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。) Y' q, v" z$ r8 S
8 O5 K X: C! |: P6 q; q5 u ( o" M! {" D9 i4 @6 G4 c/ z5 [7 K1煤化工废水的来源与特点" Y/ T! E4 T6 N# G2 p9 a X# N- v
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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。5 S8 i8 F4 H8 v: q, K
. z+ m/ ~1 G, n* n1 s- N + U. |0 ~; z2 V. s' y# j! b/ }1 l! } & s' f" G0 }* ]/ P+ r + |- o' D5 o F0 G i) o2 煤化工废水处理流程及高含盐废水特点- M( p- Q" Y7 g% C. C' t/ B# h5 b4 X
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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]。5 m: N' X+ r m% w+ R2 h* L t/ A
/ g- i9 b7 Q. h8 G z1 l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。4 W! k! Y' M' f+ i7 K2 p
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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。 $ @! C) w/ z [) I( m+ A0 ?3 o* [* K; @
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。 - ?6 b X: H+ N3 o& T" e- K7 O# z& i- a' g* k
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。 4 k9 }* v% a$ j6 K4 P! k . O0 i4 P# K m b/ r7 a0 t" J7 C
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5 B& J# ~ L7 Y4 _ 4 i3 \( t C& p' z" _( a; t3.1.2 多效闪蒸- W! m) L {& s( M; Y
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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。1 B2 Z- c% @$ \8 C* |% |