煤化工高含盐废水资源化处理技术的工程应用研究

王蔚悦

摘要：煤化工高含盐废水的资源化利用对环境以及企业的可持续发展至关重要。本文综述了高含盐废水的多种处理工艺，同时分析了各种处理技术的優势和不足。其中，分盐工艺是处理高含盐废水的发展方向，目前已经初步得到应用的的分盐工艺主要有热法分盐和纳滤分盐，其应用使高盐废水达到了近零排放。最后对高含盐废水资源化利用技术的进一步研究与应用提出了展望。

关键词：高效节能;环境保护;水处理技术

1.蒸发塘处理工艺

蒸发塘是利用风能、太阳能等自然界的力量来对高含盐废水进行蒸发的一种处理方法，这种方法需要考虑地区的气候条件，适用于太阳能充足、气候干燥且蒸发量大于降雨量的地区，北方干旱少雨的地区比较适宜。在合适的气候和自然条件下，将高盐水进行自然蒸发，最终在蒸发池的池底可以形成矿物盐的结晶。

蒸发塘是最早用于处理煤化工高盐废水的一种典型的自然蒸发处理技术，它的工艺流程是将高盐水排入蒸发塘内，高盐水通过泵进行提升，利用水景喷头，将水池中的浓水喷射到空中，形成伞状的水形，这样可以增加浓水蒸发的表面积，同时，蒸发塘内还会有蒸汽进行换热，以此来提高水温，从而增加蒸发量。最终得到固体盐，将盐从蒸发塘中取出，送至干盐池中进行填埋处置。

2.热蒸发处理工艺

2.1多效蒸发

多效蒸发（MultipleEffectDistillation，简称：MED）是指将几个蒸发器串联运行的蒸发器操作，使蒸汽热能得到多次利用，从而可以提高热能的利用率。系统的设计原理是水在不同的压力下其沸点也不同。在多效蒸发的系统中，加热蒸汽通过管道进入多效蒸发系统的第一效，前一效产生的二次蒸汽作为后一效的加热蒸汽，如此往下，使蒸汽得到循环利用，以实现节约能源的效果。

目前得到应用的多效蒸发主要有两类工艺，为降膜蒸发和强制循环蒸发。降膜蒸发工艺适用于没有晶体产生的浓盐水浓缩工艺，而强制循环蒸发在结晶固体含量30%以下的高浓盐水浓缩及结晶工艺中都可以正常运行。

在工业上处理废水的应用中，为了降低蒸汽的消耗，一般采用的是二效以及其上的多效蒸发，三效蒸发利用的较多，工业中得到应用的多效蒸发器最多效数为六效。多效蒸发处理废水有热能利用率较高、实际操作中的灵活性高以及成本较低的优点。

2.2机械压缩蒸发

机械压缩蒸发（MechanicalVaporRecompression，简称：MVR）是指利用蒸汽压缩机实现对二次蒸汽的压缩，将压缩后的二次蒸汽导入到原系统的热循环过程中，以此来实现对高含盐水的处理。经压缩后的二次蒸汽压力和温度升高，二次蒸汽的热焓也相应增加，原本要废弃的二次蒸汽作为热源得到了再利用，热能的利用效率得到有效提高。

机械压缩蒸发器是目前国际上比较先进的蒸发器技术，在使用的时候仅仅需要输入很少量的新鲜蒸汽，在机械压缩蒸发系统正常运行的过程中，几乎不需要再进行新鲜生蒸汽的补充，生蒸汽的有效利用率几乎达到了100%（相当于5-10效蒸发器的热效率），这样就能大幅度减少企业的运行成本，二次蒸汽的再循环应用也会减少运行过程中产生的废气及废水对环境造成的污染，而且整个系统占地面积也相对多效蒸发较小，机械压缩蒸发系统在运行时具有自动化程度高，管理也方便的优点。

3.膜处理技术

3.1膜分离技术

膜分离技术，它的核心作用是膜的选择透过性，通过利用膜的这种选择透过性，可以对目标混合物进行分离、提纯以及浓缩。

膜是由无机材料或高分子有机材料制作而成的。在高盐水处理的应用中，膜处理技术的工作原理是在外力的推动作用下，水中的大分子（无机物、有机物等）物质被截留，小分子物质（水分子）通过这种多孔薄膜到另一侧，从而将溶液中的物质分离出来。膜分离系统是在常温下进行操作的，其过程简单便捷，整个系统占地面积也较小，而且具有分离效率高和节能的优点。

