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            煤化工高含鹽廢水處理技術存在問題及發展趨勢
            科諾科儀 / 2019-08-27

            隨著工業的快速發展、對煤炭資源需求的不斷增加,在很大程度上促進了煤炭產業的發展與進步。但在進行煤炭和相關產品生產的同時,也帶來了一定的污染問題,這些問題不利于我國構建生態平衡型和環境友好型的社會。如煤化工生產過程中排放的含鹽較高的廢水,則需要采用各種組合工藝對其進行深度處理。目前,伴隨日趨嚴苛的環保要求,越來越多的企業開始著手實施廢水“零排放”,但是相關的處理技術中仍存在一定的問題,這些問題必須引起有關人員的高度重視,才能切實保障處理后的產品水、鹽品符合相應標準。

            煤化工行業對我國工業的發展和進步具有重要意義,但水資源的缺乏也在一定程度上限制該行業的進步。在煤化工的日常生產中,會產生大量的高鹽廢水,若不進行處理便排放,會對環境造成嚴重的污染,甚至污染地下水和土壤等。因此通過合理有效的技術,在實現廢水零排放以及杜絕有機污染物對環境造成污染的同時,將高鹽水中的氯化鈉和硫酸鈉分離出來并加以資源化回收利用,是當前煤化工高鹽廢水處理的趨勢所在。

            一、煤化工廢水的分類

            1.廢水的種類

            對生成的廢水而言,一般將其分為“工藝有機廢水”和“含鹽廢水”兩大類。前者主要以工藝廢水和生活污水為主,污染物主要為COD,并且該類廢水中的含鹽量相對較低,對其進行處理的過程相對較容易。有機廢水的處理過程首先要對水質特點進行分析,然后經過預處理和生化處理等相關措施后,將其再回用到生產工藝過程之中。后者來源較為廣泛,主要為煤氣凈化過程中煤氣洗滌廢水、循環水系統排水、除鹽水系統排水以及在回用水處理系統中產生的濃水等。

            2.煤化工廢水的來源

            在煤化工行業中,含鹽廢水中“鹽”的來源是極為特殊的,它的產生與補充新鮮水和循環冷卻水密切相關,并且在除鹽水生產過程也會產生新的高含鹽廢水,同時在有機廢水的處理過程中,往往因為要添加處理藥劑,導致也會產生相應的高含鹽廢水。比如,在國內某大型煤炭企業中,煤制天然氣項目要以新鮮水進行補充,而在這一過程中帶入進去的鹽量就已經超過了系統鹽量的一半以上,同時在生產過程以及水系統添加化學藥劑的過程中,也會產生近30%的鹽量。雖然能夠對循環冷卻系統的循環倍數進行系統優化和選擇,但是廢水含鹽量卻難以實現真正的降低。一般而言,煤化工行業含鹽廢水的TDS往往保持在5000mg/L左右,處于較高的水平。

            二、零排放的處理技術

            在煤化工業中產生的高含鹽廢水水質通常會有以下幾方面特點:一是廢水含鹽量高的同時成分較為復雜,并且其中具有較多的雜質離子;二是廢水中含有較多的COD,會對蒸發結晶后的鹽品品質產生較大的影響;三是廢水中具有一些物質極易導致結垢;四是在煤化工行業中因項目主要工藝不同,其產生廢水中含有的成分也不盡相同。因此煤化工廢水水質具有較大的不確定性。

            當前階段在對高含鹽廢水進行處理時,其工藝流程分為前期處理、主要流程和后期處理。

            其中前期處理使用的技術包括化學軟化、催化氧化以及膜濃縮,主要目的是去除鈣離子、鎂離子和COD,從而為后續過程打下良好基礎;主要流程中則可通過膜法、熱法兩種方式進行,以達到將高含鹽水廢水中的一價鹽、二價鹽進行分離的目的;在進行后期處理時,通??刹捎谜舭l結晶、冷凍結晶的方法,制出具有較高純度的氯化鈉晶體。同時,通過冷凍結晶實現硫酸鈉的結晶,再經過干燥系統,得到相應鹽品,從而實現廢水的零排放。

