煤化工污水“零排放”工艺技术研究

[摘 要]针对我国“多煤少油”的基本国情以及日益严峻的环保问题，为保证国家能源安全，缓解水资源匮乏的局面，减少水污染，“十三五”规划中要求合理发展现代煤化工，注意煤化工对环境的影响。由于煤化工项目具有耗水量大、生产污水含盐量高、污水污染严重等特点，所以污水深度处理并回用，实现煤化工污水“零排放”就成了亟需解决的问题。本文主要研究的是利用传统活污泥法去除COD、N、P，利用超滤去除SS、胶体，利用反渗透、正渗透去除硬度、硅酸}等离子，最后采用蒸发结晶的方式生产出杂盐，实现零排放。

[关键词]煤化工；零排放；超滤；反渗透；正渗透；蒸发结晶

中图分类号：V512 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）11-0020-01

随着煤化工项目的不断发展以及日益严重的水资源和环境污染问题，工业污水的污染已经成为我国经济发展的绊脚石，同时在全球范围内也引起了相关专家和学者的共同关注。怎样平稳地过渡--既不伤害生态环境，又能发展工业，是全球面临的共同课题。有效的水资源管控和废水的回收利用是污水零排放的前提和保障。

一、煤化工污水的特点分析

要实现污水回用并实现“零排放”，首先需确定回用水用途以及蒸发结晶后盐的处理办法，从而确定处理后水质、水量等数据，在此基础上考虑工艺的可行性，以及投资、运行费用及设备维护等因素，采用最佳的处理方案确保系统高效、稳定、可靠运行。

煤化工污水具有成分复杂且水量较大的特点，一般包括煤气化污水、循环水排污、化学水再生水、各装置生产污水以及生活污水等，其中煤气化污水具有高COD、高氨氮、含盐量高（硬度、硅）等特点，也是最难处理的一股水，循环水排污水及化学水再生水具有含盐量高（硬度、硅）的特点，各装置生产污水及生活污水具有高COD的特点。

二、各阶段工艺选择

（一）生化处理阶段

由于煤化工污水具有高COD、高氨氮的特点，所以在污水前期处理阶段采用传统生化处理方法去除水中COD和氨氮。并在生化处理的末端增加浸没式超滤作为去除COD、SS、胶体的最后一个单元，产水可以达到COD

（二）除盐阶段

化学水再生水与循环水排污水与浸没式超滤出水混合可以直接进入除盐单元。除盐单元主要包括浓缩单元和结晶单元。

1、浓缩单元

浓缩单元包括预处理单元（高密池+砂虑）、反渗透单元、离子交换单元、正渗透单元。

1）预处理单元

混合水质中钙镁硬度、悬浮物、胶体等较高，预处理是通过投加软化药剂去除水中的悬浮物、硬度、部分COD及胶体硅。

药剂软化法主要是投加化学药剂（烧碱、石灰、纯碱等），通过化学反应使钙镁离子沉淀析出，从而降低水的硬度。根据生产废水水质特点（硬度高、碱度低），考虑采用烧碱-纯碱软化法（表1）。

烧碱-纯碱软化法药剂投加量低，药剂费用较低，除镁效果好等优点。

2）超滤

预处理后的水总硬小于60，钙硬在20左右。随后进入超滤，进一步去除水中的胶体细菌、大分子有机物等。超滤膜孔径在1-50nm。

3）反渗透（RO）单元

反渗透是借助于选择透过性膜的性能，以压力差为推动力的膜分离技术，当系统中所加的压力大于溶液渗透压时，水分子不断的透过膜，经过产水流道流入中心管，然后在出水端流出，进水中的杂质如：离子、有机物、细菌等被截留在膜的进水侧，然后在浓水端流出，从而达到淡水净化的目的。反渗透的出水浓水进入正渗透，产水可回用。

4）正渗透（FO）单元

FO正渗透技术，是一项引进技术，正渗透膜依靠原水和汲取液间的自然渗透压，使水分子通过渗透膜，从低渗透压测到高渗透压测。系统包括：正渗透本体系统、汲取液回收系统、浓水脱氮系统、产水精处理系统。

正渗透技术主要特点：常温常压运行方式、可选用合成材料，浓缩倍率达3～5倍，浓缩液TDS 180000～250000mg/L。

2、蒸发结晶单元

选择两效结晶TVR蒸汽再压缩处理工艺，结晶干燥系统主要由结晶器、TVR蒸汽再浓缩、盐浆脱水、冷凝液换热、二次蒸汽冷却等单元组成。

1）两效结晶器

两效蒸发是将两个蒸发器串联运行的蒸发操作，使蒸汽热能得到多次利用，从而提高热能的利用率。以两效蒸发器为例，第一个蒸发器（称为第一效）以生蒸汽作为加热蒸汽，第二效以前一效的二次蒸汽作为加热蒸汽，从而可大幅度减少生蒸汽的用量。每一效的二次蒸汽温度总是低于其加热蒸汽，故多效蒸发时各效的操作压力及溶液沸腾温度沿蒸汽流动方向依次降低。

两效蒸发器的主要特点如下：

i）使用生蒸汽加热，需要消耗大量蒸汽，相对电能消耗较少；

ii）前一效蒸发器内蒸发时所产生的二次蒸汽用作后一效蒸发器的加热蒸汽，可节省一部分的蒸汽使用量；

iii）设备占地面积较大。

2）热力蒸汽再压缩技术―TVR

根据热泵原理，来自沸腾室的蒸汽被加压到较高压力，此时，其所对应饱和蒸汽相对加热室的蒸汽温度更高，蒸汽则可被再次利用，而采用蒸汽喷射压缩器即可达到要求。根据其效能特点，使用一台热力蒸汽压缩器所节约的能源与增加一效蒸发器所节约的能源相当。因此目前被较为广泛地使用，但热力蒸汽压缩器的操作需一定数量的鲜蒸汽，即动力蒸汽，大约可节能60%。

来自全厂的中低压蒸汽经减温减压进入TVR喷射器，与来自一效结晶器单元的二次蒸汽及冷凝液混合，实现二次蒸汽的再浓缩，之后进入换热器，提供换热需要的热源。

3）盐浆脱水

来自结晶器的压力流盐浆进入旋流分离器，实现硫酸钙与盐浆的分离浓缩，浓缩后的盐浆直接进入离心脱水机进行脱水，产生的混合固体外运处置。

三、结论

要达到煤化工污水“零排放”的目的，就必须对污水深度处理回用。煤化工污水量大、水质复杂，其较高的含盐量利用成熟的反渗透技术及正渗透技术处理较为经济可行。再利用蒸发结晶技术将浓盐水收集填埋，从而实现煤化工污水“零排放”。

参考文献

[1] 胡小武.高效反渗透废水处理工艺在电厂废水零排放中的应用[J].神华科技.2011（05）：92-96.

[2] 崔凤霞，李荣，陈玮娜.工业废水零排放技术进展[J].环境科学导刊.2016（S1）：135-139.