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煤化工高盐废水处理技术研究_环保

时间:2019-11-21 05:16 来源: 作者:连云港新闻资讯

北极星水处理网讯:摘要:随着煤化工行业的快速发展,煤化工行业产生的高盐废水处理问题困扰着行业的持续发展。简要介绍了煤化工废水的来源与特点,叙述了煤化工废水处理流程及高含盐废水特点,探讨了高盐废水处理的几种技术及其存在的问题。

关键词:煤化工;高盐废水;蒸发技术;零排放

0 引言

煤化工产业的快速发展,大大提高了煤炭的清洁高效利用率,对优化国家能源结构、改善地区环境质量做出了很大的贡献。但煤化工行业产生的废气、废渣和废水,处理难度大,成本高,容易造成二次污染。特别是煤化工行业产生的高盐废水,对其的处理非常困难。高浓度的含盐废水属于危险废物,高盐废水的资源化利用目前还处于研究探索阶段,高盐废水的高处理成本大大压缩了煤化工行业的利润空间,严重影响了煤化工行业的可持续发展。随着国家对工业含盐废水排放标准的不断提高,企业实现含盐废水零排放是未来的发展方向。

1煤化工废水的来源与特点

目前,煤化工的种类主要包括煤焦化、煤气化、煤液化和煤制烯烃4 类。根据煤化工的种类,其产生的废水也分为4类,其来源和特点见表1。

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2 煤化工废水处理流程及高含盐废水特点

煤化工企业在生产时产生的废水为初级废水,上述4类废水就属于初级废水,初级废水经过预处理后的残余废水即为高含盐废水。通常预处理包括有机废水处理、含盐废水处理和高浓盐水固化处理。其主要特点为:含盐量非常高,TDS(总溶解固体) 的质量浓度在80 000 mg/L以上。以A化工厂废水为例,TDS的质量浓度为88 565.2 mg/L,Na+质量浓度为25 620 mg/L,Cl- 质量浓度为13 515.1 mg/L,SO42- 质量浓度为31 520.3 mg/L,NO3- 质量浓度为15 71.45 mg/L,通过检测,废水中还含有有毒有害物质和有机物质,水质有异味,盐分几乎饱和,传统的污水处理工艺根本无法处理,采用膜处理也无法达标排放,因此,该化工厂采用的是蒸发技术[1]。

3 高盐废水处理技术

根据高盐废水的特性,目前国内外主要采用蒸发处理技术处理高盐废水。其原理为:利用自然热能或人工热能将高盐废水汽化,在蒸发过程中将盐分析出,将水分汽化或冷凝后回收利用,从而达到废水清洁排放或零排放的目的[2]。目前,国内主要使用机械蒸发和自然蒸发两种技术。

3.1 机械蒸发

机械蒸发分为多效蒸发、多效闪蒸和机械蒸汽再压缩蒸发技术。

3.1.1 多效蒸发

多效蒸发的原理:将多个蒸发器串联使废水蒸发。将第一个蒸发器产生的蒸汽,作为下一个蒸发器蒸发的热源,同时将蒸汽冷凝为回用水,依此类推,每一个蒸发器称作“一效”。多效蒸发过程中,蒸汽消耗量不断减小,考虑到处理成本,蒸发器一般串联个数3~4个。

该技术的优点是对进水水质要求低、热效率高、结垢率低和腐蚀率低,因此,在处理煤化工高盐废水方面应用比较广泛;缺点是体积较大,设备的投入较高。

在处理高盐废水时,采用多效蒸发再配合膜技术可实现“零排放”。虽然多效蒸发能耗较高,但可有效利用煤化工企业产生的富余低压蒸汽,从而降低成本。目前采用多效蒸发工艺处理高盐废水,淡水回收率可达90%左右。

多效蒸发原理如图1 所示,将预热的高盐废水通过原料泵输送到一效蒸发器内,蒸发产生的气液混合物进入一效分离器内,分离出的蒸汽进入二效蒸发器内作为热源,浓缩液通过一效循环泵进入二效蒸发器内,依次进行,最后将蒸汽冷凝回收。

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3.1.2 多效闪蒸

闪蒸是指溶液在温度稳定的前提下,突然降低容器压力,导致部分溶液急骤蒸发。多效闪蒸就是将加热的溶液依次经过多个闪蒸室,闪蒸室压力依次降低进行蒸发,最后将蒸汽冷凝成淡水的过程。其优点是能耗低、防结垢效果好,适用广泛,运行成本低,技术成熟,能有效利用化工厂产生的低品位热能。多级闪蒸就是将多个闪蒸器串联,闪蒸器由闪蒸室、除沫器、凝结器和淡水槽构成,将高盐废水加热到一定温度后导入压力低于饱和压力的闪蒸室内,在低压条件下高盐废水形成过饱和状态并发生闪蒸。产生的蒸汽经过除沫器被除去蒸汽中液滴后,再进入凝结器凝结成水,凝结过程中释放的热能可将经过凝结器管束的循环废水加热,将加热后的废水再导入下一个闪蒸室,依此类推。

3.1.3 机械蒸汽再压缩蒸发

机械蒸汽再压缩蒸发实质上是一种热泵技术,该项技术能有效利用蒸汽冷凝过程中产生的热能,从而降低能耗。其原理如图2所示,系统启动时,先用原料泵将高盐废水抽入加热室内,利用化工厂余热将高盐废水进行加热,将加热产生的蒸汽导入压缩机,随着压缩机内温度和压力的升高,蒸汽将进入蒸发室内冷凝放热,冷凝产生的热能将作为原废水蒸发的热源重复利用。目前,国内对该技术还处于探索阶段。

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3.2 自然蒸发

自然蒸发的原理:将煤化工高盐废水导入蒸发塘进行自然蒸发结晶,最后将结晶产生的废物按要求填埋。与上述处理技术工艺相比,其优点是处理成本低、运营稳定、维护简单、节能环保,能有效增加大气湿度,适用于干旱地区。

4 煤化工高盐废水处理技术存在的问题

高盐废水处理后形成的结晶盐中含有重金属和其他有害物质,容易造成环境污染;煤化工企业要实现废水零排放,投资巨大,由于煤化工产生的高盐废水水质成分复杂,水质不稳定,致使处理工艺流程多,蒸发结晶处理成本相当高;此外,国家缺少对高盐废水处理排放的相关环保标准和法律法规。

5 结语

企业选择高盐废水处理技术的首要原则是技术成熟、经济合理。鉴于以上几种处理技术的优缺点,在选择处理工艺时,应根据煤化企业产生的高盐废水的水质,结合企业所在区域,选择技术可行、经济成本低、运行稳定高效、能耗低、投资少的处理工艺。随着高盐废水处理技术的不断完善和优化,煤化工企业高盐废水将逐步实现零排放。

原标题:煤化工高盐废水处理技术研究

 

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