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    煤化工高含盐废水处理技术存在问题及发展趋势
    科诺科仪 / 2019-08-27

    随着工业的快速发展、对煤炭资源需求的不断增加,在很大程度上促进了煤炭产业的发展与进步。但在进行煤炭和相关产品生产的同时,也带来了一定的污染问题,这些问题不利于我国构建生态平衡型和环境友好型的社会。如煤化工生产过程中排放的含盐较高的废水,则需要采用各种组合工艺对其进行深度处理。目前,伴随日趋严苛的环保要求,越来越多的企业开始着手实施废水“零排放”,但是相关的处理技术中仍存在一定的问题,这些问题必须引起有关人员的高度重视,才能切实保障处理后的产品水、盐品符合相应标准。

    煤化工行业对我国工业的发展和进步具有重要意义,但水资源的缺乏也在一定程度上限制该行业的进步。在煤化工的日常生产中,会产生大量的高盐废水,若不进行处理便排放,会对环境造成严重的污染,甚至污染地下水和土壤等。因此通过合理有效的技术,在实现废水零排放以及杜绝有机污染物对环境造成污染的同时,将高盐水中的氯化钠和硫酸钠分离出来并加以资源化回收利用,是当前煤化工高盐废水处理的趋势所在。

    一、煤化工废水的分类

    1.废水的种类

    对生成的废水而言,一般将其分为“工艺有机废水”和“含盐废水”两大类。前者主要以工艺废水和生活污水为主,污染物主要为COD,并且该类废水中的含盐量相对较低,对其进行处理的过程相对较容易。有机废水的处理过程首先要对水质特点进行分析,然后经过预处理和生化处理等相关措施后,将其再回用到生产工艺过程之中。后者来源较为广泛,主要为煤气净化过程中煤气洗涤废水、循环水系统排水、除盐水系统排水以及在回用水处理系统中产生的浓水等。

    2.煤化工废水的来源

    在煤化工行业中,含盐废水中“盐”的来源是极为特殊的,它的产生与补充新鲜水和循环冷却水密切相关,并且在除盐水生产过程也会产生新的高含盐废水,同时在有机废水的处理过程中,往往因为要添加处理药剂,导致也会产生相应的高含盐废水。比如,在国内某大型煤炭企业中,煤制天然气项目要以新鲜水进行补充,而在这一过程中带入进去的盐量就已经超过了系统盐量的一半以上,同时在生产过程以及水系统添加化学药剂的过程中,也会产生近30%的盐量。虽然能够对循环冷却系统的循环倍数进行系统优化和选择,但是废水含盐量却难以实现真正的降低。一般而言,煤化工行业含盐废水的TDS往往保持在5000mg/L左右,处于较高的水平。

    二、零排放的处理技术

    在煤化工业中产生的高含盐废水水质通常会有以下几方面特点:一是废水含盐量高的同时成分较为复杂,并且其中具有较多的杂质离子;二是废水中含有较多的COD,会对蒸发结晶后的盐品品质产生较大的影响;三是废水中具有一些物质极易导致结垢;四是在煤化工行业中因项目主要工艺不同,其产生废水中含有的成分也不尽相同。因此煤化工废水水质具有较大的不确定性。

    当前阶段在对高含盐废水进行处理时,其工艺流程分为前期处理、主要流程和后期处理。

    其中前期处理使用的技术包括化学软化、催化氧化以及膜浓缩,主要目的是去除钙离子、镁离子和COD,从而为后续过程打下良好基础;主要流程中则可通过膜法、热法两种方式进行,以达到将高含盐水废水中的一价盐、二价盐进行分离的目的;在进行后期处理时,通常可采用蒸发结晶、冷冻结晶的方法,制出具有较高纯度的氯化钠晶体。同时,通过冷冻结晶实现硫酸钠的结晶,再经过干燥系统,得到相应盐品,从而实现废水的零排放。

    三、处理技术存在的问题以及应对方法

    结合目前部分企业的实际生产和运营情况,废水的零排放的主要问题是对系统风险进行管理和控制,主要包含以下四个方面。

    一是如何加强水的循环利用。在充分了解各个装置对水的实际需求量的基础上,保障水资源合理分配的同时,有效提高水资源的有效利用率,从而实现对废水的分质回收再利用。这就需要摸索对高含盐废水排放进行控制的方法,并找到一条合适的解决途径。首先,在进行零排放设计前,应计算全流程水平衡、盐平衡,并对数据进行相应的分析,同时在水系统循环再利用基础上,考虑如何设计高盐度废水的处理系统,从而确保设计的合理性和可行性。其次,通过一水多用、循环使用等方式取代以往的定点回收利用方式,实现废水回用点的增加,提高水调配的灵活性,进而降低整体系统的环境风险。最后,在实际运行中,要尽量避免误操作的情况,以杜绝因为意外状况导致的水平衡被破坏的状况发生。

