煤化工企业含盐污水零排放工艺研究

闫卫军

（山西晋环科源环境资源科技有限公司，山西 太原 030027）

0 引言

随着国家环保要求的不断提升，对于各类废水的处理和排放有了更为严格的要求。煤化工企业在生产过程中会产生大量的含盐废水[1]，这些废水的含盐量一般在400～14 000 mg/L 之间，含盐量大、硬度高，不满足环保排放标准，需要对其进行单独回收处理。

为了提高煤化工企业含盐废水的利用率，降低处理成本和废弃污水排放，根据试验研究和实际工作经验，提出了一种新的煤化工含盐废水零排放处理技术。通过蒸馏结晶、循环利用的模式实现了含盐废水在煤化工企业内部的循环利用，提高了煤化工企业含盐废水的处理经济性。

1 设计背景及依据

某煤化工企业，规划煤制油产能为3 000 万t/a，煤制气为500 亿m3/a。在生产过程中上游工段的含盐废水量约为20 m3/h，含盐质量分数为25%～30%。水中钠离子的质量浓度是92 146.4 mg/L，钾离子的质量浓度是652.4 mg/L，钙离子的质量浓度是0.8 mg/L，镁离子的质量浓度是0.01 mg/L，铁离子的质量浓度为5.5 mg/L，硫酸根离子的质量浓度为10 279.6 mg/L，氟离子的质量浓度为214 mg/L，碳酸氢根的质量浓度为0.75 mg/L。因此分析可知该煤化工企业内水质的主要成分为氯化钠及硫酸钠，在进行零排放分析处理时主要依据以上两种物质来进行物料衡算及热量衡算[2]。

经过计算，煤化工生产过程中的一效及二效蒸发装置在反应过程中都会生成一定的结晶盐，这些结晶盐会随着时间逐步沉积在管路中，不仅影响管路内的气液流动，而且也会造成管路内工作压力的增加，产生安全隐患。因此在进行设备选择时采用了强制循环蒸发器，该蒸发器不仅管径较大，而且具备很强的抗结痂能力，可以显著降低结晶盐的沉积，减少对系统运行稳定性的影响。

2 零排放处理工艺技术研究

2.1 含盐废水强制挥发技术

含盐废水强制蒸发工艺主要是利用结晶蒸发的方式一方面可以形成蒸馏纯水，另一方面可以将含盐废水进行浓缩形成结晶，便于进行处理。在进行处理时可以取前工序的含盐废水，该类废水的强制挥发工艺如下所示：

1）先利用流量泵将废水转移到一效蒸发装置内，然后对该类废水进行二级浓缩处理，最后再把浓缩以后得废水利用流量泵转移到二效蒸发装置中。

2）经过一次浓缩的含盐废水，在二效蒸发系统中进行蒸发结晶，通过轴流泵实现内循环[3]，然后再由二效出料泵传输到旋液分离器中。

3）废水在分离器内进行高速旋转并静置，使液体中的悬浮物完全沉淀，然后再把静置产生的上层液体取出，转移到二效蒸发装置中；下部的沉淀物则通过分离泵分离到稠厚器内进一步处理。

4）沉淀物在稠厚器中进行浓缩后转移到离心机内进行处理，使其分为液体部分和固体部分。液体部分通过流量泵进入到母罐中，然后再流入到二效蒸发装置中，和从旋流器内分离出来的液体一起来对系统中的固液比例进行调控。分离出来的固体则可以在充分晾晒后形成固体废弃物，通过固体废物处理流程进行专项的无害化处理。

含盐废水双效强制蒸发工艺流程如图1 所示[4]。

图1 强制蒸发系统流程图

2.2 蒸汽及二次汽的流程

为了提高反应过程中的能量利用效率，在反应过程中，对二效加热室进行加热的热量是来自于一效分离室内的水蒸气，实现了对反应过程中余热的二次利用，从而有效地提高了系统在反应过程中的能量利用效率。从二效分离室所产生的二次蒸汽则能够进入到冷凝室中进行冷凝，形成的冷凝水则进入到储水罐中，将其作为前工艺用水或者系统内的清洁用水。在反应过程中生产的不凝其则可以通过水环真空泵[5]抽出并排空。

2.3 冷凝水流程

生蒸汽冷凝水会回到冷凝水罐中，通过水泵将其抽入到锅炉房内进行二次利用[6]。在反应过程中产生的二效冷凝水和间接冷凝水都会进入到冷凝水罐中，该罐中的水在存储后可以用于反应系统的冲洗或者生活用水。

2.4 系统中母液流程

系统内富集的母液会逐步排放到原料罐内，这些母液可以通过泵传输到耙式干燥机[7]中。在设备内进行充分的烘干后形成杂盐，这些杂盐将会和反应过程中产生的混盐一起进行无害处理。

2.5 系统机封水流程

系统中的所有系统机封水全部进行回收，在经过换热后再进入到机封水罐内，然后通过封水泵来传输到各个泵内，实现在系统内部的循环。

3 应用情况分析

目前该含盐废水零排放系统已经在多个煤化工企业投入应用，含盐废水的产生量为20 m3/h，因此该系统内的各设备选型情况如表1 所示。

表1 含盐废水零排放系统设备选型汇总表

系统运行时的各项工艺参数汇总如表2 所示。

表2 系统运行参数汇总表

该含盐污水零排放系统已稳定运行6 个月时间，能够实现含盐污水的全部处理，满足了“零排放”的处理要求。

4 运行中的注意事项

目前该含盐污水零排放系统已经投入应用，在使用过程中暴露出了一些问题，这些问题汇总如下：

1）在运行过程中如果一效和二效装置的管路发生堵塞，则需要即可打开系统上的冲洗阀门，利用洁净水进行快速冲洗，避免堵塞问题的进一步加剧。

2）在系统的含固线路上都设置了用于自动冲洗的阀门，冲洗时所用的冲洗水为二次汽冷凝水，为了保证管路清洗的效果，需要定期对管路进行检查，防止堵塞。

3）在系统的蒸发强度降低时，需要快速打开母液外排管路上的阀门，使系统中的母液排出，避免母液集聚影响管路的通畅。

4）在系统进行检修和停产时，要根据系统的需求及时添加脱盐水对管路进行保护，避免反应过程中的物料在系统管道内沉积而导致管路出现堵塞。

5）在气温比较低的时候，需要对系统中所有管路情况进行监控，避免管路中的液体冻结而造成管路堵塞。

5 结论

1）在反应过程中形成的含盐废水，在通过蒸发处理以后会形成结晶盐会和反应过程中产生的混盐一起进行无害处理。

2）在工艺过程中产生的二次汽冷凝水可以用于系统的清洗水并回收利用，在系统内的不凝气体则可以通过水环真空泵抽出并排入到空气中。

3）该含盐污水零排放处理工艺已经在多个企业投入应用，满足了“零排放”的处理需求，极大的提升了煤化工企业含盐污水的处理效果。