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        分析煤化工高鹽廢水排放中蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)的應(yīng)用情況

        2019-11-30 12:58:39馬倩潘志鋼呂彬峰
        科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào) 2019年18期

        馬倩 潘志鋼 呂彬峰

        摘? ?要:對(duì)于煤化工生產(chǎn)中的高鹽廢水處理一直都是煤化工企業(yè)的難點(diǎn)所在,主要存在核心技術(shù)缺失、處理成本高以及副產(chǎn)廢鹽難以被回收利用等問(wèn)題。在我國(guó)每年產(chǎn)生的廢水中此類(lèi)廢水量超過(guò)了3億m3,其中副產(chǎn)高鹽危廢就超過(guò)了千萬(wàn)噸,大部分因?yàn)闆](méi)有得到有效處理所以給環(huán)境帶來(lái)了很大的破壞。鑒于此,本文將從煤化工高鹽廢水處理著手,對(duì)其中兩種重要的蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)進(jìn)行分析討論,并在此基礎(chǔ)上提出多效蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)主要被用來(lái)處理高濃度和高含鹽量的工業(yè)廢水,具有蒸汽耗量低、蒸發(fā)溫度低、濃縮比大、更合理更節(jié)能更高效的優(yōu)點(diǎn)。

        關(guān)鍵詞:煤化工廢水? 高鹽廢水? 蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)? 多效蒸發(fā)結(jié)晶

        中圖分類(lèi)號(hào):X703.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào):1674-098X(2019)06(c)-0104-02

        1? 煤化工業(yè)廢水分類(lèi)和高鹽廢水

        煤化工業(yè)廢水按照廢水中所含主要污染物化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分類(lèi),可分成無(wú)機(jī)廢水和有機(jī)廢水,比如礦物加工廢水和電鍍廢水是無(wú)機(jī)廢水;食品或石油加工過(guò)程中的廢水是有機(jī)廢水。按照工業(yè)企業(yè)產(chǎn)品和加工對(duì)象來(lái)劃分,可以分成冶金廢水、造紙廢水、煉焦煤氣廢水、化學(xué)肥料廢水等。按照廢水中含有污染物的主要成分來(lái)劃分,可以分成酸性廢水、堿性廢水、含鎘廢水、含汞廢水、含油廢水、含硫廢水等。

        高鹽廢水指的是總含鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1%以上的廢水,來(lái)源主要集中在電力生產(chǎn)、煤化工生產(chǎn)、煉油、冶金和制造生產(chǎn)等行業(yè)中。高鹽廢水有機(jī)物根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程的不同,其有機(jī)物種類(lèi)和化學(xué)性質(zhì)也有很大的差別,但是基本上含鹽類(lèi)物質(zhì)都包含氯離子、硫酸根離子、鈉離子等。高鹽廢水的處理采用的是蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備來(lái)進(jìn)行蒸發(fā)濃縮結(jié)晶處理,從而實(shí)現(xiàn)中水回收利用、降低能耗的目標(biāo)。

        2? 高鹽廢水蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀分析

        對(duì)于高鹽廢水的蒸發(fā)結(jié)晶處理,其設(shè)備包括多效蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備和機(jī)械熱壓縮蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備。其中多效蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備是將幾個(gè)蒸發(fā)器串聯(lián)起來(lái)操作,前一級(jí)蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽可以作為下一級(jí)蒸發(fā)器的加熱熱源,具有進(jìn)水預(yù)處理簡(jiǎn)單、溶劑溶質(zhì)分離徹底、應(yīng)用靈活、成本低、熱能利用率高等優(yōu)點(diǎn)。機(jī)械熱壓縮蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備的特點(diǎn)是利用蒸發(fā)器中的二次蒸汽,經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)壓縮、壓力、溫度升高后,送到蒸發(fā)器的加熱時(shí)作為加熱蒸汽使用,使料液保持持續(xù)沸騰的狀態(tài),加熱蒸汽成為冷凝成水。充分利用了蒸汽,也回收了潛熱,提高了熱效率,具有降低能耗和減少污染的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)該設(shè)備的占地面積較小,自動(dòng)化程度高。但是和多效結(jié)晶設(shè)備相比,機(jī)械熱壓縮蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備的總造價(jià)成本、運(yùn)行成本都高,尤其在廢水沸點(diǎn)隨著濃度上升快時(shí),需要壓縮的溫度升高,壓縮機(jī)電功率提升,其經(jīng)濟(jì)性能會(huì)明顯降低。

        3? 低溫多效蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)具體應(yīng)用

        3.1 低溫多效蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)

        多效蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)已發(fā)展到成熟階段,解決了結(jié)垢嚴(yán)重的問(wèn)題,該技術(shù)主要具有以下幾方面的特點(diǎn):第一,多效蒸發(fā)傳熱過(guò)程是沸騰和冷凝換熱,屬雙側(cè)相變傳熱,所以傳熱系數(shù)較高。在相同溫度范圍內(nèi),多效蒸發(fā)所用傳熱面積比多級(jí)閃蒸所用面積少。第二,多效蒸發(fā)和多級(jí)閃蒸相比,其產(chǎn)生淡水過(guò)程不用過(guò)多依賴(lài)含鹽水分吸收的顯熱,潛熱比顯熱要低,所以產(chǎn)生同樣多的淡水,多效蒸發(fā)所需循環(huán)量比多級(jí)閃蒸少,且不需要過(guò)多的動(dòng)力消耗。第三,多效蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)在運(yùn)行操作時(shí)其彈性較大,負(fù)荷范圍廣泛。

