王文帅
大唐内蒙古多伦煤化工有限责任公司 内蒙古锡林浩特市 027300
摘要：对于煤化工生产过程中面临的水资源紧缺及末端浓盐水处理难度大的技术难题，选取了膜浓缩单元、蒸发预处理单元和蒸发结晶单元作为浓盐水零排放的处理工艺。结果表明，浓盐水经过上述系统处理后可实现水的达标回用，产出的结晶盐满足国家工业盐标准，实现了资源化利用，处理效果良好，可为其他浓盐水零排放处理项目提供参考。
关键词：煤化工废水；膜浓缩；多效蒸发；浓盐水零排放；
前言
现阶段我国呈现"富煤、缺油、少气"的能源结构，这种能源格局决定了煤化工的发展方向以煤制油和煤制气为代表，以满足日益增长的能源需求，减缓对外石油、天然气资源的依赖。煤和水是发展新型煤化工产业的两大资源要素，但我国煤炭资源和水资源总体呈逆向分布，煤炭资源主导着煤化工产业的布局，而大部分煤炭基地建设于水资源缺乏地区，同时也面临着地表水环境容量有限的问题，有些地区甚至没有纳污水体，这使得水资源的配置问题在产业发展中更为突出。因此，在煤化工企业推广和开发废水零排放技术是水资源高效利用的必然要求。
废水零排放作为一项系统工程，一是要采用节水工艺等措施提高水利用效率，降低生产水耗，同时尽可能提高废水回用率，从而最大限度利用水资源;二是采用高效的水处理技术，处理高浓度有机废水及含盐废水，将无法利用的高盐废水浓缩为固体或浓缩液，不再以废水的形式外排至自然水体。目前不少建设和规划中的煤化工项目里都有考虑实施废水"零排放"方案，但缺少真正做到废水零排放的煤化工企业，而已运行的煤化工项目中针对含盐废水的处理存在两大核心问题，一是膜浓缩和热浓缩的污堵问题和设备腐蚀问题，二是整个系统盐平衡的优化问题，造成了运行效果的不理想，存在故障率较高、在线时间短、结晶盐资源化困难、杂盐处置难度大、费用高等问题，因此末端浓盐水的妥善处理正是真正实现煤化工废水零排放的关键技术和难点，亟需在技术源头上寻求突破，以解决困扰煤化工发展的环境制约。
一、概述
有机废水通过在生产装置内的预处理和污水处理场内的生化处理可将COD.的质量浓度降到30～50mg/L，氨氮质量浓度降5mg/L以下。由于TDS质量浓度通常都超过1000mg/L，煤化工有机废水经预处理和生化处理后多数情况下仍不能直接回用，需与清净废水一起或单独送到废水再生处理系统进行处理，进一步去除TDS后再回用。煤化工废水再生处理的进水中，TDS质量浓度约2000～4000mg/L左右，CODcr质量浓度约为50～100mg/L左右，氨氮质量浓度约为1～5mg/L左右，SS质量浓度约为20～100mg/L左右。废水再生处理的出水TDS质量浓度不超过200mg/，CODc，质量浓度不超过3mg/L，氨氮质量浓度不超过0.5mg/L，通常可作为循环水系统和除盐水站的补充水进行回用，部分还可作为煤气化装置的补充水。废水再生处理产生的浓盐水需进一步处理，最后形成的结晶盐可根据其组分进行回用，或送一般固体废弃物填埋场和危险废物填埋场进行处置，达到废水"近零排放"的要求。
二、系统工艺流程
1.膜浓缩单元
浓盐水中存在大量胶体、悬浮物以及结垢的钙镁离子，严重影响了膜系统的正常运行。在进入膜浓缩前必须进行预处理才能保证后续的稳定运行。常规的浓盐水预处理包括混凝沉淀、多介质过滤、超滤和离子交换树脂等方法，现已运行的煤化工项目选用了其中的一种或几种处理工艺组合，但由于煤化工废水水质波动大，传统的处理操作方式存在运行效率低、能耗较高、药剂消耗量大等问题，无法有效降低废水中的结垢离子，从而造成了后续膜组的堵塞，加大了膜组的清洗频率。本浓盐水水处理系统中的预处理选择了"高效澄清池+多介质过滤+超滤+离子交换树脂"的工艺。