煤化工浓盐水及结晶盐处理技术探讨

孙泽渊

(山西能源学院，山西 太原 030600)

我国煤炭资源主要集中在西北地区，所以我国的煤化工的工程也在该地区。新型的煤化工对水的需求量非常大，数据线数平均每吨煤转化需要2.5吨的水。但是在西北地区的资源又十分紧缺。这就要求我们要回收企业废水和生活污水。实现水的循环利用，这就要求我们工业实现废水的零排放目标。煤化工废水的处理技术就是发展煤化工行业的关键[1]。

1 煤化工浓盐水的特点及处理工艺

1.1 浓盐水特点

我们现在使用的废水处理技术，在应用的项目上看，工业废水的回收率非常低。并且其中的浓盐水需要处理的量还非常多，处理流程如图1所示。煤化工中的浓盐水具有两个特点，一个是其中的含盐量大，另一个特点是有机物浓度高[2]。但浓盐水的处理技术要求高，投入的成本大。所以我们一般情况下膜浓缩技术来处理，大幅度的降低浓盐水量，减轻流程后端处理压力，减少运行费用的支出。其详细数值见表1。

表1 煤化工浓盐水成分

图1 煤化工废水处理流程

1.2 浓盐水的处理工艺

1.2.1 浓盐水的膜浓缩技术

膜浓缩技术是对传统技术的改革，具有效率高的特点，其能够达到定向分离，实现浓缩的目标。与以往老式的加热浓缩相比，它对能源的消耗更低，对温度的要求不高，对产品的影响也不大。浓盐水经过膜浓缩技术后，其中盐的含量在6×104～8×104mg/L。降低了后期蒸发器的规模，减小工程的投入资金压力[3]。

(1)纳滤膜浓缩工艺

该技术和比反渗透分离技术的操作简单、对能源的消耗小截留多价离子、部分一价离子和分子量为200～1000的有机物。该技术是减小了反渗透膜技术的脱盐压力，并且脱盐率远超其他技术的平均水平。唯一不足的是需要确定该技术在浓盐水处理的有效性[4]。

(2)正渗透工艺

最近几年发展最为迅速的是正渗透技术。该技术的原理是半透膜两侧的渗压差。让溶液中的水分子从低离子浓度流一侧流向高离子浓度一侧，溶液中的其他分子和例子无法半透膜，达到目标的过程[5]。整个过程能够实现抗污染，水回收率大概在九成以上。如果能够选择合适的驱动液，我们甚至有可能析出盐，真正的达到废水零排放的目标。并且该技术的投入和运行成本并不高。

1.2.2 浓盐水的蒸发技术

(1)自然蒸发

自然蒸发技术使用时必须满足的条件。第一个条件就是要求工作时的气候必须适中。第二个条件是使用时的蒸发场地必须要达到一定的规模。而我国的煤炭资源聚集地的西北区域正好是环境干燥，地域辽阔，降雨量也远远小于其他的其他地域[6]。在该地域的许多煤化工项目都是建立蒸发塘，对煤化工的废水进行蒸发。废水在流程的前端处理后必定会遗留下浓盐水，在蒸发塘的设计上，我们必须安装双人工衬层，这样无疑加大了资金单投入。如果在审计上不合理，就会造成溃坝事件和偷排的不良情况发生。所以大家对此项技术一直不同看法[7]。

(2)机械压缩蒸发

机械压缩蒸发技术的原理时来回转换物质的物态。物质从液体状态变换为气体状态的过程是吸热的过程，而当气体状态物质变换为液体状态时是放热的状态。该技术在处理工业废水时，蒸发吸收的热能由同时进行的蒸汽冷凝释放的热能提供。这种工作模式已经应用在国外的煤化工废水处理的项目上。在国内也有许多应用成功的项目。该项技术工作是需要消耗的能源是电，因此在水资源匮乏的地域应用十分广泛。

