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摘要：隨著煤化工行業(yè)的快速發(fā)展，煤化工行業(yè)產(chǎn)生的高鹽廢水處理問題困擾著行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。簡要介紹了煤化工廢水的來源與特點(diǎn)，敘述了煤化工廢水處理流程及高含鹽廢水特點(diǎn)，探討了高鹽廢水處理的幾種技術(shù)及其存在的問題。

關(guān)鍵詞：煤化工；高鹽廢水；蒸發(fā)技術(shù)；零排放

0 引言

煤化工產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，大大提高了煤炭的清潔高效利用率，對優(yōu)化國家能源結(jié)構(gòu)、改善地區(qū)環(huán)境質(zhì)量做出了很大的貢獻(xiàn)。但煤化工行業(yè)產(chǎn)生的廢氣、廢渣和廢水，處理難度大，成本高，容易造成二次污染。特別是煤化工行業(yè)產(chǎn)生的高鹽廢水，對其的處理非常困難。高濃度的含鹽廢水屬于危險(xiǎn)廢物，高鹽廢水的資源化利用目前還處于研究探索階段，高鹽廢水的高處理成本大大壓縮了煤化工行業(yè)的利潤空間，嚴(yán)重影響了煤化工行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。隨著國家對工業(yè)含鹽廢水排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，企業(yè)實(shí)現(xiàn)含鹽廢水零排放是未來的發(fā)展方向。

1煤化工廢水的來源與特點(diǎn)

目前，煤化工的種類主要包括煤焦化、煤氣化、煤液化和煤制烯烴4 類。根據(jù)煤化工的種類，其產(chǎn)生的廢水也分為4類，其來源和特點(diǎn)見表1。

2 煤化工廢水處理流程及高含鹽廢水特點(diǎn)

煤化工企業(yè)在生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)生的廢水為初級廢水，上述4類廢水就屬于初級廢水，初級廢水經(jīng)過預(yù)處理后的殘余廢水即為高含鹽廢水。通常預(yù)處理包括有機(jī)廢水處理、含鹽廢水處理和高濃鹽水固化處理。其主要特點(diǎn)為：含鹽量非常高，TDS（總?cè)芙夤腆w） 的質(zhì)量濃度在80 000 mg/L以上。以A化工廠廢水為例，TDS的質(zhì)量濃度為88 565.2 mg/L，Na+質(zhì)量濃度為25 620 mg/L，Cl- 質(zhì)量濃度為13 515.1 mg/L，SO42- 質(zhì)量濃度為31 520.3 mg/L，NO3- 質(zhì)量濃度為15 71.45 mg/L，通過檢測，廢水中還含有有毒有害物質(zhì)和有機(jī)物質(zhì)，水質(zhì)有異味，鹽分幾乎飽和，傳統(tǒng)的污水處理工藝根本無法處理，采用膜處理也無法達(dá)標(biāo)排放，因此，該化工廠采用的是蒸發(fā)技術(shù)[1]。

3 高鹽廢水處理技術(shù)

根據(jù)高鹽廢水的特性，目前國內(nèi)外主要采用蒸發(fā)處理技術(shù)處理高鹽廢水。其原理為：利用自然熱能或人工熱能將高鹽廢水汽化，在蒸發(fā)過程中將鹽分析出，將水分汽化或冷凝后回收利用，從而達(dá)到廢水清潔排放或零排放的目的[2]。目前，國內(nèi)主要使用機(jī)械蒸發(fā)和自然蒸發(fā)兩種技術(shù)。

3.1 機(jī)械蒸發(fā)

機(jī)械蒸發(fā)分為多效蒸發(fā)、多效閃蒸和機(jī)械蒸汽再壓縮蒸發(fā)技術(shù)。

3.1.1 多效蒸發(fā)

多效蒸發(fā)的原理：將多個(gè)蒸發(fā)器串聯(lián)使廢水蒸發(fā)。將第一個(gè)蒸發(fā)器產(chǎn)生的蒸汽，作為下一個(gè)蒸發(fā)器蒸發(fā)的熱源，同時(shí)將蒸汽冷凝為回用水，依此類推，每一個(gè)蒸發(fā)器稱作“一效”。多效蒸發(fā)過程中，蒸汽消耗量不斷減小，考慮到處理成本，蒸發(fā)器一般串聯(lián)個(gè)數(shù)3～4個(gè)。

該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是對進(jìn)水水質(zhì)要求低、熱效率高、結(jié)垢率低和腐蝕率低，因此，在處理煤化工高鹽廢水方面應(yīng)用比較廣泛；缺點(diǎn)是體積較大，設(shè)備的投入較高。

在處理高鹽廢水時(shí)，采用多效蒸發(fā)再配合膜技術(shù)可實(shí)現(xiàn)“零排放”。雖然多效蒸發(fā)能耗較高，但可有效利用煤化工企業(yè)產(chǎn)生的富余低壓蒸汽，從而降低成本。目前采用多效蒸發(fā)工藝處理高鹽廢水，淡水回收率可達(dá)90%左右。