        3.2 多效蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)的應(yīng)用原理

        多效蒸發(fā)器的種類(lèi)也有很多,從蒸汽利用角度出發(fā)可分成一效到五效。在工業(yè)生產(chǎn)中,一般為了降低加熱蒸汽消耗的量主要采用二效及其以上的多效蒸發(fā)。多效蒸發(fā)將多組蒸發(fā)器結(jié)合起來(lái),第一效蒸發(fā)采用廠區(qū)蒸汽作為熱源,之后其余效組蒸發(fā)都利用前一級(jí)產(chǎn)生的二次蒸汽作為熱源,可明顯降低加熱蒸汽的消耗量。此外,除了最后一效蒸發(fā)器,其余每一級(jí)蒸發(fā)所產(chǎn)生的二次蒸汽在后一級(jí)的加熱室中作為熱源利用后最后成為冷凝水排出,從而降低了冷卻水的消耗量。在設(shè)計(jì)多效蒸發(fā)器時(shí),要考慮系統(tǒng)能耗的整體降低,另外還要考慮到設(shè)備投資和溫差限制等因素。在實(shí)際廢水處理中,三效蒸發(fā)器應(yīng)用最多。

        3.3 高鹽廢水多效蒸發(fā)工藝流程

        含鹽水首先進(jìn)入到冷凝器中預(yù)熱和脫氣,然后分成冷卻水和蒸餾進(jìn)料兩股物流,冷卻水直接排入到河流,另一股則作為蒸餾中的物料。進(jìn)料含鹽水在加入阻垢劑后進(jìn)入到蒸發(fā)器后幾效中,料液被均勻分布到蒸發(fā)器的頂排管上,沿著頂排管以薄膜狀態(tài)向下流動(dòng),部分料液吸收管內(nèi)冷凝蒸汽的潛熱而被蒸發(fā)。作為二次蒸汽,在下一效中被冷卻成產(chǎn)品稅,然后進(jìn)入到蒸發(fā)器的下一個(gè)效組中,該效組操作運(yùn)行溫度比上一效組溫度高,再經(jīng)過(guò)噴淋、蒸發(fā)和冷凝過(guò)程,然后將剩余的料液再輸送到下一高溫效組中,在溫度最高的效組中蒸發(fā)結(jié)晶。

        3.4 多效蒸發(fā)在高鹽廢水處理中具體應(yīng)用實(shí)現(xiàn)

        多效蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)可通過(guò)濃縮工業(yè)廢水回收有價(jià)值的部分,但在實(shí)際應(yīng)用中因?yàn)槔淠袔в械头悬c(diǎn)成分的有機(jī)污染物,所以還需要通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)處理工藝來(lái)進(jìn)一步去除廢水中的有機(jī)物。第一步,在高鹽廢水預(yù)處理中的應(yīng)用。由于微生物難以在高鹽環(huán)境下生長(zhǎng),所以可將蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)和生化處理技術(shù)結(jié)合起來(lái),蒸發(fā)后所有鹽分基本會(huì)留在蒸發(fā)濃液中,大部分冷凝水排出蒸發(fā)系統(tǒng)作進(jìn)一步回收處理。在設(shè)計(jì)時(shí)采用經(jīng)濟(jì)節(jié)能的三效蒸發(fā)處理原水,一效和二效采用的是降膜換熱器,可獲得較高的換熱效率,第三效采用強(qiáng)制性循環(huán)換熱器,可解決因?yàn)榧訜峤橘|(zhì)高濃度引起的設(shè)備結(jié)垢問(wèn)題。在冷凝液經(jīng)過(guò)換熱后排入到MBR池中進(jìn)一步生化降解,因?yàn)檫M(jìn)入到降解池的冷凝液中的有機(jī)物大部分是低分子、小分子的易降解有機(jī)物,所以最后出水在經(jīng)過(guò)消毒后滿足城市雜用水回收的標(biāo)準(zhǔn)。

        第二在無(wú)機(jī)鹽分離、濃縮和回收中的應(yīng)用。比如在高鹽高硬度的含油廢水處理中,可采用四效蒸發(fā)器,根據(jù)含油廢水的特點(diǎn),在預(yù)處理環(huán)節(jié)中國(guó)去除污水中的油和懸浮物,避免多效蒸發(fā)器和換熱器被污染或堵塞;對(duì)于羧甲基纖維素鈉生產(chǎn)廢水中氯化鈉和的回收,可采用兩效蒸發(fā)器,采用分步蒸發(fā),在兩次蒸發(fā)中回收氯化鈉和氰基乙酸鈉。

        4? 結(jié)語(yǔ)

        綜上所述,相比較于兩種蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù),多效蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)具有顯著的優(yōu)勢(shì),不但其操作溫度低,所以可減緩設(shè)備腐蝕和結(jié)垢速度,可充分利用化工廠的低溫廢熱,而且系統(tǒng)運(yùn)行操作的彈性較大、動(dòng)力消耗量小、系統(tǒng)熱效率高且能保證操作的安全可靠。所以將低溫多效蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)應(yīng)用到煤化工企業(yè)高鹽廢水的處理中,從造價(jià)、水質(zhì)處理效果方面都有明顯的優(yōu)勢(shì),可將低溫余熱利用和煉化污水深度處理結(jié)合起來(lái),解決高鹽污水脫鹽難度高、能耗高等問(wèn)題。

        參考文獻(xiàn)

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