蒸鹽調理劑對煤化工高鹽廢水蒸發尾液減量的研究分析

徐達坤

(麥王環境技術有限公司，上海 200082)

煤化工行業廢水經生化處理、深度處理和膜濃縮處理后成為高鹽廢水，為進一步廢水減量或達到零排放，需采用蒸發結晶裝置對膜濃縮裝置濃水進行蒸發處理，以實現煤化工高含鹽廢水中資源利用為目的的結晶提鹽[1]。

目前國內已有多個煤化工項目的高鹽廢水采用各類蒸發裝置進行蒸發減量，例如MVR、多效蒸發、冷凍結晶等，均可以達到良好的高鹽廢水蒸發減量和結晶產鹽，但均存在蒸發尾液的問題，根據蒸發器和蒸發量不同，尾液量一般約0.3～5 m3/h，尾液無法繼續蒸發濃縮，會嚴重降低蒸發效率。蒸發尾液一般高含鹽量、高COD，以及含有較高的氨氮、硬度等成份，含鹽成份復雜、進一步處理難度大。目前大部分項目針對無法繼續蒸發的尾液，一方面是少量回流至蒸發器與原水混合繼續蒸發減量，一方面針對無法繼續蒸發的尾液外運至第三方專業單位作為危廢處理，處置成本高。

為提高蒸發效率，減少蒸發尾液作為危廢處置的成本，根據行業相關經驗和研究分析，我們研發自配了“蒸鹽調理劑”，通過對蒸發尾液加藥調理后進入板框壓濾，濾液進入蒸發器繼續蒸發，可以繼續蒸發產鹽和實現蒸發尾液大幅減量。

1 高鹽廢水蒸發結晶裝置簡介

某煤化工項目高鹽廢水減量零排放裝置設計為MVR蒸發裝置(蒸汽機械再壓縮技術)，MVR作為高鹽廢水分質結晶蒸發技術，可以推動實現廢水零排放和產鹽資源化利用[2]。該項目蒸發原水箱廢水主要來自于己內酰胺、煤氣化污水中水濃鹽水濃縮處理裝置和己二酸污水中水濃鹽水濃縮處理裝置送來的濃縮液(高濃鹽水)，MVR蒸發器設計處理能力20 m3/h。高鹽廢水進入蒸發原水箱后，通過循環泵提升至MVR蒸發器內進行蒸發處理，采用蒸汽壓縮機和生蒸汽補充。高濃鹽水經蒸發結晶裝置蒸發分離冷凝后，冷凝液出水指標達到國家《城市污水再生利用工業用水水質》(GB/T 19923-2005)中關于再生水用作敞開式循環冷卻水補充水的水質標準進行回用，蒸發產鹽主要含氯化鈉、硫酸鈉等成份。

1.1 高鹽廢水水質及水量

(1)設計水質水量

本項目高鹽廢水MVR蒸發裝置設計處理水量20 m3/h，設計進水水質見表1。

表1 MVR蒸發裝置主要設計進水水質Table 1 MVR evaporation device designed requirement for inlet wastewater

表2 工業用水水質Table 2 Industrial water quality

(2)設計冷凝水回用水質

回用水達到國家《城市污水再生利用工業用水水質》(GB/T 19923-2005)中關于再生水用作敞開式循環冷卻水補充水的水質標準。

(3)實際進水水質水量

該煤化工項目蒸發裝置于2017年開始調試運行，目前實際蒸發處理水量平均約15 m3/h，實際進水水質主要指標見表3。

表3 實際蒸發進水水質Table 3 Actual inlet water quality of evaporation unit

1.2 工藝流程及主要工藝單元

本項目設計采用MVR蒸發工藝，主要工藝單元：蒸汽壓縮機、洗氣塔、蒸發罐、閃發罐、冷卻罐、離心機、干燥床等。項目設計產鹽硝酸鈉和結晶混鹽(氯化鈉、硫酸鈉等)，實際運行時，因廢水中硝酸鈉含量較低，所以裝置運行調整為只產結晶混鹽(氯化鈉、硫酸鈉等)。具體工藝流程如圖1所示。

圖1 MVR蒸發裝置工藝流程圖Fig.1 MVR Process flow diagram of evaporation unit

圖2 小試實驗Fig.2 Small experiment

1.3 主要工藝指標

(1)蒸發罐工藝參數見表4。

表4 蒸發罐工藝參數Table 4 Process parameters of evaporation tank

(2)預熱器(板式換熱器)工藝參數見表5。

表5 預熱器(板式換熱器)工藝參數Table 5 Process parameters of plate heat exchanger

表6 二效升溫流程Table 6 Second evaporator temperature rise process

(3)兩路進原料水罐流量分別為：9.3 m3/h，10.5 m3/h。

(4)密封水泵P-108出口壓力≥0.45 MPa。

(5)鹽、硝漿桶加料桶液位：桶高 1/3～2/3。

(6)鹽腿 SL-101、102、103 淘洗水流量控制適當，保證鹽腳內鹽呈流化狀。

(7)各電機的電流不超過其額定電流。

(8)離心機產品濕鹽含水量：≤3.5%。

(9)離心機油溫(P-40型)：50～55 ℃。

(10)離心機油位：大于油位計的 2/3。

(11)干燥床指標：

進料區溫度：50 ℃；

干燥區末端溫度：130～140 ℃；

冷卻區末端溫度：50～60 ℃；

干燥空氣溫度：120 ℃；

排出空氣溫度：60 ℃。

1.4 蒸發裝置運行工況及蒸發尾液情況

為提高該項目MVR蒸發器蒸發效率，減少尾液產生排放，現場根據相關資料查詢和工藝研究分析，借鑒其他相關項目經驗，從預熱器、捕沫器、加熱管、換熱面積、循環泵等方面進行參數優化調整[3]，有效提高了蒸發效率。根據運行數據統計，本項目目前正常運行平均處理水量約15 m3/h，每日蒸發尾液產生量控制不超過20 m3/d，由于蒸發尾液鑒定為危險廢物，需轉移至有資質的第三方專業處置單位最終處理，處置費用高。

