三效蒸发回收反渗透浓盐废水中试装置运行总结

三效蒸发回收反渗透浓盐废水中试装置运行总结

一般体积的煤炭产品年消耗量超过10万吨。水资源的缺乏是煤炭行业发展的重要制约因素。为减轻水资源危机、提高废水回收利用率,部分煤化工企业在终端废水达标处理的基础上,采用“预处理+膜回收”组合的工艺,实现了废水深度处理及回用的目的。但在采用反渗透装置制备回用水的过程中会产生约30%的浓盐废水,其中含有多种盐类,若直接排放会对土壤、地表水等产生污染,同时也造成了水资源的浪费,尤其是缺水地区更是如此。另外,若排入市政污水处理系统,过高的溶解性总固体对活性污泥的生长也非常不利。为此我们在山西某化工企业建造了蒸发量为0.8t/h顺流强制循环三效蒸发中试装置,对反渗透浓盐废水的蒸发回收进行研究,获得了可供工程设计采用的控制参数,并对各效冷凝水水质进行了分析,对进一步提高废水的利用率具有重要意义。1水膜回收单元浓盐水的水质中试废水来源于山西某煤化工企业终端废水膜回收单元反渗透装置产生的浓盐水,其中含有NaCl、CaSO4、Na2SO4等多种无机盐类,具体水质见表1。2试验装置的工艺和主要设备的配置2.1蒸发干燥工艺流程简述:浓盐水通过进料泵送入一效加热器,由0.30～0.35MPa的饱和蒸汽加热到一定温度后,再进入一效蒸发室进行蒸发,蒸发出的二次蒸汽供二效加热器使用;一效蒸发室的溶液进入二效加热器,由一效产生的二次蒸汽再次加热到一定温度后,进入二效蒸发室再次进行蒸发,蒸发出来的蒸汽供三效加热器使用;二效蒸发室的溶液进入三效加热器,由二效产生的二次蒸汽再次加热后进入三效蒸发室进行蒸发,蒸发出来的蒸汽送入冷凝器由循环冷却水进行冷却成冷凝水,各加热器及冷凝器产生的冷凝水送入淡水箱。三效蒸发室中的过饱和物料通过出盐泵送入旋流增稠器,旋流器分离所得稀溶液经过上部管道返回三效蒸发室中部实现外循环,浓物料通过底部排放口送入结晶器和离心机,离心机分离得到的废盐外送,离心母液则返回三效蒸发系统继续蒸发。2.2主要设备三效蒸发装置处理规模为0.8t/h,主要包括三效顺流强制循环低温蒸发器、旋流增稠结晶器和离心分离机等,主要设备表见表2。3力-0.05mpa三效蒸发装置各效运行参数见表3。冷凝器操作压力-0.085MPa,进口温度55～60℃,出口温度40～45℃;冷凝器循环水量25～30m3/h,进口温度～32℃,出口温度～42℃。4中试试验结果利用0.30～0.35MPa饱和蒸汽做热源,对中试装置的蒸发量、蒸汽耗量和冷凝水水质等进行了20天(每天测2次)的系统试验,中试结果如下。4.1分析蒸发量和蒸汽消耗(1)中试装置蒸发量三效蒸发装置蒸发量和蒸汽耗量中试结果见图2。从图2可以看出,中试装置设备蒸发量(一、二、三效蒸发总量)前8天维持在820kg/h稳定运行,从第9天开始蒸发量略有下降,降至795kg/h;蒸汽单位耗量维持在430kg蒸汽/t水,运行稳定。(2)不同效蒸发量第9天是第9天10月10日总蒸发量的下降三效蒸发装置各效蒸发量见图3。从图3可以看出,二效蒸发量最大,三效次之,一效蒸发量最小,从第9天开始各效蒸发量有下降趋势。中试结束时,打开加热器发现有结垢现象,其中二效最严重,一效其次,三效最轻,由此说明各效蒸发量下降是设备结垢所致。4.2盐的量和盐量各效溶液含盐量试验数据见图4。从图4可看出,进水含盐量一直比较恒定,维持在3.5g/L左右。一效溶液TDS浓度在7.7g/L左右,二效溶液TDS在17.1g/L左右,三效溶液TDS大约在285g/L左右。4.3各影响冷凝水水质分析(1)透水电极电导率各效冷凝水电导率(测定温度为25℃)中试数据见图5。从图5可以看出,二效冷凝水电导率在75～95us/cm之间,三效冷凝水电导率在120～130us/cm之间,冷凝器冷凝水电导率在310～330us/cm之间,冷凝水混合液电导率在190～210us/cm之间。(2)cocdr含量中试试验结果显示:进水CODcr在20～30mg/L之间,二效和冷凝器冷凝水CODcr含量均<10mg/L,三效冷凝水CODcr含量绝大部分<10mg/L,只有少数略>10mg/L,混合后冷凝水CODcr含量<10mg/L。(3)效冷凝水氨氮及冷凝器冷凝水氨氮含量三效蒸发装置进料和各效冷凝水氨氮含量中试数据见图6。从图6可看出,进水氨氮含量在0.82～2.98mg/L之间,二效冷凝水氨氮含量在0.54～1.84mg/L之间,三效冷凝水氨氮含量在0.85～2.60mg/L之间,冷凝器冷凝水氨氮含量在3.0～4.6mg/L之间,混合后冷凝水氨氮含量在1.50～2.95mg/L之间。5经济指数的分析三效蒸发装置蒸发量按0.8t/h计,运行费用仅对耗电量和蒸汽消耗量及冷凝水产生的回收费用进行计算。5.1蒸发文水费用w电费按0.5元/kW·h,进料泵运行功率为0.25kW,一效循环泵运行功率5.41kW,二效循环泵运行功率5.30kW,三效循环泵运行功率5.30kW,真空泵运行功率3.65kW,出盐泵运行功率为0.38kW,离心机运行功率2.75kW(运行率为0.1),则蒸发吨水费用为12.85元。5.2蒸汽成本蒸汽消耗量按430kg蒸汽/吨水,蒸汽单价按120元/t计算,则蒸发吨水费用为51.6元。5.3冷凝水成本蒸发得到的冷凝水费用按3.5元/t计算。5.4综合成本分析综合费用=电费+蒸汽费-冷凝水费=12.85+51.60-3.50=60.95元/t6蒸发室结垢分析从试验中可发现,三效蒸发设备的蒸发量从第九天开始缓慢下降,从开始的820kg/h下降到795kg/h,实验结束时,我们打开各效加热器和蒸发室后发现有结垢现象,其中二效结垢较重,一效、三效较轻,经分析一效结垢以碳酸盐垢为主,二效和三效结垢以硫酸盐垢为主。根据相关资料和文献显示,碳酸盐垢可通过盐酸清洗方法予以去除,但硫酸盐垢比较难处理,解决硫酸盐垢的方法除机械、超声波等物理方法外,也可采用Na4EDTA、HEDP、氨三乙酸以及氨基磺酸等化学清洗方法。7回收冷凝水效果采用三效顺流强制循环低温蒸发反渗透产生的浓盐废水技术上是可行的,吨水回收成本为60.95元,蒸发每吨废水消耗蒸汽约为430kg,回收的冷凝水平均电导率<200us/cm,CODcr<10mg/L,氨氮