刘婷 刘亮
山东华鲁恒升化工股份有限公司 山东 德州 253000
摘要：随着经济的发展，人们生活水平的提高，人们逐渐意识到可持续发展的重要。近十几年来，我国煤化工行业取得了突飞猛进的发展，一些煤化工项目相继建成。由于煤化工项目需水量大，在实际运行中会产生大量的含盐废水，为了实现“绿水青山就是金山银山”的环保理念，煤化工废水处理的“零排放”成为了各煤化工企业亟待解决的难题。某煤化工厂含盐废水需进行综合回收利用，对此项目进行含盐废水零排放的工艺选型设计。本文就煤化工含盐废水零排放工艺选型设计展开探讨。
关键词：含盐废水；强制蒸发；零排放
引言
含盐废水分盐零排放工艺为了达到较高的综合水回收率、实现杂盐的分离提纯并提高盐收率、减少母液和杂盐排放量，会设计和使用物料回流处理工艺，同时增加若干辅助工艺。由于回流路线多且回流水质与初始运行状态存在差异，因此会导致各类污染物含量在不同的工艺单元之间产生关联影响，随着时间的推移也会发生污染物的累积和变化。采用计算机语言编程来进行物料的动态模拟计算，可以初步预判工艺物料在循环过程中对各单元的影响及变化规律，形成量化数据并揭示其变化趋势，为工艺的优化设计、试验研究方向的确立或进一步深入研究提供判断依据。
1煤化工废水的类型以及特点
煤化工行业想要达到废水零排放的目标，需要做到两个前提：一是对煤化工废水进行分类收集；二是对煤化工废水按照水质分别处理。煤化工企业的废水按照内含的不同的污染物类型大体可以分为两种，分别是有机废水以及含盐废水。有机废水主要包括生活污水、初期雨水、地面冲洗水、气化废水、化工装置废水，而其中又以气化废水所占比例为最高。有机废水的水质特点是COD浓度和氨氮的浓度偏高。含盐废水主要包括循环性排污水和化学水站排水。含盐废水也称作清净废水，其水质特点是为了增进新鲜水的浓缩，会在循环水系统以及化学水系统中添加一定量的化学药剂，导致水体中悬浮固体和总溶解固体的浓度偏高，与COD以及氨氮浓度差距过大。
2废水盐分来源
煤化工含盐废水中盐种类较多，如钙盐、镁盐、氯化物、硝酸盐、硅酸盐、磷酸盐等。随着煤化工用水量的增大以及循环使用倍率的增加，含盐废水规模和盐分浓度都会逐步提高，如果不及时处理，容易产生结垢堵塞、腐蚀装备等严重问题。含盐废水的盐分主要来源于两大部分，一是工业原水带入的盐，经过循环系统浓缩以及除盐水系统分离而实现盐分富集，其占比超过整个系统盐量的1/2以上；二是生产过程和水系统添加化学药剂所产生的盐，占总量的1/3以上。减少煤化工项目含盐废水处理规模和投资，需要在源头上控制盐分进入。选用优质水源点，减少高含盐原水使用，是煤化工项目的重要前期手段。以黄河水为例，全流域的TDS均值为453mg/L，且呈现自上游到下游逐步增高的趋势，部分上游流域段的实际取水中的TDS较高，需要统筹计划工业用水。同时，通过优化确定合理的循环倍率和加药方式，可以有效控制人为添加的盐量，进而减少后续处理压力。
3分盐零排放工艺概述
采用膜法分盐、减量化浓缩、蒸发结晶的工艺路线，主体工艺分为４个单元，即纳滤分盐单元、氯化钠结晶单元、硫酸钠结晶单元和杂盐结晶单元。含盐废水经过纳滤膜分盐后，再经过逐级膜浓缩和蒸发结晶、冷冻结晶、熔融结晶等工艺过程，最终实现氯化钠盐和硫酸钠盐的分离，形成氯化钠和硫酸钠副产品，同时回收大量的产品水。工艺进水的主要污染物为COD和硅，在系统中不断的累积并对减量化膜浓缩系统、蒸发系统、结晶系统产生不利影响，进而影响到盐产品的品质。当高级氧化单元和除硅单元去除效率降低、膜回收率及污染物截留率发生变化时，经过动态水循环之后，与初始状态相比各工艺段积累的污染物会发生变化，进而影响工艺整体的稳定性和可靠性并引发产品水水质的变化。
