煤化工濃鹽水零排放處理工藝的應用研究

王彩艷 王倩

摘要：我國煤炭資源主要集中在西北地區，所以我國的煤化工的工程也在該地區。新型的煤化工對水的需求量非常大，數據線數平均每噸煤轉化需要 2. 5 噸的水。但是在西北地區的資源又十分緊缺。這就要求我們要回收企業廢水和生活污水。實現水的循環利用，這就要求我們工業實現廢水的零排放目標。煤化工廢水的處理技術就是發展煤化工行業的關鍵。

關鍵詞：煤化工廢水;膜濃縮;多效蒸發;濃鹽水零排放

引言

近些年，我國煤化工行業發展較快，相應也需要消耗大量水資源。煤化工企業的正常運轉需要排放大量廢水，而西北地區的水環境容量小，容易對環境造成嚴重影響。因此，一些地方相繼頒布了嚴格的廢水排放標準。部分水污染嚴重的敏感流域、區域和省份甚至不允許工業企業廢水排放到地表水體，要求實現廢水零排放。早期煤化工項目高鹽廢水排至蒸發塘，會對環境產生嚴重影響，已不符合零排放要求，因此新的“零排放”技術得以不斷發展和應用。煤化工高鹽廢水“零排放”技術需綜合應用污水處理、膜分離、蒸發結晶等物理、化學、生化等方面的技術，工藝繁多，各技術間的有效銜接也存在較大難度，常存在設計不合理、運行不穩定等問題，對用戶產生嚴重影響。本文介紹了煤化工高鹽廢水零排放各種工藝技術的原理和工藝流程，尤其是分質結晶鹽技術，分析了各項技術的應用現狀，指出了未來的發展方向。

1.濃鹽水特點

我們現在使用的廢水處理技術，在應用的項目上看，工業廢水的回收率非常低。并且其中的濃鹽水需要處理的量還非常多。煤化工中的濃鹽水具有兩個特點，一個是其中的含鹽量大，另一個特點是有機物濃度高。但濃鹽水的處理技術要求高，投入的成本大。所以我們一般情況下采用膜濃縮技術來處理，大幅度的降低濃鹽水量，減輕流程后端處理壓力，減少運行費用的支出。

2.煤化工濃鹽水零排放處理工藝的應用研究

2.1有機物的去除

高鹽廢水中有機物成分復雜，且變化大，很難進行定量分析。因高含鹽量導致其無法直接進入生化系統處理，同時高COD對后續膜濃縮有污堵損害作用，也使其無法利用常規膜系統進行除鹽處理，有機物的存在也影響蒸發結晶的效率和結晶鹽的純度，有些有機物的存在甚至直接決定最終結晶鹽是產品、固廢還是危廢。因此，預處理系統有機物去除非常必要。

當然，將廢水中有機物去除越徹底越好，也不可能全部去除，將有機物降低在多少范圍與最終產物要求、前后選擇的工藝以及經濟性有關。對于后續采用反滲透濃縮工藝的，為保證其系統長周期穩定運行。建議將有機物控制在200mg/L以下，當然也和應用的膜的特性有關，有些耐有機物污染的膜允許進膜有機物會偏高。根據在運行的煤化工高鹽水蒸發工程案例看，不考慮結晶鹽的純度，對于進入蒸發系統的廢水中有機物COD cr 小于2000mg/L，COD cr 太高需要排放一些母液才能保證系統長周期的穩定運行。考慮結晶鹽的純度COD cr 需小于500mg/L。

混凝沉淀過濾和活性炭吸附是兩種傳統的工藝，特點是工藝簡單、投資和運行費用低，在去除有機物時共同點是截留住有機物，去除率比較有限，最終還需要其他工序將有機物分離出來，形成固廢或其它狀態污染物，沒有從根本上降解或氧化掉有機物，甚至在閉環的零排放系統中有機物可能會長期累積，長久運行最終影響系統穩定運行。

2.2膜濃縮單元

濃鹽水中存在大量膠體、懸浮物以及結垢的鈣鎂離子，嚴重影響了膜系統的正常運行。在進入膜濃縮前必須進行預處理才能保證后續的穩定運行。常規的濃鹽水預處理包括混凝沉淀、多介質過濾、超濾和離子交換樹脂等方法，現已運行的煤化工項目選用了其中的一種或幾種處理工藝組合，但由于煤化工廢水水質波動大，傳統的處理操作方式存在運行效率低、能耗較高、藥劑消耗量大等問題，無法有效降低廢水中的結垢離子，從而造成了后續膜組的堵塞，加大了膜組的清洗頻率。