经化学软化和过滤后，废水中的总硬度能降到100mg/L以下，可以看出，即使浓盐水系统的进水总硬度波动较大，最后的出水硬度总是控制在100mg/L以内，去除率稳定在95%以上。高效澄清池的出水再通过多介质过滤去除废水中大部分固体悬浮物，延长后续超滤系统的清洗周期，保证超滤膜组的长期稳定运行;超滤装置去除废水中剩余的SS及胶体，其系统出水泥密度指数（SDI）<5，再通过离子交换树脂的吸附作用基本去除钙镁离子，出水的钙离子<1mg/L，使RO系统长期稳定运行;树脂软化单元产水再经反渗透膜组高倍浓缩，实现浓盐水的减量。
2.蒸发预处理单元
通过蒸发预处理可降低浓缩后浓水中的钙镁硬度、碳酸根、硅、碱度等，同时将大部分难降解的有机物浓缩分离和氧化处理，减少了回流到前端处理系统中的盐分，保证了后续蒸发结晶单元产出盐的品质，和盐资源化利用率。其中的有机浓缩液可通过氧化将有机物断链，提高可生化性，降解部分COD后回流至生化系统循环处理，产水则经过树脂软化、氧化、回调pH后进入蒸发结晶系统。蒸发预处理进水中，硅离子的峰值能到140mg/L，经过预处理后含量可控制在25mg/L以内。经过此单元处理后出水的COD则可以控制在200mg/L以下，从而降低了后续蒸发器堵塞的可能性，也确保了后续结晶盐的品质。
3.蒸发结晶单元
蒸发结晶单元先将浓盐水蒸发浓缩至饱和状态，再通过冷冻法或热法分离结晶出盐水中的NaCl和Na2SO4。蒸发浓缩段蒸发技术主要有多效蒸发（MED）工艺和机械压缩蒸发（MVR）工艺，前者利用低压蒸汽加热物料，加热物料产生的二次蒸汽再加热下一效的物料，依次循环，可通过调节蒸汽量和压力控制各蒸发罐的料温，适用各种盐浓度的废水;MVR中蒸发罐产生的二次汽通过压缩机压缩提高压力和饱和温度，增加了热焓后作为热源再送入加热室，减少了生蒸汽的消耗从而达到了节能的目的。但是存在蒸汽压缩机依靠进口，初期投资较高，且后期保养费用高。该单元附属于煤化工企业，厂区内存在较多富余低压蒸汽，运行成本低，同时考虑到煤化工项目的水量波动大要求蒸发单元具有很好的操作弹性，故在本项目中选用多效蒸发工艺。
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4.结论
装置中采用的软化技术能够有效的降低废水中的钙镁离子，使膜组的污堵频次降低，保证了出水水质的长期稳定。选用的高效反渗透技术能够很好的实现浓盐水的减量化问题，其在诸多工业废水项目上成功应用，使其在投资、运行管理等方面表现出了明显的优势，是目前高浓盐水的有效处理方法之一。蒸发预处理工艺使经浓缩后的浓水中结垢离子降到了最低，减少了后续蒸发装置结垢的可能性。另外其独特的针对废水中有机物的去除技术也保证了后续结晶盐的品质。蒸发结晶单元中多效蒸发工艺使蒸发过程中的蒸汽消耗维持在较低水平，分段结晶工艺使硫酸钠和氯化钠的顺利分离，确保了结晶盐的资源化利用率。根据煤化工浓盐水特点提供的浓盐水零排放处理工艺，能够在最省的投入成本、最合适的运行费用下，达到最好的运行效果，有效地对煤化工废水末端浓盐水进行处理，真正实现了煤化工废水的零排放。
结束语
综上所述，煤化工废水再生及浓盐水处理要做到经济效益、社会效益和环境效益的统一，应在不断总结经验、优化工艺技术和提高设备稳定性及可靠性的基础上，尽量降低一次性投资和运行费用，将结晶盐真正做到资源化再利用。同时，还应提高企业的运行管理水平，确保煤化工废水再生及浓盐水处理能长期稳定运行，实现废水"近零排放"的目标。
参考文献：
[1]于海，孙继涛，唐峰.新型煤化工废水处理技术研究进展[J].工业用水与废水，2014，45(3)：1-5.
[2]魏江波.煤制油废水零排放实践与探索[J].工业用水与废水，2011，42(5)：70-75.