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論煤化工項目廢水零排放的可行性

        針對含鹽廢水處理而言,隨著煤化工項目的快速建設與投用,工業用水量日趨增大,隨之帶來的廢水排放問題日益突出。煤化工企業最終外排水主要為含鹽廢水。然而目前國內外對于含鹽廢水的處理并沒有經濟高效的解決方案,多采用就地排放的方式。大量含鹽廢水的排放不僅嚴重破壞河流水體的自凈能力,同時對沿河流域水生態環境也會造成惡劣影響,浪費了大量廢水資源。隨著未來工業用水量日趨增大,水資源的緊缺及環保法律法規的嚴格要求,含鹽廢水的處理及回用問題已成為制約煤化工行業可持續發展的瓶頸問題。

1、含鹽廢水處理現狀

        煤化工項目一般包括生產污水、生活污水、初期雨水及含鹽廢水,其中初期雨水排污量非常少,排水類型以生產污水、生活污水及含鹽廢水3種類型為主。

        某煤化工基地外排含鹽水量1300~1500m3/h,處理程度為濃縮至TDS的質量濃度3~4g/L,未來處理目標為全部達到“零排放”要求,其中產水回用與工業循環冷卻水系統和脫鹽水系統必須滿足GB50050-2007中規范對再生水回用于循環冷卻水系統的回用要求?;赜妹擕}水工號則必須滿足脫鹽水工號對工業原水的要求。零排放最終干化結晶固體采用無害化填埋方式。各廠內部含鹽廢水來源一致,以煤化工項目甲醇廠為例,含鹽廢水最初主要來源于循環水工號排污、RO濃水和反洗水及鍋爐工號的定排和連排排污水,此外聚甲醛廠得循環水排污水也匯入了甲醇廠的清凈下水處理裝置,含鹽廢水來源如圖1所示。

2、零排放思路

2.1含鹽廢水特點

        企業內部的用水工藝與取用水源水質關系密切,因原水鹽份、硬度、堿度較高。因此它決定了后續回收處理含鹽水的投資和運行成本的增加,以及處理難度加大。此外,煤化工含鹽廢水除了含鹽量高、堿度和硬度高同時,還含有經濃縮后的無機有機等污染物質,屬于高鹽份難生物降解廢水。煤化工工業原水pH為7.5~8.5,總硬度250~300mg/L,全堿度150~200mg/L,濁度0.7~1.5NTU,COD為10~30mg/L,SiO2、Cl-、SO42-、TDS的質量濃度分別為1~3、90~150、80~160、400~500mg/L,電導率600~800μS/cm。

        TDS、Ca2+、Mg2+、硅酸含量和COD等污染物含量較高,但TSS含量、濁度較低,BOD很低導致可生化性極差,因此采用物理化學的方法實施處理較為高效。

2.2零排放處理總體思路

        總體思路為預處理+濃縮減量化濃縮處理(反滲透)+蒸發結晶的方法。首先經預處理去除絕大多數影響膜運行的污染物質,再經碟管式反滲透DTRO膜濃縮至鹽的質量分數10%~15%,最后進入蒸發塘或蒸發器進行蒸發結晶。其產水經過次優分級,分別回用于脫鹽水處理和循環水處理系統。結晶的干化固體無害化填埋。最終達到液體零排放(ZLD)要求。

2.3關鍵技術點

        1)前端工藝最大限度減量化。例煤化工含鹽廢水鹽的質量濃度為3~4g/L,因此可回收利用空間很大。因為含鹽廢水零排放工藝緩解中投資和運行成本最高的為蒸發結晶工藝,因此前端工藝的減量化處理有利于降低后續蒸發結晶投資和整套工藝的綜合運行成本。

        2)完善預處理工藝設計。預處理工藝的合理和完善,有利于后續膜設備延長使用周期,減少化學清洗頻次,延長UF及RO膜壽命,降低維護成本和藥劑清洗成本,提高后續裝置的經濟性。預處理設計工藝必須合理和完善,避免預處理設計成為整套工藝的短板,也即避免產生木桶效應。

        3)采用技術可靠、經濟性好的濃縮減量裝置。膜濃縮裝置,是整套工藝的減量化重要工藝環節。推薦采用金正環保碟管式反滲透DTRO膜設備,將污染物高倍濃縮。相對于傳統RO裝置,碟管式反滲透DTRO具有耐鹽性強、脫鹽率高、穩定性強,pH范圍寬,耐污染,可靠性高以及系統安全性高的特點。

        目前國內DTRO設備因為主要設備依賴進口,投資成本高,成為此技術發展制約主要原因,采用金正環保碟管式反滲透裝置可以大幅降低投資成本,金正環保采用美國陶氏膜原材,國際一流生產設備加工完成,性價比高,可作為煤化工高鹽廢水的優選方案。膜濃縮裝置是蒸發結晶工段之前投資和運行成本最高的部分,也是最重要的部分。

        4)采用經濟性好的蒸發結晶工藝。高度濃縮的含鹽水,最后只有通過蒸發結晶方式進行物化處理才能實現零排放。然而,整套零排放工藝中蒸發結晶工藝的投資和運行成本最高。蒸發結晶工藝可以采取2種方式,一是利用蒸發結晶器設備,二是利用蒸發塘進行自然蒸發結晶。具體采用哪種形式,要視用水場合實際情況來決定。

        比如西部地區有大面積荒地,地價便宜且日照充足,則可以考慮充分地理和自然環境優勢來降低蒸發結晶設備投資。東部沿海地區用地緊缺,且降雨量充沛,因此不適宜在東部采用蒸發塘蒸發結晶。然而無論采用何種蒸發結晶方法,必須充分利用企業內部蒸汽廢熱資源,最大限度降低蒸發結晶工藝的運行成本。

        5)各單元工藝可靠且運行成本低。整套零排放工藝是由預處理+減量化工藝(DTRO)+蒸發結晶構成的有機整體。如何使得各處理單元協調一致尤為重要。這關乎整套工藝的可靠性和經濟性。各個單元都能發揮其最大處理能力而沒有繁冗,這就能保證整套工藝運行成本較低。理想的含鹽廢水處理零排放綜合運行成本在10元/t水,越低越好。

 

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