徐達坤

(麥王環(huán)境技術(shù)有限公司，上海 200082)

煤化工行業(yè)廢水經(jīng)生化處理、深度處理和膜濃縮處理后成為高鹽廢水，為進一步廢水減量或達到零排放，需采用蒸發(fā)結(jié)晶裝置對膜濃縮裝置濃水進行蒸發(fā)處理，以實現(xiàn)煤化工高含鹽廢水中資源利用為目的的結(jié)晶提鹽[1]。

目前國內(nèi)已有多個煤化工項目的高鹽廢水采用各類蒸發(fā)裝置進行蒸發(fā)減量，例如MVR、多效蒸發(fā)、冷凍結(jié)晶等，均可以達到良好的高鹽廢水蒸發(fā)減量和結(jié)晶產(chǎn)鹽，但均存在蒸發(fā)尾液的問題，根據(jù)蒸發(fā)器和蒸發(fā)量不同，尾液量一般約0.3～5 m3/h，尾液無法繼續(xù)蒸發(fā)濃縮，會嚴重降低蒸發(fā)效率。蒸發(fā)尾液一般高含鹽量、高COD，以及含有較高的氨氮、硬度等成份，含鹽成份復(fù)雜、進一步處理難度大。目前大部分項目針對無法繼續(xù)蒸發(fā)的尾液，一方面是少量回流至蒸發(fā)器與原水混合繼續(xù)蒸發(fā)減量，一方面針對無法繼續(xù)蒸發(fā)的尾液外運至第三方專業(yè)單位作為危廢處理，處置成本高。

為提高蒸發(fā)效率，減少蒸發(fā)尾液作為危廢處置的成本，根據(jù)行業(yè)相關(guān)經(jīng)驗和研究分析，我們研發(fā)自配了“蒸鹽調(diào)理劑”，通過對蒸發(fā)尾液加藥調(diào)理后進入板框壓濾，濾液進入蒸發(fā)器繼續(xù)蒸發(fā)，可以繼續(xù)蒸發(fā)產(chǎn)鹽和實現(xiàn)蒸發(fā)尾液大幅減量。

1 高鹽廢水蒸發(fā)結(jié)晶裝置簡介

某煤化工項目高鹽廢水減量零排放裝置設(shè)計為MVR蒸發(fā)裝置(蒸汽機械再壓縮技術(shù))，MVR作為高鹽廢水分質(zhì)結(jié)晶蒸發(fā)技術(shù)，可以推動實現(xiàn)廢水零排放和產(chǎn)鹽資源化利用[2]。該項目蒸發(fā)原水箱廢水主要來自于己內(nèi)酰胺、煤氣化污水中水濃鹽水濃縮處理裝置和己二酸污水中水濃鹽水濃縮處理裝置送來的濃縮液(高濃鹽水)，MVR蒸發(fā)器設(shè)計處理能力20 m3/h。高鹽廢水進入蒸發(fā)原水箱后，通過循環(huán)泵提升至MVR蒸發(fā)器內(nèi)進行蒸發(fā)處理，采用蒸汽壓縮機和生蒸汽補充。高濃鹽水經(jīng)蒸發(fā)結(jié)晶裝置蒸發(fā)分離冷凝后，冷凝液出水指標(biāo)達到國家《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》(GB/T 19923-2005)中關(guān)于再生水用作敞開式循環(huán)冷卻水補充水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)進行回用，蒸發(fā)產(chǎn)鹽主要含氯化鈉、硫酸鈉等成份。

1.1 高鹽廢水水質(zhì)及水量

(1)設(shè)計水質(zhì)水量

本項目高鹽廢水MVR蒸發(fā)裝置設(shè)計處理水量20 m3/h，設(shè)計進水水質(zhì)見表1。

表1 MVR蒸發(fā)裝置主要設(shè)計進水水質(zhì)Table 1 MVR evaporation device designed requirement for inlet wastewater

表2 工業(yè)用水水質(zhì)Table 2 Industrial water quality

(2)設(shè)計冷凝水回用水質(zhì)

回用水達到國家《城市污水再生利用工業(yè)用水水質(zhì)》(GB/T 19923-2005)中關(guān)于再生水用作敞開式循環(huán)冷卻水補充水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

(3)實際進水水質(zhì)水量

該煤化工項目蒸發(fā)裝置于2017年開始調(diào)試運行，目前實際蒸發(fā)處理水量平均約15 m3/h，實際進水水質(zhì)主要指標(biāo)見表3。