现在膜分离技术已经在城市污水、工业污水的处理中得到很多应用，将污水中的水回收利用，使水资源得到重复利用，膜处理技术处理污水的工艺简单，处理效果好，可以减少一部分污水的排放，对环境保护和水资源的再利用方面有益。

3.2膜蒸馏技术

膜蒸馏技术（membranedistillation，简称：MD）是将蒸发与膜分离两种处理技术结合起来的一种新型的水处理技术。其原理是利用疏水性微孔膜两侧蒸汽压差的不同，以此压差作为推动力，来实现对高盐水的处理。膜蒸馏具有操作温度低，压力低的特点，整个系统在低温以及常压条件下进行操作，对设备要求也较低。

膜蒸馏是一种环境友好的技术，对高盐废水进行处理后，可以得到高品质的产出水，实现了水资源的再利用，在高盐水的处理方面有良好的应用前景。

4.分盐工艺

4.1热法分盐

热法分盐的核心为变温结晶，变温结晶技术是根据高盐废水中所包含两种主要无机盐（Na2SO4和NaCl）的溶解度不同而进行特别设置的。Na2SO4的溶解度在温度小于40℃时会随着温度的升高而明显增加，而在40℃以上时溶解度则随着温度升高而降低，NaCl的溶解度虽然随着温度的升高而略有增加，但是受温度的影响却不大。因此，在回收硫酸钠的时候，采用的是先将高盐废水蒸发浓缩、然后在比较高的温度下析出Na2SO4晶体，通过控制蒸发Na2SO4终点的浓度，保证蒸发终点两种无机盐的浓度落在Na2SO4结晶区（此时没有NaCl析出），从而得到纯度合格的Na2SO4。蒸发终点的固液混合物进行离心分离，母液通过冷却降温析出混盐，这样可以进一步除去液体中残余的Na2SO4，固液分离后的剩余母液中仅含有微量的Na2SO4，大部分是NaCl，再进行蒸发就得到纯度合格的NaCl。通过第二次控制蒸发的终点浓度，此时保证蒸发终点的浓度落在NaCl结晶区（此时没有Na2SO4析出），以上通过两次控制蒸发终点的浓度，就可以得到高纯度的结晶盐Na2SO4和NaCl，蒸发出来的产品水也可以达到再生水的水质要求。

4.2纳滤分盐

纳滤分盐的工艺主要是利用了纳滤膜对于二价盐的选择性和截留特性，进而实现一价盐NaCl和二价盐Na2SO4在高盐水中的分离。

纳滤膜是一种功能性半透膜，允许溶剂分子或者某些小分子物质通过，对大分子物质进行截留。其对高盐废水中的盐类具有很好的分离效果，高盐废水中主要含有Cl-、S042-、Na+、Ca2+等离子，利用纳滤膜的半透过特性，实现高盐水中两种无机盐的分离，高含盐水通过纳滤膜的透过液（纳滤产水）中主要含有NaCl，Na2SO4则主要存在于纳滤浓水中，且两种过滤液都已经被纳滤膜进行了浓缩。之后，采取措施对纳滤膜透过液和纳滤浓水分别进行结晶处理，最终可以实现氯化钠和硫酸钠结晶盐的回收。

结语

传统的高盐水“零排放”处理工艺将废水进行处理后得到产物为固体混盐和水，水在经过检测后进行回收利用（蒸发塘除外），对固体混盐的处置方法只能是根据相关条例进行长期储存或填埋，不能回收利用，造成资源的浪费，而且固体混盐的存储和填埋容易对环境造成二次污染，风险很大，可以说混盐的存在对于企业和环境来说是一个很大的负担。因此煤化工行业高含盐废水处理中，要求企业提高认识，增加在处理工艺优化方面的投入，在掌握处理工艺影响因素的基础上，采取针对性的优化手段与方法，加强现场运行管理，确保高含盐废水处理效率的提升。

参考文献

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[2]邓丹丹，沈莹，朱微娜，郑磊，杨大鹏.中国环境科学学会学术年会论文集（第五章）2014，4136-4140.

（大唐内蒙古多伦煤化工有限责任公司）