分析煤化工高鹽廢水排放中蒸發結晶技術的應用情況

馬倩　潘志鋼　呂彬峰

摘? ?要：對于煤化工生產中的高鹽廢水處理一直都是煤化工企業的難點所在，主要存在核心技術缺失、處理成本高以及副產廢鹽難以被回收利用等問題。在我國每年產生的廢水中此類廢水量超過了3億m3，其中副產高鹽危廢就超過了千萬噸，大部分因為沒有得到有效處理所以給環境帶來了很大的破壞。鑒于此，本文將從煤化工高鹽廢水處理著手，對其中兩種重要的蒸發結晶技術進行分析討論，并在此基礎上提出多效蒸發結晶技術主要被用來處理高濃度和高含鹽量的工業廢水，具有蒸汽耗量低、蒸發溫度低、濃縮比大、更合理更節能更高效的優點。

關鍵詞：煤化工廢水? 高鹽廢水? 蒸發結晶技術? 多效蒸發結晶

中圖分類號：X703.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）06（c）-0104-02

1? 煤化工業廢水分類和高鹽廢水

煤化工業廢水按照廢水中所含主要污染物化學性質進行分類，可分成無機廢水和有機廢水，比如礦物加工廢水和電鍍廢水是無機廢水;食品或石油加工過程中的廢水是有機廢水。按照工業企業產品和加工對象來劃分，可以分成冶金廢水、造紙廢水、煉焦煤氣廢水、化學肥料廢水等。按照廢水中含有污染物的主要成分來劃分，可以分成酸性廢水、堿性廢水、含鎘廢水、含汞廢水、含油廢水、含硫廢水等。

高鹽廢水指的是總含鹽質量分數在1%以上的廢水，來源主要集中在電力生產、煤化工生產、煉油、冶金和制造生產等行業中。高鹽廢水有機物根據生產過程的不同，其有機物種類和化學性質也有很大的差別，但是基本上含鹽類物質都包含氯離子、硫酸根離子、鈉離子等。高鹽廢水的處理采用的是蒸發結晶設備來進行蒸發濃縮結晶處理，從而實現中水回收利用、降低能耗的目標。

2? 高鹽廢水蒸發結晶技術應用現狀分析

對于高鹽廢水的蒸發結晶處理，其設備包括多效蒸發結晶設備和機械熱壓縮蒸發結晶設備。其中多效蒸發結晶設備是將幾個蒸發器串聯起來操作，前一級蒸發器產生的二次蒸汽可以作為下一級蒸發器的加熱熱源，具有進水預處理簡單、溶劑溶質分離徹底、應用靈活、成本低、熱能利用率高等優點。機械熱壓縮蒸發結晶設備的特點是利用蒸發器中的二次蒸汽，經過壓縮機壓縮、壓力、溫度升高后，送到蒸發器的加熱時作為加熱蒸汽使用，使料液保持持續沸騰的狀態，加熱蒸汽成為冷凝成水。充分利用了蒸汽，也回收了潛熱，提高了熱效率，具有降低能耗和減少污染的優點。同時該設備的占地面積較小，自動化程度高。但是和多效結晶設備相比，機械熱壓縮蒸發結晶設備的總造價成本、運行成本都高，尤其在廢水沸點隨著濃度上升快時，需要壓縮的溫度升高，壓縮機電功率提升，其經濟性能會明顯降低。

3? 低溫多效蒸發結晶技術具體應用

3.1 低溫多效蒸發結晶技術的應用特點

多效蒸發結晶技術已發展到成熟階段，解決了結垢嚴重的問題，該技術主要具有以下幾方面的特點：第一，多效蒸發傳熱過程是沸騰和冷凝換熱，屬雙側相變傳熱，所以傳熱系數較高。在相同溫度范圍內，多效蒸發所用傳熱面積比多級閃蒸所用面積少。第二，多效蒸發和多級閃蒸相比，其產生淡水過程不用過多依賴含鹽水分吸收的顯熱，潛熱比顯熱要低，所以產生同樣多的淡水，多效蒸發所需循環量比多級閃蒸少，且不需要過多的動力消耗。第三，多效蒸發結晶技術在運行操作時其彈性較大，負荷范圍廣泛。