    二是如何确保工艺流程的顺畅。在对废水进行零排放处理时,其流程相对较长并具有一定的复杂性,其中涉及到较多的工艺,每个工艺之间联系紧密,会互相产生影响。因此应提高对每个工艺环节的重视,避免某一环节影响到其他环节的处理效果,或导致后续环节无法正常运行。因此,充分保障各个处理环节有机衔接,保持工艺流程顺畅对实现零排放具有重要意义。从我国现已运行的高含盐废水“零排放”案例来看,蒸发结晶处理是废水“零排放”技术应用的瓶颈,也是拥有较多争议的工艺环节。纯盐(如碳酸钙、氯化钠、硫酸钠)的结晶技术已经比较成熟,但单盐系统的溶解度数据和速率常数并不适用于复杂系统的共沉淀盐。其它盐类的数量即使很少,也可能对结晶过程产生很大的影响。同时,煤化工高含盐废水的组分变化很大,这是蒸发器结垢问题难以解决的重要原因之一。此外,有多种盐类并存的卤水还会在蒸发器内产生泡沫,具有极强的腐蚀性,影响蒸发装置的连续、稳定运行。通过对分盐结晶技术的研究和现有蒸发器运行经验的积累,可以通过前处理,尽可能减少进水中钙、镁及硅的含量,并通过结构形式的优化,从技术上突破蒸发器结晶及结垢问题。

    三是如何保证产品的稳定。高含盐废水零排放作为环保要求,已成为节能减排大势所趋,但部分企业未经分盐,通过蒸发固化处理后的结晶固体,组分复杂,有害物质浓度高,需作为危险固体废弃物进行处理。如处理不当,结晶盐中的水溶性盐类有机物会在雨水作用下形成二次污染。因此需要通过蒸发结晶、冷冻结晶的方式,实现废水中的无机盐最大限度的浓缩,最终进行结晶分盐,得到高纯度结晶盐。

    四是形成的产品盐的去处。因为进水水质复杂,经过蒸发结晶后形成的盐(主要为硫酸钠和氯化钠),结晶盐品质基本可达到《精制工业盐》(GB/T5462-2015)二级标准,《工业无水硫酸钠》(GB/T6009-2014)Ⅱ类合格品要求,品质较低;而从目前的使用需求来看,虽然有盐化工、皮革制造等企业可以收购部分结晶盐,但高昂的运输费用使其望而却步,工业化应用较为困难,后续需从政策层面上引导,解决结晶盐的出路,才能从根本上解决整体工艺技术的经济性问题。

    四、高盐废水处理技术走向及发展趋势

    首先,要不断地对现有的废水处理技术进行改造创新,解决容易引起故障和停车的问题。还要充分考虑开停车及事故情况下的废水处理措施,设置合理尺寸的事故水池以满足开停车、试运行、事故状态的要求,使现有技术运行更加顺畅。其次,由于煤化工高含盐废水具有高COD、有机物组分及含量复杂的特点,因而采取可行且有效的预处理措施,既可降低COD,减少对生化处理的冲击,缓和后续工段的水质条件,又有利于整个水处理体系的稳定、高效运行。最后,还可以利用现有的蒸发结晶技术重点解决蒸发器传热面的结垢问题。由此可见,如何使结晶盐达到工业级别,实现真正的无污染回用是高含盐废水处理技术的发展趋势。

    五、结语

    对煤化工生产中形成的高含盐废水进行合理有效的处理至关重要。针对目前零排放处理技术中存在的问题,专业技术人员应引起高度重视,在中试试验基础上,对相关的处理技术进行优化,切实保障零排放在工程中的顺利应用。为促进煤化工行业的可持续发展,保障企业中日常生产生活所需的水资源合理分配,需要通过循环再利用等方法,提高水资源的有效利用率。同时,为了减少对高含盐废水环境的污染,在对高含盐废水进行处理时,保证结晶盐可以被再利用,促进零排放处理技术的升级。

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