4?煤化工含盐废水零排放工艺选型设计
4.1选择适合的处理方案
煤化工企业废水零排放方案不是单一的，因此要选择合适的废水处理思路。比如云天化集团，针对自身煤气化废水含油量大，高COD高盐高酚类的特点，采用设置隔油和气浮单元、水解酸化、双膜法等，对自身废水进行有效处理，系统脱盐率长期维持在98%左右。而神华集团则是利用微生物生化降解，深度处理MBR工艺等，在保持较高回收率的情况下保证了膜处理系统的长期稳定运行，为实现零排放奠定良好基础，此后又采用双膜法以及超滤装置，在场地较小的情况下以低化学药品与低运行成本的效果，截留水中微粒、细菌等，改善和稳定了废水处理后的水质。
4.2含盐废水双效强制蒸发系统的流程
将选取的上游工段含盐废水试样进行双效强制蒸发，其工艺流程如下。（1）物料由上料泵注入一效蒸发系统中，进行效内的循环浓缩，然后进入二效蒸发系统。（2）浓缩液在二效蒸发系统内进行蒸发结晶，通过轴流泵实现效内循环，然后，由二效出料泵输送到旋液分离器中。（3）在旋液分离器中分离出的上部清液回流到二效蒸发系统中，下部增浓的晶浆进入到稠厚器中进一步的增浓。（4）增浓后的晶浆进入到离心机中进行固液分离。（5）离心出来的母液进入到母液罐中，经母液泵返回到二效蒸发系统中，与旋流器分离出的上清液共同调节系统内的固含量。将得到的混盐固体进行包装，作为危废处理。
4.3基于污水处理的含盐废水“零排放”处理技术路线
煤化工项目大多位于气候干燥、蒸发量大的西北地区，具有建设蒸发塘的先天自然优势和地域条件。蒸发塘需要做好雨水分离、防渗防腐措施。经过初步处理的浓盐水经过管道输送到蒸发塘，进行自然蒸发结晶或机械强化蒸发结晶。国内首先使用蒸发塘的大型现代煤化工工程主要有神华煤直接液化项目、大唐克旗煤制天然气项目等。自然蒸发塘设计规模与区域平均蒸发量、降水量以及废水排入量等直接相关，在工艺上需要设置调节池、蒸发池、浓缩池和结晶池，所以一般占地面积较大。在具体工程实践中，由于设计和实际运行的差异，出现了大量浓盐水堆积而不能外排的环保困境。机械强制蒸发技术是对传统自然蒸发的改进，通过增加机械雾化蒸发器，提高了空气流速及与废水的接触面积，进而加快蒸发进程。通过机械强制蒸发，可以大幅减少占地面积，但会增加系统能耗，如蒸发1t水的能耗为0.3~1.5t蒸汽。蒸发塘工艺可以实现废水的“零排放”，具有废水处理成本低的优点，但由于后续废水通过空气蒸发全部进入大气，无法实现回用，未实现水资源的充分利用。
4.4蒸汽及二次汽的流程
（1）一效分离室蒸出来的二次蒸汽作为二效加热室的热源使用，一效冷凝水的闪蒸汽也合并进入二效加热室中。（2）二效分离室蒸出来的二次汽进入间接冷凝器中，全部冷凝后进入二次汽冷凝水罐中，返回前工艺使用或作为系统内的冲洗水。（3）不凝气则由水环真空泵抽出排空。
结语
综上所述，在当前发展形势的要求下，煤化工企业要积极分析自身情况，并积极探究利用新的技术，对气化废水进行综合处理，做到废水零排放，确保企业的健康稳定发展，也为保护周边环境、提升我国经济实力作出保障。
参考文献
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