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煤化工高浓盐废水蒸发处理工艺进展

发表时间:2019-02-11浏览次数:0次

      在愈来愈严格的发展“绿色家当”要求的情况下,煤化工家当废水“零排放”逐渐成为发展趋势,而高盐废水处置成为实现这一目标的环节打破点。与生化处置、交换树脂划分区分技术以及超滤、反渗透等膜技术对比,利用蒸发技术处置煤化工高浓盐废梢公艺成熟,应用广泛,而且更适用于从盐度较高的有机废水中制取大量回用水。

  随着今世经济的快速高潮,家当发展与资源和情况相互限制的问题已成为全国性关注的焦点。水资源作为家当生产进程中重要的原料、循环媒介以及产品和废物的排放载体,需用量巨大。中国家当用水正面临着利用率低、废水排放遵守低以及家当发展程度与水资源分布和利用不平衡等问题。据调查研讨,中国家当用水浪费重要,重复利用率约为40%,只是发达国家的1/2。近10年来,中国近1/3区域采取的家当废水处置程度与先进程度之间的迥异越来越大,随着“三条红线”、“四项基本制度”和新出“水十条”的发布与执行,中国加强了对废水处置和水资源利用的监督和问责机制,家当废水只做到简短的达标排放已经是不可满足现阶段资源利用和生态保护标准,高效、节约、“零排放”已成为家当用水确当今趋势。

  家当废水主要来源于石化、煤矿、印染、造纸等行业,一般含有有机物、悬浮物、胶体、微生物及可溶性盐等,成分烦琐,处置工艺流程长、难度大、方法综合性强。绝大多数的家当废水经过前期的逝世预处置、生化处置和深度处置工艺已后退其中大单方面的不溶性固体、有机物和有毒有害物质,最终排击总溶解固体(TDS)品格分数在8%以上高浓盐废水的处置工艺成为实现废水“零排放”的环节环节。
高盐废水处置现状及特点。


煤化工高浓盐废水蒸发处理工艺进展


  目前,诚然高盐废水的处置方法多样,但其对于废水原料要求严格,很多工艺都不可满足处置较高盐度废水的条件。以生物法除高盐废水中的有机物为例,COD和总氮去除率随着盐度的增大会明显低垂,而经驯化后的活性污泥耐盐度最高也只能抵达5%。
  超滤、反渗透等膜技术或离子交换树脂处置高浓盐废水诚然能获取较高的水回收率,但废水中高浓度的盐类离子会对膜或树脂造成重要腐蚀,且随着浓缩液浓度、黏度的不断增大,废水中有机物和Ca2+、Mg2+等易结垢离子极易窒息膜孔或树脂,并对膜或树脂造成不可再生的污染和损害。
  目前,膜技术大多应用于有机物含量少的含盐废水初级浓缩进程,采取预处置、膜过滤等驾驭将其COD品格浓度低垂至20mg/L以下,脱色后的废水经过多级逆流倒极电渗析装置举办脱盐处置,废水回收率横跨85%。
  淡水和浓水在膜堆中造成逆流有效抑制了浓水室和淡水室之间的浓差疏散,也减缓了膜表面污染、结垢的速率。废水中Cl-的去除率随浓水盐度的增大而明显下降,膜面浓差极化现象加重。利用电渗析技术处置高浓盐废水所面临的问题仍集中在膜污染、腐蚀及清洗等与膜原料密切相关的技术层面。
  加热蒸发工艺广泛应用于电力、石化、煤化工和采油等组成烦琐的高盐废水处置,技术成熟,适用于处置盐度横跨8%的废水浓缩。热的高盐废水经过不断蒸发浓缩,固相盐分从中析出,溶剂蒸发转为气相后经冷凝陆续循环应用。加热蒸发形式多样,其中多效蒸发和机械压缩蒸发应用广泛。
煤化工高浓盐废水处置现状及存在问题

