污水處理技術研究

張鵬娟(陜西時代能源化工有限公司，陜西 榆林 719000)

0 引言

在水源缺少和“零排放”的條件下，對污水排放處理系統進行研究、降低項目水耗及成運成本顯得尤為重要。很多煤化工項目年用水體量大，高達幾千萬方/年。水處理系統復雜，故需從總體上對水系統進行整體規劃和系統研究。文章以某化工項目為例，分析其污水零排放處理情況。

1 零排放裝置情況

回用水處理系統的來水主要為污水處理出水和清靜廢水組成。清凈廢水主要來自循環水排污及脫鹽水站排出的濃鹽水。回用水用于循環水補水，根據污水質特點和出水要求，將清凈廢水與生產廢水分開處理。

清凈廢水系統規模2 000 m3/h，生產廢水系統規模3 200 m3/h。回用水主要水質指標如表1所示。

表1 回用水主要水質指標

2 技術選擇及方案優化

2.1 技術特點比較

2.1.1 濃縮系統

(1)一級濃縮+預處理+濃水超濾＋濃水反滲透。技術特點如下：①技術較為可靠，運行費用低，脫鹽率穩定；②超濾對有機物、生物、油等污染物的去除效果有限，易造成反滲透的膜堵塞；③綜合產水率較低；④投資相對較低。

(2)一級濃縮+預處理+濃水納濾+濃水反滲透。技術特點如下：①技術較為可靠，運行費用低，脫鹽率穩定；②超濾和納濾的組合可有效去除有機物和微生物等，保證反滲透膜的高效運行，延長反滲透膜使用壽命；③納濾可實現硫酸鈉和氯化鈉的分離，便于后續的分鹽結晶，但由于納濾分鹽不是很徹底，結晶鹽的純度會受到影響；④綜合產水率較低。

(3)一級濃縮+預處理+濃水超濾+濃水反滲透+DTRO。技術特點如下：①產水率高；②對預處理要求較高；③DTRO產水水質不能達到要求，需再次處理；④高壓DTRO運行存在一定的風險，若采用低壓DTRO則無法完全替代蒸發器。

(4)一級濃縮+預處理+濃水納濾+濃水反滲透+ED。技術特點如下：①產水率高；②納濾可有效去除有機物和微生物等，保證反滲透膜的高效運行，延長反滲透膜使用壽命；③納濾可實現硫酸鈉和氯化鈉的分離，便于后續的分鹽結晶，但由于納濾分鹽不是很徹底，結晶鹽的純度會受到影響；④ED的濃水可直接進入結晶系統；⑤ED產水水質不能達到要求，需再次處理；⑥對預處理要求較高；⑦運行費用較高。

2.1.2 蒸發系統

多效蒸發[1]：多效蒸發器是—種高效節能濃縮裝置，蒸汽耗量低，1 t蒸汽可蒸發3～5 t水。蒸汽耗量大大低于單效真空蒸發裝置，所以屬高效節能設備。多效蒸發在海水淡化和鹽化工工業中有較多的應用實例，但在國內大型化工項目的污水回用領域暫無應用案例。

機械壓縮蒸發[2]：機械壓縮蒸發器的工藝簡單、實用性強，它利用蒸發器中產生的二次蒸汽，經壓縮機壓縮，壓力、溫度升高，熱焓增加，然后送到蒸發器的加熱室當作加熱蒸汽使用，使料液維持沸騰狀態，而加熱蒸汽本身則冷凝成水。這樣，原來要廢棄的蒸汽就得到了充分的利用，回收了潛熱，又提高了熱效率，蒸汽一次使用的經濟性相當于多效蒸發的30效，減少了對外部加熱及冷卻資源的需求，降低能耗，減少污染。機械壓縮蒸發在國內外污水回用領域有較多成功的應該案例。

2.1.3 結晶系統

納濾+熱法結晶分鹽技術特點：(1)產生的氯化鈉純度較高；(2)由于部分一價鹽會截留在納濾的濃水側，因此產生的硫酸鈉純度會受到影響；(3)投資和運行成本相對較低。

純熱法結晶分鹽技術特點：(1)純熱法結晶分鹽難度較大，結晶鹽產量和純度較低，混鹽和雜鹽產量較大；(2)投資和運行成本相對較高。

冷法結晶分鹽技術特點：(1)結晶鹽產量和純度較高，混鹽和雜鹽量較少；(2)投資和運行費用相對較低。

2.2 經濟比較

生產廢水與清凈廢水分開處理為減少污泥作為危廢的量進行統籌考慮，污水系統膜濃縮系統可作為模塊化集成裝置考慮，考慮污水處理系統應留有足夠的余量，零排放處理規模按6 000 m3/h進行技術經濟性對比分析。

2.2.1 濃縮系統對比

濃縮系統綜合對比情況如表2所示。

表2 濃縮系統綜合對比

2.2.2 蒸發系統對比

蒸發系統綜合對比情況如表3所示。

表3 蒸發系統綜合對比

2.2.3 結晶系統對比

結晶系統綜合對比情況如表4所示。

表4 結晶系統運綜合對比

3 結語

(1)濃縮部分處理技術較為成熟，可選擇空間較大。

(2)如蒸汽量較多，低品位的蒸汽富裕量較大，則對于多效蒸發器和機械壓縮蒸發器而言，前者一次性投資較后者略低，但運行費用較后者高，從經濟性角度綜合考慮，在項目壽命周期內，機械壓縮蒸發器較多效蒸發器更為經濟。綜合國內項目應用業績，多效蒸發器更多的應用于海水淡化、鹽鹵蒸發等項目，在大型化工項目的污水回用領域暫無應用案例；機械壓縮蒸發器在國外污水回用領域已有較多成功應用案例，在國內污水回用領域也已有應用。因此，綜合考慮兩種技術的經濟性、應用業績和技術可靠性，可優先推薦機械壓縮蒸發器作為蒸發系統的關鍵設備。

(3)優先推薦采用納濾+熱法結晶與冷法結晶結合(硫酸鈉冷凍結晶)，不推薦采用純熱法結晶分鹽。