2 研究配置蒸鹽調理劑與小試實驗研究

為解決目前蒸發裝置尾液量大和處置費用高的問題，現場經研究分析，擬研究自配蒸鹽調理劑，對蒸發尾液進行調理和過濾，以提高尾液蒸發效率，達到繼續蒸發減量效果。

2.1 研究配置蒸鹽調理劑

根據相關資料查詢和研究分析，以及藥劑比選，通過大量的藥劑配比實驗，摸索出了蒸鹽調理劑所需的藥劑類型和最佳的藥劑成份配比，主要有乙醇、聚合氯化鋁等藥劑成份。現場自行配置了符合要求的蒸鹽調理劑。

2.2 小試實驗研究

取現場MVR蒸發裝置排放的尾液，分別加不同量的蒸鹽調理劑(0.5%、1%)，用濾紙過濾后，取等量濾液放水浴鍋進行蒸發實驗，在同等加熱條件下(水浴溫度90 ℃左右)，對比、研究蒸發效果。

從以上實驗過程記錄可以看出，投加1%蒸鹽調理劑并過濾后，通過水浴鍋運行10 h，可以基本實現蒸發尾液完全蒸發產鹽，而未投加藥劑(已過濾)的蒸發尾液基本無法繼續蒸發減量。該小試實驗證明了所配置的蒸鹽調理劑具有良好的尾液調理效果，可以提高尾液繼續蒸發減量的性能。

通過現場研究分析，蒸鹽調理劑改善并提高蒸發尾液蒸發性能的原理主要是：通過投加蒸鹽調理劑對尾液中影響蒸發效率的細小懸浮固體進行網捕和凝聚，形成化學沉淀，并可降低蒸發尾液的濁度和色度，經過濾后，尾液具有良好的繼續蒸發減量性能。

3 生產運行情況

根據小試實驗結論，為全面考察分析蒸鹽調理劑對該煤化工高鹽廢水蒸發尾液減量的效果，現場開展了生產運行試驗。為全面分析蒸發尾液減量效果，現場利用MVR蒸發器的二效蒸發器獨立進行尾液蒸發，考察運行效果。

3.1 生產試驗運行

項目現場蒸發尾液排入大尾液池，對尾液投加蒸鹽調理劑混合反應后進入板框壓濾機進行壓濾，濾液進入小尾液池儲存，然后提升至MVR蒸發器的二效蒸發器進行獨立減量蒸發，尾液處理量約0.8 t/h。詳細工藝流程見圖3。

圖3 尾液+蒸鹽調理劑工藝流程圖Fig.3 Residual liquid+steamed salt conditioning agent process flow diagram

圖4 中控液位變化趨勢Fig.4 Central control system change trend of liquid level

圖5 蒸發效果Fig.5 Evaporation effect

3.2 二效蒸發器溫度控制及蒸發量趨勢

3.3 二效尾液蒸發減量效果

經過一段時間生產運行試驗，通過MVR二效蒸發器獨立蒸發投加蒸鹽脫膠劑并經板框過濾后的尾液，可以實現尾液進一步減量，平均尾液處理量約0.8 m3/h，當蒸發效率大幅下降無法減量時，排空二效液體進入大尾液池，然后重新進料。根據數據統計，平均產鹽量約0.1 t/h。

表7是二效獨立蒸發尾液(投加蒸鹽調理劑并經板框壓濾)前后該項目最終尾液排放量數據對比表。

表7 投加蒸鹽調理劑前后數據對比Table 7 Dosing steamed salt conditioning agent comparison of data before and after

4 成本分析

根據項目生產數據統計分析，投加蒸鹽調理劑后可以提高蒸發尾液蒸發效率，實現尾液進一步減量和產鹽，尾液減少量約8 t/d、增加產鹽量約2.4 t/d。運行成本如下：藥劑費約 3 800元/天(自配藥劑成本約10 000元/噸)、新增蒸汽和電費約2 000元/天、人工維修等其他成本約1 000元/天，每日主要運行成本合計約6 800元。如尾液按照危廢處理，委托第三方專業公司處置費約3 000元/噸，按照尾液減少量8 t/d計算，每天可節省危廢處置費2.4萬元，扣減運行成本后，則每天可節省成本約1.72萬元，每年可節省危廢處置成本約620萬元。

5 結 論

根據以上實驗和運行結論，投加蒸鹽調理劑對煤化工高鹽廢水蒸發尾液具有良好的蒸發效率提升效果，尾液可以繼續蒸發減量，該項目每日可以減少約8 t尾液，每年可節省危廢處置成本約620萬元。