表3 實際蒸發(fā)進水水質(zhì)Table 3 Actual inlet water quality of evaporation unit

1.2 工藝流程及主要工藝單元

本項目設(shè)計采用MVR蒸發(fā)工藝，主要工藝單元：蒸汽壓縮機、洗氣塔、蒸發(fā)罐、閃發(fā)罐、冷卻罐、離心機、干燥床等。項目設(shè)計產(chǎn)鹽硝酸鈉和結(jié)晶混鹽(氯化鈉、硫酸鈉等)，實際運行時，因廢水中硝酸鈉含量較低，所以裝置運行調(diào)整為只產(chǎn)結(jié)晶混鹽(氯化鈉、硫酸鈉等)。具體工藝流程如圖1所示。

圖1 MVR蒸發(fā)裝置工藝流程圖Fig.1 MVR Process flow diagram of evaporation unit

圖2 小試實驗Fig.2 Small experiment

1.3 主要工藝指標(biāo)

(1)蒸發(fā)罐工藝參數(shù)見表4。

表4 蒸發(fā)罐工藝參數(shù)Table 4 Process parameters of evaporation tank

(2)預(yù)熱器(板式換熱器)工藝參數(shù)見表5。

表5 預(yù)熱器(板式換熱器)工藝參數(shù)Table 5 Process parameters of plate heat exchanger

表6 二效升溫流程Table 6 Second evaporator temperature rise process

(3)兩路進原料水罐流量分別為：9.3 m3/h，10.5 m3/h。

(4)密封水泵P-108出口壓力≥0.45 MPa。

(5)鹽、硝漿桶加料桶液位：桶高 1/3～2/3。

(6)鹽腿 SL-101、102、103 淘洗水流量控制適當(dāng)，保證鹽腳內(nèi)鹽呈流化狀。

(7)各電機的電流不超過其額定電流。

(8)離心機產(chǎn)品濕鹽含水量：≤3.5%。

(9)離心機油溫(P-40型)：50～55 ℃。

(10)離心機油位：大于油位計的 2/3。

(11)干燥床指標(biāo)：

進料區(qū)溫度：50 ℃；

干燥區(qū)末端溫度：130～140 ℃；

冷卻區(qū)末端溫度：50～60 ℃；

干燥空氣溫度：120 ℃；

排出空氣溫度：60 ℃。

1.4 蒸發(fā)裝置運行工況及蒸發(fā)尾液情況

為提高該項目MVR蒸發(fā)器蒸發(fā)效率，減少尾液產(chǎn)生排放，現(xiàn)場根據(jù)相關(guān)資料查詢和工藝研究分析，借鑒其他相關(guān)項目經(jīng)驗，從預(yù)熱器、捕沫器、加熱管、換熱面積、循環(huán)泵等方面進行參數(shù)優(yōu)化調(diào)整[3]，有效提高了蒸發(fā)效率。根據(jù)運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，本項目目前正常運行平均處理水量約15 m3/h，每日蒸發(fā)尾液產(chǎn)生量控制不超過20 m3/d，由于蒸發(fā)尾液鑒定為危險廢物，需轉(zhuǎn)移至有資質(zhì)的第三方專業(yè)處置單位最終處理，處置費用高。

2 研究配置蒸鹽調(diào)理劑與小試實驗研究

為解決目前蒸發(fā)裝置尾液量大和處置費用高的問題，現(xiàn)場經(jīng)研究分析，擬研究自配蒸鹽調(diào)理劑，對蒸發(fā)尾液進行調(diào)理和過濾，以提高尾液蒸發(fā)效率，達到繼續(xù)蒸發(fā)減量效果。

2.1 研究配置蒸鹽調(diào)理劑

根據(jù)相關(guān)資料查詢和研究分析，以及藥劑比選，通過大量的藥劑配比實驗，摸索出了蒸鹽調(diào)理劑所需的藥劑類型和最佳的藥劑成份配比，主要有乙醇、聚合氯化鋁等藥劑成份?，F(xiàn)場自行配置了符合要求的蒸鹽調(diào)理劑。

2.2 小試實驗研究

取現(xiàn)場MVR蒸發(fā)裝置排放的尾液，分別加不同量的蒸鹽調(diào)理劑(0.5%、1%)，用濾紙過濾后，取等量濾液放水浴鍋進行蒸發(fā)實驗，在同等加熱條件下(水浴溫度90 ℃左右)，對比、研究蒸發(fā)效果。