  煤化工高浓盐废水处置背景:中国资源分布发现贫油、少气、多煤的特点,利用煤焦化、煤电石、煤气化制取天然气、尿素等的传统煤化工,以及通过煤液化、煤气化制取醇醚燃料和烯烃等新型煤化工工艺早已成为当今能源利用研讨的热点。
  但是,煤化工需水量巨大,与生产企业所处区域水资源情况重要失衡,加之近几年来情况资源问题日益重要,国内外加大对家当生产废物的排放控管,煤化工废水“零排放”已成为废水处置的最终发展趋势。煤化工废水按其组成可以或许分为有机废水和含盐废水两类,其中含盐废水处置后期所获取的高浓盐水产品的处置工艺成为实现废水“零排放”的环节。
  煤化工浓盐废水一般采取“软化+高效膜浓缩”技术制得高浓盐废水,其TDS品格浓度可达50000~80000mg/L。诚然膜处置进程具有较高的水回收率,但研讨发现,一方面若废液中COD品格分数高于6×10-5,膜表面等闲结垢,职能明显下降;另一方面,废水中盐含量的增大会加重浓差极化现象,且水中Cl-等离子具有腐蚀性,这些成分都会重要影响膜遵守和应用寿命。
  煤化工高浓盐废水处置方法:高浓盐废水的处置方法有冲灰法、燃烧法、深井灌入法、蒸发结晶法等。
  冲灰法是用浓盐废水以喷雾的形式喷洒在厂区内以达降尘除灰的目标。该法由于区域所需量有限,且废水中有机物的挥发易造成二次污染,所以其应用陆续受限。
  燃烧法是利用燃烧炉将高浓盐废水举办高温碳化和固化,最终排击废气和以盐为主的废渣的进程。该法燃料能源花费巨大,热能利用率低,且约有1/3的热量从烟气中散失,一般用于处置有机成分横跨10%的高盐废水较为经济。
  水下燃烧蒸发装置利用管道燃烧器将废水汽化,余热传至外部水体举办预热,热能利用率可进步至99%以上。但该法仍存在设备腐蚀重要、运行不稳定等问题,并未应用到煤化工废水处置中。
  深井灌入法在美国、墨西哥等国家均有应用实例,但由于地质条件、生态情况等方面的限制,该法在国内并未获准执行。
  目前,高浓盐水分质分盐技术成为侵吞煤化工废水“零排放”瓶颈的环节技术,而家当中对高浓盐废水主要采取蒸发结晶法。蒸发结晶技术又分为天然蒸发和机械蒸发,其中机械蒸发又可分为多效蒸发、机械压缩蒸发、多效闪蒸、膜蒸馏等方法。

天然蒸发 
  天然蒸发是指将浓盐废水排入蒸发塘中利用太阳能将废液蒸干,水分及具有挥发性的有机物转为气相,最终获取盐渣的工艺方法。蒸发塘从制盐行业中的日晒盐田演变过来,具有能耗低、驾驭简短、应用寿命长等甜头,在煤化工高浓废水处置工艺中有突出阐扬。
  天然蒸发受外界气象情况影响重要,要求蒸发量远远大于降雨量,且蒸发进程中有机物的挥发和重金属离子的富集会对周围情况造成势必程度的二次污染,做好蓄水池的防渗是担保天然蒸发的条件和环节。诚然蒸发塘的建设投资成 本较低,但是由于蒸发面积巨大,因此拣选该工艺方法的同时必必要综合考虑其实际运营的经济成本。
  为减少蒸发占地面积,专家提出了机械雾化蒸发方法以增进气液接触面积,可将蒸发遵守进步14~30倍,蒸发面积也减少至原来的10%。内蒙古某家当园区采取该法已获取较好后果。

多效蒸发 
  多效蒸发(MED)串联多个蒸发器,加热废水浓缩获取固相盐,下一个蒸发器所需的加热蒸汽来自上一个蒸发器的二次蒸汽,蒸发效数就是蒸汽利用次数。从节约成本和低垂能耗两方面综合考虑,多效蒸发的效数一般为3~4级。
  多效蒸发本人能耗较高,但若与副产大量低压蒸汽的煤化工项目结合,则能抵达全厂能量的综合高效利用。而将相变化热遵守较高的程度管降膜蒸发器与竖管降膜蒸发器联用,程度管降膜蒸发器采取负压蒸发,利用竖管降膜蒸发器末效的二次蒸汽先将废水预热,然后输送至竖管降膜蒸发器举办蒸发结晶,可实现热能分级利用,高压蒸汽用量至少可减少30%,能耗显著低垂。

多效闪蒸 
  多效闪蒸(MSF)是基于解决多效蒸发进程中结垢重要的问题提出的,该法利用低温闪蒸技术将热废物逐级送至温度、压力低垂的闪蒸室内举办浓缩,最终料液浓缩以盐浆形式排击。MSF技术成熟、运行稳定、对证料要求低、适用大型化工废水处置。但是由于其低压驾驭条件会产生较高的能源花费,能耗要高于多效蒸发,且驾驭弹性较小并不适用于处置料液流量变化较大的情况。

