煤化工企業含鹽污水零排放工藝研究

閆衛軍

（山西晉環科源環境資源科技有限公司，山西 太原 030027）

0 引言

隨著國家環保要求的不斷提升，對于各類廢水的處理和排放有了更為嚴格的要求。煤化工企業在生產過程中會產生大量的含鹽廢水[1]，這些廢水的含鹽量一般在400～14 000 mg/L 之間，含鹽量大、硬度高，不滿足環保排放標準，需要對其進行單獨回收處理。

為了提高煤化工企業含鹽廢水的利用率，降低處理成本和廢棄污水排放，根據試驗研究和實際工作經驗，提出了一種新的煤化工含鹽廢水零排放處理技術。通過蒸餾結晶、循環利用的模式實現了含鹽廢水在煤化工企業內部的循環利用，提高了煤化工企業含鹽廢水的處理經濟性。

1 設計背景及依據

某煤化工企業，規劃煤制油產能為3 000 萬t/a，煤制氣為500 億m3/a。在生產過程中上游工段的含鹽廢水量約為20 m3/h，含鹽質量分數為25%～30%。水中鈉離子的質量濃度是92 146.4 mg/L，鉀離子的質量濃度是652.4 mg/L，鈣離子的質量濃度是0.8 mg/L，鎂離子的質量濃度是0.01 mg/L，鐵離子的質量濃度為5.5 mg/L，硫酸根離子的質量濃度為10 279.6 mg/L，氟離子的質量濃度為214 mg/L，碳酸氫根的質量濃度為0.75 mg/L。因此分析可知該煤化工企業內水質的主要成分為氯化鈉及硫酸鈉，在進行零排放分析處理時主要依據以上兩種物質來進行物料衡算及熱量衡算[2]。

經過計算，煤化工生產過程中的一效及二效蒸發裝置在反應過程中都會生成一定的結晶鹽，這些結晶鹽會隨著時間逐步沉積在管路中，不僅影響管路內的氣液流動，而且也會造成管路內工作壓力的增加，產生安全隱患。因此在進行設備選擇時采用了強制循環蒸發器，該蒸發器不僅管徑較大，而且具備很強的抗結痂能力，可以顯著降低結晶鹽的沉積，減少對系統運行穩定性的影響。

2 零排放處理工藝技術研究

2.1 含鹽廢水強制揮發技術

含鹽廢水強制蒸發工藝主要是利用結晶蒸發的方式一方面可以形成蒸餾純水，另一方面可以將含鹽廢水進行濃縮形成結晶，便于進行處理。在進行處理時可以取前工序的含鹽廢水，該類廢水的強制揮發工藝如下所示：

1）先利用流量泵將廢水轉移到一效蒸發裝置內，然后對該類廢水進行二級濃縮處理，最后再把濃縮以后得廢水利用流量泵轉移到二效蒸發裝置中。

2）經過一次濃縮的含鹽廢水，在二效蒸發系統中進行蒸發結晶，通過軸流泵實現內循環[3]，然后再由二效出料泵傳輸到旋液分離器中。

3）廢水在分離器內進行高速旋轉并靜置，使液體中的懸浮物完全沉淀，然后再把靜置產生的上層液體取出，轉移到二效蒸發裝置中；下部的沉淀物則通過分離泵分離到稠厚器內進一步處理。

4）沉淀物在稠厚器中進行濃縮后轉移到離心機內進行處理，使其分為液體部分和固體部分。液體部分通過流量泵進入到母罐中，然后再流入到二效蒸發裝置中，和從旋流器內分離出來的液體一起來對系統中的固液比例進行調控。分離出來的固體則可以在充分晾曬后形成固體廢棄物，通過固體廢物處理流程進行專項的無害化處理。

含鹽廢水雙效強制蒸發工藝流程如圖1 所示[4]。

圖1 強制蒸發系統流程圖

2.2 蒸汽及二次汽的流程

為了提高反應過程中的能量利用效率，在反應過程中，對二效加熱室進行加熱的熱量是來自于一效分離室內的水蒸氣，實現了對反應過程中余熱的二次利用，從而有效地提高了系統在反應過程中的能量利用效率。從二效分離室所產生的二次蒸汽則能夠進入到冷凝室中進行冷凝，形成的冷凝水則進入到儲水罐中，將其作為前工藝用水或者系統內的清潔用水。在反應過程中生產的不凝其則可以通過水環真空泵[5]抽出并排空。

2.3 冷凝水流程

生蒸汽冷凝水會回到冷凝水罐中，通過水泵將其抽入到鍋爐房內進行二次利用[6]。在反應過程中產生的二效冷凝水和間接冷凝水都會進入到冷凝水罐中，該罐中的水在存儲后可以用于反應系統的沖洗或者生活用水。

2.4 系統中母液流程

系統內富集的母液會逐步排放到原料罐內，這些母液可以通過泵傳輸到耙式干燥機[7]中。在設備內進行充分的烘干后形成雜鹽，這些雜鹽將會和反應過程中產生的混鹽一起進行無害處理。

2.5 系統機封水流程

系統中的所有系統機封水全部進行回收，在經過換熱后再進入到機封水罐內，然后通過封水泵來傳輸到各個泵內，實現在系統內部的循環。

3 應用情況分析

目前該含鹽廢水零排放系統已經在多個煤化工企業投入應用，含鹽廢水的產生量為20 m3/h，因此該系統內的各設備選型情況如表1 所示。

表1 含鹽廢水零排放系統設備選型匯總表

系統運行時的各項工藝參數匯總如表2 所示。

表2 系統運行參數匯總表

該含鹽污水零排放系統已穩定運行6 個月時間，能夠實現含鹽污水的全部處理，滿足了“零排放”的處理要求。

4 運行中的注意事項

目前該含鹽污水零排放系統已經投入應用，在使用過程中暴露出了一些問題，這些問題匯總如下：

1）在運行過程中如果一效和二效裝置的管路發生堵塞，則需要即可打開系統上的沖洗閥門，利用潔凈水進行快速沖洗，避免堵塞問題的進一步加劇。

2）在系統的含固線路上都設置了用于自動沖洗的閥門，沖洗時所用的沖洗水為二次汽冷凝水，為了保證管路清洗的效果，需要定期對管路進行檢查，防止堵塞。

3）在系統的蒸發強度降低時，需要快速打開母液外排管路上的閥門，使系統中的母液排出，避免母液集聚影響管路的通暢。

4）在系統進行檢修和停產時，要根據系統的需求及時添加脫鹽水對管路進行保護，避免反應過程中的物料在系統管道內沉積而導致管路出現堵塞。

5）在氣溫比較低的時候，需要對系統中所有管路情況進行監控，避免管路中的液體凍結而造成管路堵塞。

5 結論

1）在反應過程中形成的含鹽廢水，在通過蒸發處理以后會形成結晶鹽會和反應過程中產生的混鹽一起進行無害處理。

2）在工藝過程中產生的二次汽冷凝水可以用于系統的清洗水并回收利用，在系統內的不凝氣體則可以通過水環真空泵抽出并排入到空氣中。

3）該含鹽污水零排放處理工藝已經在多個企業投入應用，滿足了“零排放”的處理需求，極大的提升了煤化工企業含鹽污水的處理效果。