煤化工高盐废水浓缩工艺方案的选择

煤化工高盐废水浓缩工艺方案的选择

中国是一个“富煤、少油、少气”的能源大国。蒸发结晶可以分离盐和水，最终实现废水“零排放”1在采煤废水集中阶段，预处理煤化工废水在浓缩前，由于自来水中的钙、镁离子含量较高，总硬度过高导致水体结垢倾向严重，造成膜孔阻塞2膜浓缩技术反渗透装置由于占地面积小、能耗低、自动化程度高等特点，已经被广泛应用于煤化工废水处理工艺中2.1防渗透对含盐废水施以外界推力克服其渗透压，使水分子通过膜，达到分离、提纯、浓缩目的的逆向渗透过程即为反渗透2.2反渗透膜系统污水直排放系统水反应时间分析由于普通反渗透膜运行时所能承受的压力一般为25～40bar，为了进一步提高浓水的含盐量，增大浓缩倍率，降低后续蒸发单元的处理压力，提高整个零排放系统的效率，必须加强相应膜组的进水压力。近年来，不少水处理行业选用超高压卷式反渗透膜组合，碟管式反渗透（DiscTubeReverseOsmosis,DTRO）是专门处理高浓度污水的膜组件，最大耐受压力可达120bar，高压反渗透系统回收率≥50%，脱盐率≥98%，盐分浓缩在100000～180000mg/L。高从堦等3蒸发结晶的节能措施混凝沉淀技术不能解决盐分的问题，膜分离技术也只能实现大部分水回用，浓水的TDS远低于饱和浓度蒸发结晶能耗高、处理量小，为了降低运行成本，蒸发过程中的节能显得尤为重要。在蒸发过程中合理分配热能，使其满足系统内各结晶装置能耗需求，以下3种节能技术应用较为广泛。3.1提升系统压力和温度所谓多效蒸发（MultipleEffectDistillation,MED），即生蒸气进入第一效蒸发器第一次使用后，排出的二次蒸气不进入冷凝器冷凝，而是作为二效蒸发结晶器的热源再次利用，达到节能的目的。MED技术可将系统加热蒸气利用率提升至50%由第一效蒸发器允许进入的最高蒸气温度减去最后一效蒸发器的最低沸点温度，即MED系统的总温差。在总温差范围内，随着蒸发器效数的增多，每一效之间的温差减小。为了保证蒸发量，各效的加热面积必须相应地扩大，而煤化工浓水中大量氯离子的存在，使设备选型时都使用耐腐蚀的超级碳钢材料，扩大换热面积会使投资费用大幅度增多。3.2蒸气喷射器系统热力蒸气再压缩技术（ThermalVapourRecompression,TVR）主要是使压力较高的生蒸气在蒸气喷射器中高速流动形成负压，利用蒸气的黏性和湍流效应，将蒸发器产生的二次蒸气吸入TVR技术采用蒸气喷射器，设计简单有效、没有转动部件、造价低廉、方便维护。但喷射器在现场使用时产生的噪声大、引射率低、增压比不高，并且产生的动力蒸气只能利用在下一效蒸发器中，或者被送入冷凝器中作为残余蒸气，不能回到原系统中。3.3mvr蒸发蒸发机械蒸气再压缩技术（MechanicalVaporRecompression,MVR）的基本原理是将蒸发器排出的二次蒸气经过蒸气压缩机压缩，提高其饱和温度和压力后，再次送入蒸发器中作为热源与TVR技术相比较，由于蒸气喷射器只能压缩一次二次蒸气，剩余蒸气的能量必须作为预热释放给冷凝水，而MVR技术可以减少甚至消除通过冷凝器释放的热量，因而蒸气利用率更高，更加节约能源。庄严等4增湿和载气萃取载气萃取技术（CarrierGasExtraction,CGE）是通过空气的增湿去湿过程实现废水浓缩减量的新型脱盐技术。不同温度下饱和湿空气含水量如图1所示。当温度在20℃以上时，随着温度升高，空气中含水量上升趋势迅猛；空气与加热的废水直接接触，升温增湿将废水中的水蒸气带出，使废水浓缩减量；后由湿空气与冷凝水直接接触，温度下降，湿空气携带水能力下降，空气与水分离去湿后产水回用，空气排入大气。载气萃取装置由增湿塔和去湿塔两大运行设备组成，空气在增湿塔升温携带水气减量浓缩，在去湿塔冷却气水分离，产生的淡水冷凝回收并在换热器预热时回给到水中。与传统的蒸发技术不同，载气萃取技术所用的增湿塔与去湿塔均为直接接触的传热传质设备，避免了结垢腐蚀对传热传质的影响5分质浓缩技术煤化工高盐废水浓缩处理是一项复杂的处理工程，往往需要根据水质选择一系列