的负电，提高煤泥水沉降速度，降低循环水浓度，实现清水洗煤。而煤化工高盐废水盐分组成与洗煤厂常用无机凝聚剂组分相近，这对开展浓盐水洗煤有利。提出新建煤化工园区与煤矿、洗煤厂统一布局，可利用高盐废水作为煤矿、洗煤厂生产水源，实现高盐废水综合利用。煤化工浓盐水可作为洗煤厂洗煤补充水，浓盐水中Ca2+、Mg2+等阳离子改善煤泥水沉降性能。进行浓盐水选煤试验，表明一定浓度的煤化工浓盐水促进煤泥水自由沉降。目前尚无煤化工高盐废水洗煤中试或工程应用报道，工程实施需针对具体煤质与高盐废水水质开展适应性研究，评估高盐废水盐分、有机污染物等对洗煤厂及周围环境的影响。
2.4纳滤浓液高倍浓缩液蒸发系统设计
高浓度盐溶液由进料泵加压后经过二级换热器使物料温度升高至85～90℃，而后进入强制加热器内。强制加热器管内的物料与管外加热蒸汽换热使原料升温至95～100℃，升温后的物料在分离器进行闪蒸蒸发，蒸发产生的水蒸气夹带部分液滴经过旋流除雾器分离形成二次蒸汽。二次蒸汽经压缩机升温后与蒸发器内物料换热，蒸发器内物料持续蒸发。本系统二次蒸汽放出潜热形成冷凝水。冷凝水经汇集后进入换热器与原水换热，利用其余热后排出系统进行回用。由此原料经降膜蒸发和强制循环蒸发被不断蒸发浓缩至盐分饱和，将浓缩后的料液排出蒸发系统，进入硫酸钠稠厚器内，硫酸钠结晶盐在稠厚器下部沉积，下料至离心机内进行固液分离。硫酸钠离心母液（氯化钠25.9%，硫酸钠4.4%，5.9∶1）部分返回强制循环蒸发系统，部分输至氯化钠单效蒸发系统，抽真空以维持蒸发温度40～50℃，低温蒸发结晶氯化钠，氯化钠经离心分离，离心母液（氯化钠24.3%，硫酸钠5.2%，4.7∶1）返回硫酸钠蒸发系统，高温蒸发结晶硫酸钠。硝酸钠在强制循环蒸发系统内不断累积，当硝酸钠浓度累积至15%～20%时，回流母液引起沸点升高，换热效率下降。氯化钠母液罐排出部分母液去往纳滤清液高倍浓缩液蒸发系统，蒸发分离氯化钠和硝酸钠。蒸发过程中控制各组分浓度及比例，偏离共饱和曲线进行蒸发结晶，确保结晶盐纯度为90%～95%。氯化钠和硫酸钠经洗盐后，结晶盐纯度提升至95%以上，产品外运销售，洗盐液返回蒸发系统。工艺设计首先确保各段蒸发量满足，控制母液回流量来控制各部分的盐组分，以维持系统稳定运行。
2.5高盐反渗透装置技术研究
反渗透膜浓缩单元己属于成熟的工艺单元，按照废水“零排放”项目的特点，整体工艺流程需要设置反渗透装置继续将高盐废水浓度提高到70000mg/1左右，以便再通过纳滤分盐后进入后段多效蒸发装置浓缩。现阶段当进水含盐量超过10000}20000mg/1的苦咸水设计反渗透装置时基本没有配备能量回收器，使得后段膜的2.OMPa以上的高压浓水能量造成了浪费，本课题研究设计一套节能型高盐反渗透装置。
2.6电渗析分盐工艺
电渗析分盐工艺采用包含单价选择性阴离子交换膜和普通阳离子交换膜的电渗析系统实现氯化钠和硫酸钠的分离。分盐电渗析膜堆内单价选择性阴离子交换膜与普通阳离子交换膜交替布置。在直流电场作用下，原水中的氯离子和钠离子分别透过单价选择性阴离子交换膜和阳离子交换膜进入浓室，得到氯化钠浓缩液。而淡室中的原水由于氯化钠浓度的降低使得硫酸钠的相对含量增加，氯化钠和硫酸钠由此实现分离。
结语
结晶盐的资源化回收和利用是我国煤化工等行业高盐废水零排放处理技术发展的趋势，而分盐结晶工艺则是实现这一目标的技术基础。热法分盐结晶工艺相对成熟，但结晶盐产品的品质和回收率略低。膜法分盐结晶工艺对原水组分波动的适应性更强，与热法分盐结晶工艺联用后可以有效提升结晶盐产品的品质和回收率。
参考文献：
[1］童莉，周学双，段飞舟，等．我国现代煤化工面临的环境问题及对策建议［J］．环境保护，2014，42（7）：45－47．
［2］梁睿，李继文，吕巍，等．现代煤化工行业环境准入与发展建议［J］．环境影响评价，2017，39（2）：5－8．