3.2 多效蒸發結晶技術的應用原理

多效蒸發器的種類也有很多，從蒸汽利用角度出發可分成一效到五效。在工業生產中，一般為了降低加熱蒸汽消耗的量主要采用二效及其以上的多效蒸發。多效蒸發將多組蒸發器結合起來，第一效蒸發采用廠區蒸汽作為熱源，之后其余效組蒸發都利用前一級產生的二次蒸汽作為熱源，可明顯降低加熱蒸汽的消耗量。此外，除了最后一效蒸發器，其余每一級蒸發所產生的二次蒸汽在后一級的加熱室中作為熱源利用后最后成為冷凝水排出，從而降低了冷卻水的消耗量。在設計多效蒸發器時，要考慮系統能耗的整體降低，另外還要考慮到設備投資和溫差限制等因素。在實際廢水處理中，三效蒸發器應用最多。

3.3 高鹽廢水多效蒸發工藝流程

含鹽水首先進入到冷凝器中預熱和脫氣，然后分成冷卻水和蒸餾進料兩股物流，冷卻水直接排入到河流，另一股則作為蒸餾中的物料。進料含鹽水在加入阻垢劑后進入到蒸發器后幾效中，料液被均勻分布到蒸發器的頂排管上，沿著頂排管以薄膜狀態向下流動，部分料液吸收管內冷凝蒸汽的潛熱而被蒸發。作為二次蒸汽，在下一效中被冷卻成產品稅，然后進入到蒸發器的下一個效組中，該效組操作運行溫度比上一效組溫度高，再經過噴淋、蒸發和冷凝過程，然后將剩余的料液再輸送到下一高溫效組中，在溫度最高的效組中蒸發結晶。

3.4 多效蒸發在高鹽廢水處理中具體應用實現

多效蒸發結晶技術可通過濃縮工業廢水回收有價值的部分，但在實際應用中因為冷凝水中帶有低沸點成分的有機污染物，所以還需要通過優化設計處理工藝來進一步去除廢水中的有機物。第一步，在高鹽廢水預處理中的應用。由于微生物難以在高鹽環境下生長，所以可將蒸發結晶技術和生化處理技術結合起來，蒸發后所有鹽分基本會留在蒸發濃液中，大部分冷凝水排出蒸發系統作進一步回收處理。在設計時采用經濟節能的三效蒸發處理原水，一效和二效采用的是降膜換熱器，可獲得較高的換熱效率，第三效采用強制性循環換熱器，可解決因為加熱介質高濃度引起的設備結垢問題。在冷凝液經過換熱后排入到MBR池中進一步生化降解，因為進入到降解池的冷凝液中的有機物大部分是低分子、小分子的易降解有機物，所以最后出水在經過消毒后滿足城市雜用水回收的標準。

第二在無機鹽分離、濃縮和回收中的應用。比如在高鹽高硬度的含油廢水處理中，可采用四效蒸發器，根據含油廢水的特點，在預處理環節中國去除污水中的油和懸浮物，避免多效蒸發器和換熱器被污染或堵塞;對于羧甲基纖維素鈉生產廢水中氯化鈉和的回收，可采用兩效蒸發器，采用分步蒸發，在兩次蒸發中回收氯化鈉和氰基乙酸鈉。

4? 結語

綜上所述，相比較于兩種蒸發結晶技術，多效蒸發結晶技術具有顯著的優勢，不但其操作溫度低，所以可減緩設備腐蝕和結垢速度，可充分利用化工廠的低溫廢熱，而且系統運行操作的彈性較大、動力消耗量小、系統熱效率高且能保證操作的安全可靠。所以將低溫多效蒸發結晶技術應用到煤化工企業高鹽廢水的處理中，從造價、水質處理效果方面都有明顯的優勢，可將低溫余熱利用和煉化污水深度處理結合起來，解決高鹽污水脫鹽難度高、能耗高等問題。

參考文獻

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