精細化工含鹽廢水全流程處理技術

文/劉江寧 李向前 張輝 晉平 張婷婷

特別策劃/走進化工行業 Feature

精細化工含鹽廢水全流程處理技術

文/劉江寧 李向前 張輝 晉平 張婷婷

總結精細化工廢水處理的共性規律——精細化工廢水普遍具有高COD、高鹽和高色度的特點。對于此類“三高”廢水的通用處理思路，是優先利用精餾、萃取和吸附等化工單元技術，分離出有用物質，降低末端處理負荷，之后進行物化預處理，然后進行高效蒸發濃縮，蒸發凝水采用高級氧化處理回用，蒸發濃鹽水直接焚燒處理，尾氣進行除塵、脫硝、脫硫，實現廢水近零排放。

眾所周知，以染料、顏料、農藥等行業為典型代表的精細化工行業廢水，普遍具有高COD、高鹽及高色度等特點。對于含鹽廢水的處理，目前行業內普遍采用的方法是蒸發除鹽，然而對于具有“三高”特點的精細化工廢水，蒸發過程變得十分復雜。如何使廢水在進入蒸發系統之前，具備與蒸發過程相匹配的物性，這點尤為關鍵。同時，蒸發除鹽后的母液如何處理，也是行業面臨的棘手問題。

含鹽廢水處理的工藝流程

根據多年的實踐經驗，含鹽廢水的處理路線，一般可以分為如下三類：

（1）含鹽水—有機物預分離—物化預處理/高級氧化處理—膜濃縮—蒸發除鹽：凝水高級氧化/反滲透回用。

（2）含鹽水—物化預處理/高級氧化處理—膜濃縮—蒸發除鹽：凝水高級氧化/反滲透回用。

圖1 四效蒸發裝置

圖2 濃鹽水焚燒裝置

（3）含鹽水—蒸發濃縮—濃鹽水直接焚燒—煙氣除塵、脫硫、脫硝：凝水高級氧化/反滲透回用。

典型的廢水處理案例

以某染料中間體廢水為例，水量為40 t/h，硫酸鈉含量約8%，有機物含量以COD表示約10萬。有機物中含有12%的乙醛、8%的丁二酸二甲酯以及少量的硝基甲苯，其余為芳香硝基磺酸鹽類等物質。由于水質復雜，處理難度很大，任何單一的處理手段都難以奏效。對水樣進行詳細分析后，基于資源化回收、減量化的過程強化思維，采用的處理路線如下。

首先采用加壓精餾-常壓蒸餾-減壓蒸餾的方法，回收廢水中所含的乙醛，回收率達到98%。回收的乙醛可以回用于工藝，既產生經濟效益，又降低末端處理難度，一舉兩得。

回收乙醛后的廢水，二氯乙烷做萃取劑，采用三級逆流萃取，丁二酸二甲酯回收率達到95%。值得指出的是，整個萃取過程采用正壓過程，萃取劑循環套用，損失量極小。

由于含鹽量已經高達8%，因此萃取之后的廢水，采用四效蒸發直接進行濃縮。蒸發凝水含有大概400 ppm的一硝基甲苯，對于凝水采用樹脂吸附，回收率達到90%以上。

蒸發凝水回收硝基甲苯以后，仍含有微量的有機物，對于該水，采用三維電催化氧化進行處理，返回用作工藝水。

四效蒸發的濃縮液，固形物含量45%左右，輸送進濃鹽水焚燒爐，進行高溫焚燒，確保1 100℃停留2 s以上；煙氣經過換熱后降低到約380 ℃，依次進入高溫電除塵、高溫脫硝工序，脫硝煙氣回收熱量后經過濕法脫硫，達標排放。

焚燒爐膛底部以熔融態流出鹽，降溫結晶，跟高溫除塵工序收集的鹽塵一起收儲。

圖3 爐膛底部熔融態鹽及高溫除塵收集鹽

蒸發、焚燒運行費用

采用高效的四效蒸發工藝設計，并結合廠內低品位熱能利用，噸水蒸發生蒸汽消耗低于0.28 t，電耗低于5 kWh。

焚燒裝置熱場設計合理，進料方式獨特，噸濃鹽水焚燒直接費用約175元。

本文作者劉江寧，李向前，張輝，晉平來自彩客科技（北京）有限公司，張婷婷來自北京化工大學環境催化與分離過程研究中心。