机械压缩蒸发
  机械压缩蒸发(MVR)利用压缩机进步二次蒸汽的品位,循环利用蒸汽进步热能利用率,大大减少了对外界热源的必要,是全国上先进的蒸发技术之一。其耗能低、占地面积小、运行费用低、驾驭简短、自动化程度高等特点使其在蒸发结晶领域广受青睐,具有很高的适用职能,用于处置高盐废水可以或许有效避免腐蚀、结垢、起沫等问题。与多效蒸发对比,机械压缩进步了蒸发进程中蒸汽的利用率。
  MVR工艺可与高效膜浓缩技术结合,其水回收率可抵达90%。经研讨,将多台MVR装置串联组成两效或多效机械压缩蒸发工艺,可有效低垂能耗,由于换热面积和压缩机功率受传热温差及出料浓度浸染相反,因此拣选合适的传热温差是有效控制系统高效、节能运行的环节。
  与多效蒸发对比,机械压缩进步了蒸发进程中蒸汽的利用率。目前,从总经济成本、政策鼓励及环保等方面综合考虑,MVR技术具有良好的发展势头。

膜蒸馏 
  膜蒸馏(MD)技术以疏水微孔膜两侧的气压差为推动力,因受热由液相转化为气相的溶质疏散至膜的冷侧,并冷凝成液相,实现水资源回收和废水浓缩。膜蒸馏技术水回收率高,产水水质好,与MED对比设备成本低。但实际应用中膜蒸馏仍然面临相变潜热丧失、疏水膜润湿漏液、膜干枯及膜污染等问题,而影响了膜蒸馏技术的稳定性,大大增进了运行成本。
  将膜蒸馏与蒸发结晶结合联用,成功从高盐废水中回收达标盐,并实现了废水循环利用。膜蒸馏技术与热蒸发结晶技术耦合造成的膜蒸馏-结晶工艺当今成为研讨热点,该工艺将溶剂蒸发和溶质结晶张开开,具有良好的封闭性,膜蒸馏装置可以或许提供较大的传热面积,有效地减少了设备的占地面积。
  膜结晶工艺在废水处置和盐类回收方面已有了势必的研讨和发展,从盐分纯真的NaCl高盐废水和Na2SO4高盐废水到成分烦琐的高盐有机废水,相信随着膜原料的改善及膜相关工艺的发展,对于高浓盐废水的处置,膜蒸馏-结晶技术能首创出一片新天地。

含盐废水“零排放”集成工艺 
  浓盐废水蒸发脱盐大多以花费大量的蒸汽为代价而制取家当生产回用水,减少用于加热待蒸发料液的蒸汽量可以或许索性低垂蒸发成本。以此为目标,将超滤、反渗透等高效膜划分区分技术与热法蒸发工艺串联组成新型浓盐废水处置的集成装置具有更强的家当适应性。
  一方面,进步待处置废水的浓度,即减少废液汽化量可索性减少蒸发时生蒸汽用量。决策包括预处置系统、回用与减量化系统和零排放系统的处置反渗透浓缩液或高盐烦琐废水的装置,采取浸没落莫滤装置作为反渗透单元组件,次第利用中压、高压、超高压逐级加压反渗透装置对废水举办浓缩和回收,进入蒸发器中的废水仅为原废水的5%,大大减少了蒸发系统的热耗,运行成本至少缩减至曩昔的1/4。
   一方面,低垂废液蒸发温度,采取负压蒸发也可以有效减少蒸汽花费。针对反渗透浓缩液,利用负压蒸发低垂废水沸点,决策蒸发室采取多孔凹凸斜板使预热废水造成薄层液膜,增大气液接触面积,同时开启引风机加强蒸发室内空气举止,加强蒸发速率。含盐废水蒸发至饱和后送至结晶器内析出固相盐,废水回收率可达80%,运行稳定,并有效低垂了蒸发能耗,可适用于大局限的家当废水处置。
  从扫数煤化工废水处置工艺的宏观方面考虑,高浓盐废水的处置是决定废水“零排放”的环节一环,而能耗、资源循环、变废为宝及生产经济性的联系和辩论更是在这一环节有集中阐扬。抓住煤化工高浓盐废水处置的问题和不足举办优化和改善,对于扫数煤化工行业乃至家当发展都具有重要意义。相信随着家当技术的进步,实现废水“零排放”指日可待。

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