(3)多效蒸发

多效蒸发技术的原理是吧蒸发器相连接，蒸发器的数目必须大于3。第一个蒸发器的作用是对进入的蒸汽进行加热，后面的蒸发器都是将前一个蒸发器内的蒸汽当做加热蒸汽。蒸发器的数目越多，蒸汽热能的利用率就越大。如果蒸发的总量得不到降低，过多的安装蒸发器就会加大投入资金的压力。伊犁新天煤制气项目处理工业废水的技术就是多效蒸发技术，该技术将浓盐水再次进行处理，最终达到煤化工废水零排放的标准。

2 结晶盐的处置探讨

结晶杂盐的成分复杂，其成分中包含许多有机物，在和水相遇时可以快速的溶解，没有较好的稳定性，所以固化结晶杂盐并不是简单的事情。一般情况下会发生二次污染的情况，所以我国明确规定在煤化工项目上使用蒸发结晶技术时，一定要杂盐的流向，避免造成环境的污染。

我国现有的煤化工项目，在废水处理时会产生大量的杂盐，日均的产量大概在一百吨左右。所以大多数当地的危废集中处置中心都很难完成处理。另一方面原因就是危废集中处置中心能够处理完成，但是煤化工公司也很难承担运输和处置的费用。因为处理每吨的成本在3000～4000元之间。

通过研究得出结晶盐的处理难度很高，费用也很贵。但为了实现废水零排放的目标，我们以后研究的方向要定在结晶盐的稳定性和无害化以及资源化方面。现阶段一些公司准备尝试分盐技术，从废水中得到氯化钠等一系列的产品，来实现废水的综合利用。但是在实验后发现煤化工的浓盐水还有的杂质较多，例如油类和有机物等。导致分离后得到的物质在质量和纯度上都不能达到国家规定工业级的标准。如果任然继续销售就会形成二次污染，这也是煤化工在发展时要考虑的重要环节。

在阳煤太华新材料项目里使用分质结晶的技术，煤化工浓盐水分盐结晶技术采用了“催化氧化(AOP)+降膜式蒸发(MVR)+超滤(UF)/纳滤(NF)+双效强制循环蒸发结晶”组合工艺。

(1)超滤、纳滤工艺系统

(2)AOP臭氧催化氧化工艺流程

纳滤浓水COD很高，如带到后系统，分盐的色度难以保证，把纳滤浓水送入臭氧催化氧化去除COD，此部分工艺分3个主要工艺段，即臭氧预氧化工艺段、一级臭氧催化氧化工艺段及二级臭氧催化氧化工艺段。

(3)氯化钠蒸发结晶系统

纳滤产水得到的纳滤滤液主要为氯化钠溶液，其TDS为36000 mg/L，送到MVR蒸发器中浓缩后，TDS达到215000 mg/L。将MVR蒸发后得到的氯化钠浓水进行双效强制循环蒸发结晶后，经离心分离得到氯化钠结晶，再经干燥后(纯度≥98.5%)包装作为产品出售。

3 结 语

我国目前在煤化工废水处理上，创新的处理技术应该在各个项目推广。比如正渗透技术、膜浓缩技术等。它们都可以实现煤化工废水最大程度的回收，减轻流程后期的处理压力和减少资金的投入风险，低成本的完成工作。

对于其中处理最难的结晶杂盐，我国现在通常使用的办法仍然是以填埋为主，但是该种办法存在很多弊端，比如需要过大的空地面积、处理成本远高于其他技术成本等。所以结晶分盐和综合利用一定是煤化工污水研究的重点方向。目前为达到国家规定的结晶盐产品的标准，我们可以使用的技术是预处理，减少废水中的过多的有机物，好让其实现综合利用的目的。

根据以上的研究，我国煤化工废水的治理工作应该创新现在的技术，来改变产品的结构，实现在源头上减少废水的排量。通过预处理技术，最大限度的去除废水中过多的有机物和含盐量。在通过膜浓缩等技术手段，提高煤化工废水的回收率，减小流程后期处置的压力。最后让废水的排放达到国家规定的标准，实现煤化工废水的综合利用，达到零排放的目标，更好的保护生态环境和促进经济的发展。