從以上實驗過程記錄可以看出，投加1%蒸鹽調(diào)理劑并過濾后，通過水浴鍋運行10 h，可以基本實現(xiàn)蒸發(fā)尾液完全蒸發(fā)產(chǎn)鹽，而未投加藥劑(已過濾)的蒸發(fā)尾液基本無法繼續(xù)蒸發(fā)減量。該小試實驗證明了所配置的蒸鹽調(diào)理劑具有良好的尾液調(diào)理效果，可以提高尾液繼續(xù)蒸發(fā)減量的性能。

通過現(xiàn)場研究分析，蒸鹽調(diào)理劑改善并提高蒸發(fā)尾液蒸發(fā)性能的原理主要是：通過投加蒸鹽調(diào)理劑對尾液中影響蒸發(fā)效率的細小懸浮固體進行網(wǎng)捕和凝聚，形成化學(xué)沉淀，并可降低蒸發(fā)尾液的濁度和色度，經(jīng)過濾后，尾液具有良好的繼續(xù)蒸發(fā)減量性能。

3 生產(chǎn)運行情況

根據(jù)小試實驗結(jié)論，為全面考察分析蒸鹽調(diào)理劑對該煤化工高鹽廢水蒸發(fā)尾液減量的效果，現(xiàn)場開展了生產(chǎn)運行試驗。為全面分析蒸發(fā)尾液減量效果，現(xiàn)場利用MVR蒸發(fā)器的二效蒸發(fā)器獨立進行尾液蒸發(fā)，考察運行效果。

3.1 生產(chǎn)試驗運行

項目現(xiàn)場蒸發(fā)尾液排入大尾液池，對尾液投加蒸鹽調(diào)理劑混合反應(yīng)后進入板框壓濾機進行壓濾，濾液進入小尾液池儲存，然后提升至MVR蒸發(fā)器的二效蒸發(fā)器進行獨立減量蒸發(fā)，尾液處理量約0.8 t/h。詳細工藝流程見圖3。

圖3 尾液+蒸鹽調(diào)理劑工藝流程圖Fig.3 Residual liquid+steamed salt conditioning agent process flow diagram

圖4 中控液位變化趨勢Fig.4 Central control system change trend of liquid level

圖5 蒸發(fā)效果Fig.5 Evaporation effect

3.2 二效蒸發(fā)器溫度控制及蒸發(fā)量趨勢

3.3 二效尾液蒸發(fā)減量效果

經(jīng)過一段時間生產(chǎn)運行試驗，通過MVR二效蒸發(fā)器獨立蒸發(fā)投加蒸鹽脫膠劑并經(jīng)板框過濾后的尾液，可以實現(xiàn)尾液進一步減量，平均尾液處理量約0.8 m3/h，當(dāng)蒸發(fā)效率大幅下降無法減量時，排空二效液體進入大尾液池，然后重新進料。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，平均產(chǎn)鹽量約0.1 t/h。

表7是二效獨立蒸發(fā)尾液(投加蒸鹽調(diào)理劑并經(jīng)板框壓濾)前后該項目最終尾液排放量數(shù)據(jù)對比表。

表7 投加蒸鹽調(diào)理劑前后數(shù)據(jù)對比Table 7 Dosing steamed salt conditioning agent comparison of data before and after

4 成本分析

根據(jù)項目生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，投加蒸鹽調(diào)理劑后可以提高蒸發(fā)尾液蒸發(fā)效率，實現(xiàn)尾液進一步減量和產(chǎn)鹽，尾液減少量約8 t/d、增加產(chǎn)鹽量約2.4 t/d。運行成本如下：藥劑費約 3 800元/天(自配藥劑成本約10 000元/噸)、新增蒸汽和電費約2 000元/天、人工維修等其他成本約1 000元/天，每日主要運行成本合計約6 800元。如尾液按照危廢處理，委托第三方專業(yè)公司處置費約3 000元/噸，按照尾液減少量8 t/d計算，每天可節(jié)省危廢處置費2.4萬元，扣減運行成本后，則每天可節(jié)省成本約1.72萬元，每年可節(jié)省危廢處置成本約620萬元。

5 結(jié) 論

根據(jù)以上實驗和運行結(jié)論，投加蒸鹽調(diào)理劑對煤化工高鹽廢水蒸發(fā)尾液具有良好的蒸發(fā)效率提升效果，尾液可以繼續(xù)蒸發(fā)減量，該項目每日可以減少約8 t尾液，每年可節(jié)省危廢處置成本約620萬元。