            三、處理技術存在的問題以及應對方法

            結合目前部分企業的實際生產和運營情況,廢水的零排放的主要問題是對系統風險進行管理和控制,主要包含以下四個方面。

            一是如何加強水的循環利用。在充分了解各個裝置對水的實際需求量的基礎上,保障水資源合理分配的同時,有效提高水資源的有效利用率,從而實現對廢水的分質回收再利用。這就需要摸索對高含鹽廢水排放進行控制的方法,并找到一條合適的解決途徑。首先,在進行零排放設計前,應計算全流程水平衡、鹽平衡,并對數據進行相應的分析,同時在水系統循環再利用基礎上,考慮如何設計高鹽度廢水的處理系統,從而確保設計的合理性和可行性。其次,通過一水多用、循環使用等方式取代以往的定點回收利用方式,實現廢水回用點的增加,提高水調配的靈活性,進而降低整體系統的環境風險。最后,在實際運行中,要盡量避免誤操作的情況,以杜絕因為意外狀況導致的水平衡被破壞的狀況發生。

            二是如何確保工藝流程的順暢。在對廢水進行零排放處理時,其流程相對較長并具有一定的復雜性,其中涉及到較多的工藝,每個工藝之間聯系緊密,會互相產生影響。因此應提高對每個工藝環節的重視,避免某一環節影響到其他環節的處理效果,或導致后續環節無法正常運行。因此,充分保障各個處理環節有機銜接,保持工藝流程順暢對實現零排放具有重要意義。從我國現已運行的高含鹽廢水“零排放”案例來看,蒸發結晶處理是廢水“零排放”技術應用的瓶頸,也是擁有較多爭議的工藝環節。純鹽(如碳酸鈣、氯化鈉、硫酸鈉)的結晶技術已經比較成熟,但單鹽系統的溶解度數據和速率常數并不適用于復雜系統的共沉淀鹽。其它鹽類的數量即使很少,也可能對結晶過程產生很大的影響。同時,煤化工高含鹽廢水的組分變化很大,這是蒸發器結垢問題難以解決的重要原因之一。此外,有多種鹽類并存的鹵水還會在蒸發器內產生泡沫,具有極強的腐蝕性,影響蒸發裝置的連續、穩定運行。通過對分鹽結晶技術的研究和現有蒸發器運行經驗的積累,可以通過前處理,盡可能減少進水中鈣、鎂及硅的含量,并通過結構形式的優化,從技術上突破蒸發器結晶及結垢問題。

            三是如何保證產品的穩定。高含鹽廢水零排放作為環保要求,已成為節能減排大勢所趨,但部分企業未經分鹽,通過蒸發固化處理后的結晶固體,組分復雜,有害物質濃度高,需作為危險固體廢棄物進行處理。如處理不當,結晶鹽中的水溶性鹽類有機物會在雨水作用下形成二次污染。因此需要通過蒸發結晶、冷凍結晶的方式,實現廢水中的無機鹽最大限度的濃縮,最終進行結晶分鹽,得到高純度結晶鹽。

            四是形成的產品鹽的去處。因為進水水質復雜,經過蒸發結晶后形成的鹽(主要為硫酸鈉和氯化鈉),結晶鹽品質基本可達到《精制工業鹽》(GB/T5462-2015)二級標準,《工業無水硫酸鈉》(GB/T6009-2014)Ⅱ類合格品要求,品質較低;而從目前的使用需求來看,雖然有鹽化工、皮革制造等企業可以收購部分結晶鹽,但高昂的運輸費用使其望而卻步,工業化應用較為困難,后續需從政策層面上引導,解決結晶鹽的出路,才能從根本上解決整體工藝技術的經濟性問題。

            四、高鹽廢水處理技術走向及發展趨勢

            首先,要不斷地對現有的廢水處理技術進行改造創新,解決容易引起故障和停車的問題。還要充分考慮開停車及事故情況下的廢水處理措施,設置合理尺寸的事故水池以滿足開停車、試運行、事故狀態的要求,使現有技術運行更加順暢。其次,由于煤化工高含鹽廢水具有高COD、有機物組分及含量復雜的特點,因而采取可行且有效的預處理措施,既可降低COD,減少對生化處理的沖擊,緩和后續工段的水質條件,又有利于整個水處理體系的穩定、高效運行。最后,還可以利用現有的蒸發結晶技術重點解決蒸發器傳熱面的結垢問題。由此可見,如何使結晶鹽達到工業級別,實現真正的無污染回用是高含鹽廢水處理技術的發展趨勢。

            五、結語

            對煤化工生產中形成的高含鹽廢水進行合理有效的處理至關重要。針對目前零排放處理技術中存在的問題,專業技術人員應引起高度重視,在中試試驗基礎上,對相關的處理技術進行優化,切實保障零排放在工程中的順利應用。為促進煤化工行業的可持續發展,保障企業中日常生產生活所需的水資源合理分配,需要通過循環再利用等方法,提高水資源的有效利用率。同時,為了減少對高含鹽廢水環境的污染,在對高含鹽廢水進行處理時,保證結晶鹽可以被再利用,促進零排放處理技術的升級。

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