納濾膜濃縮工藝比反滲透分離技術操作簡單、對能源的消耗小，可以截留多價離子、部分一價離子和分子量為 200～1000 的有機物。該技術是減小了反滲透膜技術的脫鹽壓力，并且脫鹽率遠超其他技術的平均水平。唯一不足的是需要確定該技術在濃鹽水處理的有效性。

最近幾年發展最為迅速的是正滲透技術。該技術的原理是半透膜兩側的滲壓差。讓溶液中的水分子從低離子濃度流一側流向高離子濃度一側，溶液中的其他分子和例子無法半透膜，達到目標的過程。整個過程能夠實現抗污染，水回收率大概在九成以上。如果能夠選擇合適的驅動液，我們甚至有可能析出鹽，真正的達到廢水零排放的目標。并且該技術的投入和運行成本并不高。

2.3結晶鹽的處置探討

結晶雜鹽的成分復雜，其成分中包含許多有機物，在和水相遇時可以快速的溶解，沒有較好的穩定性，所以固化結晶雜鹽并不是簡單的事情。一般情況下會發生二次污染的情況，所以我國明確規定在煤化工項目上使用蒸發結晶技術時，一定要雜鹽的流向，避免造成環境的污染。我國現有的煤化工項目，在廢水處理時會產生大量的雜鹽，日均的產量大概在一百噸左右。所以大多數當地的危廢集中處置中心都很難完成處理。另一方面原因就是危廢集中處置中心能夠處理完成，但是煤化工公司也很難承擔運輸和處置的費用。因為處理每噸的成本在 3000～4000 元之間。通過研究得出結晶鹽的處理難度很高，費用也很貴。但為了實現廢水零排放的目標，我們以后研究的方向要定在結晶鹽的穩定性和無害化以及資源化方面。現階段一些公司準備嘗試分鹽技術，從廢水中得到氯化鈉等一系列的產品，來實現廢水的綜合利用。但是在實驗后發現煤化工的濃鹽水還有的雜質較多，例如油類和有機物等。導致分離后得到的物質在質量和純度上都不能達到國家規定工業級的標準。如果任然繼續銷售就會形成二次污染，這也是煤化工在發展時要考慮的重要環節。在陽煤太華新材料項目里使用分質結晶的技術，煤化工濃鹽水分鹽結晶技術采用了 “催化氧化（AOP）+ 降膜式蒸發（MVR）+ 超濾（UF）/納濾（NF）+ 雙效強制循環蒸發結晶”組合工藝。（1）超濾、納濾工藝系統經過中水回用、高效反滲透后得到的濃鹽水有較高濃度的Na +、Cl -、SO2-4、NO-3、SiO 2、COD、分離 NaCl、Na 2 SO 4 難度較大。將 60 m 3 /h 濃鹽水經過超濾膜去除 80%左右總硅和部分COD 大分子有機物，納濾實現一價鹽和二價鹽分離。（2）AOP 臭氧催化氧化工藝流程納濾濃水 COD 很高，如帶到后系統，分鹽的色度難以保證，把納濾濃水送入臭氧催化氧化去除 COD，此部分工藝分 3 個主要工藝段，即臭氧預氧化工藝段、一級臭氧催化氧化工藝段及二級臭氧催化氧化工藝段。（3）氯化鈉蒸發結晶系統納濾產水得到的納濾濾液主要為氯化鈉溶液，其 TDS 為36000 mg/L，送到 MVR 蒸發器中濃縮后，TDS 達到 215000 mg/L。將 MVR 蒸發后得到的氯化鈉濃水進行雙效強制循環蒸發結晶后，經離心分離得到氯化鈉結晶，再經干燥后（純度≥98. 5%）包裝作為產品出售。

結語

對于現代的煤化工水系統，含鹽廢水的處理和利用，主要是對其進行預處理、深度濃縮以及蒸發結晶。在我國煤化工廢水零排放技術的實現過程當中，需要以環保和節水為目標，進行回收利用實現，對產業的可持續化發展能帶來相對較大的改觀。在現階段部分處理工藝技術還處在試驗階段，污水處理的零排放還需要進行技術性的突破。煤化工項目的含鹽廢水處理需要不斷地實現能耗、物耗節約，對于企業的廢水進行不斷的深度優化處理。

參考文獻：

[1]任同偉，俞彬，陽春芳，等.煤化工高含鹽廢水資源化處理技術的工程應用研究[J].工業水處理，2019（2）：96–99.

[2]賽世杰，黨平，劉慧，等.煤化工高鹽廢水分質鹽零排放技術的運行效果研究[J].煤炭加工與綜合利用，2017（4）：52–55.