多效蒸發(fā)原理如圖1 所示，將預(yù)熱的高鹽廢水通過原料泵輸送到一效蒸發(fā)器內(nèi)，蒸發(fā)產(chǎn)生的氣液混合物進(jìn)入一效分離器內(nèi)，分離出的蒸汽進(jìn)入二效蒸發(fā)器內(nèi)作為熱源，濃縮液通過一效循環(huán)泵進(jìn)入二效蒸發(fā)器內(nèi)，依次進(jìn)行，最后將蒸汽冷凝回收。

3.1.2 多效閃蒸

閃蒸是指溶液在溫度穩(wěn)定的前提下，突然降低容器壓力，導(dǎo)致部分溶液急驟蒸發(fā)。多效閃蒸就是將加熱的溶液依次經(jīng)過多個(gè)閃蒸室，閃蒸室壓力依次降低進(jìn)行蒸發(fā)，最后將蒸汽冷凝成淡水的過程。其優(yōu)點(diǎn)是能耗低、防結(jié)垢效果好，適用廣泛，運(yùn)行成本低，技術(shù)成熟，能有效利用化工廠產(chǎn)生的低品位熱能。多級閃蒸就是將多個(gè)閃蒸器串聯(lián)，閃蒸器由閃蒸室、除沫器、凝結(jié)器和淡水槽構(gòu)成，將高鹽廢水加熱到一定溫度后導(dǎo)入壓力低于飽和壓力的閃蒸室內(nèi)，在低壓條件下高鹽廢水形成過飽和狀態(tài)并發(fā)生閃蒸。產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)過除沫器被除去蒸汽中液滴后，再進(jìn)入凝結(jié)器凝結(jié)成水，凝結(jié)過程中釋放的熱能可將經(jīng)過凝結(jié)器管束的循環(huán)廢水加熱，將加熱后的廢水再導(dǎo)入下一個(gè)閃蒸室，依此類推。

3.1.3 機(jī)械蒸汽再壓縮蒸發(fā)

機(jī)械蒸汽再壓縮蒸發(fā)實(shí)質(zhì)上是一種熱泵技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)能有效利用蒸汽冷凝過程中產(chǎn)生的熱能，從而降低能耗。其原理如圖2所示，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，先用原料泵將高鹽廢水抽入加熱室內(nèi)，利用化工廠余熱將高鹽廢水進(jìn)行加熱，將加熱產(chǎn)生的蒸汽導(dǎo)入壓縮機(jī)，隨著壓縮機(jī)內(nèi)溫度和壓力的升高，蒸汽將進(jìn)入蒸發(fā)室內(nèi)冷凝放熱，冷凝產(chǎn)生的熱能將作為原廢水蒸發(fā)的熱源重復(fù)利用。目前，國內(nèi)對該技術(shù)還處于探索階段。

3.2 自然蒸發(fā)

自然蒸發(fā)的原理：將煤化工高鹽廢水導(dǎo)入蒸發(fā)塘進(jìn)行自然蒸發(fā)結(jié)晶，最后將結(jié)晶產(chǎn)生的廢物按要求填埋。與上述處理技術(shù)工藝相比，其優(yōu)點(diǎn)是處理成本低、運(yùn)營穩(wěn)定、維護(hù)簡單、節(jié)能環(huán)保，能有效增加大氣濕度，適用于干旱地區(qū)。

4 煤化工高鹽廢水處理技術(shù)存在的問題

高鹽廢水處理后形成的結(jié)晶鹽中含有重金屬和其他有害物質(zhì)，容易造成環(huán)境污染；煤化工企業(yè)要實(shí)現(xiàn)廢水零排放，投資巨大，由于煤化工產(chǎn)生的高鹽廢水水質(zhì)成分復(fù)雜，水質(zhì)不穩(wěn)定，致使處理工藝流程多，蒸發(fā)結(jié)晶處理成本相當(dāng)高；此外，國家缺少對高鹽廢水處理排放的相關(guān)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)和法律法規(guī)。

5 結(jié)語

企業(yè)選擇高鹽廢水處理技術(shù)的首要原則是技術(shù)成熟、經(jīng)濟(jì)合理。鑒于以上幾種處理技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，在選擇處理工藝時(shí)，應(yīng)根據(jù)煤化企業(yè)產(chǎn)生的高鹽廢水的水質(zhì)，結(jié)合企業(yè)所在區(qū)域，選擇技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)成本低、運(yùn)行穩(wěn)定高效、能耗低、投資少的處理工藝。隨著高鹽廢水處理技術(shù)的不斷完善和優(yōu)化，煤化工企業(yè)高鹽廢水將逐步實(shí)現(xiàn)零排放。

原標(biāo)題:煤化工高鹽廢水處理技術(shù)研究