污水处理技术研究

张鹏娟(陕西时代能源化工有限公司，陕西 榆林 719000)

0 引言

在水源缺少和“零排放”的条件下，对污水排放处理系统进行研究、降低项目水耗及成运成本显得尤为重要。很多煤化工项目年用水体量大，高达几千万方/年。水处理系统复杂，故需从总体上对水系统进行整体规划和系统研究。文章以某化工项目为例，分析其污水零排放处理情况。

1 零排放装置情况

回用水处理系统的来水主要为污水处理出水和清静废水组成。清净废水主要来自循环水排污及脱盐水站排出的浓盐水。回用水用于循环水补水，根据污水质特点和出水要求，将清净废水与生产废水分开处理。

清净废水系统规模2 000 m3/h，生产废水系统规模3 200 m3/h。回用水主要水质指标如表1所示。

表1 回用水主要水质指标

2 技术选择及方案优化

2.1 技术特点比较

2.1.1 浓缩系统

(1)一级浓缩+预处理+浓水超滤＋浓水反渗透。技术特点如下：①技术较为可靠，运行费用低，脱盐率稳定；②超滤对有机物、生物、油等污染物的去除效果有限，易造成反渗透的膜堵塞；③综合产水率较低；④投资相对较低。

(2)一级浓缩+预处理+浓水纳滤+浓水反渗透。技术特点如下：①技术较为可靠，运行费用低，脱盐率稳定；②超滤和纳滤的组合可有效去除有机物和微生物等，保证反渗透膜的高效运行，延长反渗透膜使用寿命；③纳滤可实现硫酸钠和氯化钠的分离，便于后续的分盐结晶，但由于纳滤分盐不是很彻底，结晶盐的纯度会受到影响；④综合产水率较低。

(3)一级浓缩+预处理+浓水超滤+浓水反渗透+DTRO。技术特点如下：①产水率高；②对预处理要求较高；③DTRO产水水质不能达到要求，需再次处理；④高压DTRO运行存在一定的风险，若采用低压DTRO则无法完全替代蒸发器。

(4)一级浓缩+预处理+浓水纳滤+浓水反渗透+ED。技术特点如下：①产水率高；②纳滤可有效去除有机物和微生物等，保证反渗透膜的高效运行，延长反渗透膜使用寿命；③纳滤可实现硫酸钠和氯化钠的分离，便于后续的分盐结晶，但由于纳滤分盐不是很彻底，结晶盐的纯度会受到影响；④ED的浓水可直接进入结晶系统；⑤ED产水水质不能达到要求，需再次处理；⑥对预处理要求较高；⑦运行费用较高。

2.1.2 蒸发系统

多效蒸发[1]：多效蒸发器是—种高效节能浓缩装置，蒸汽耗量低，1 t蒸汽可蒸发3～5 t水。蒸汽耗量大大低于单效真空蒸发装置，所以属高效节能设备。多效蒸发在海水淡化和盐化工工业中有较多的应用实例，但在国内大型化工项目的污水回用领域暂无应用案例。

机械压缩蒸发[2]：机械压缩蒸发器的工艺简单、实用性强，它利用蒸发器中产生的二次蒸汽，经压缩机压缩，压力、温度升高，热焓增加，然后送到蒸发器的加热室当作加热蒸汽使用，使料液维持沸腾状态，而加热蒸汽本身则冷凝成水。这样，原来要废弃的蒸汽就得到了充分的利用，回收了潜热，又提高了热效率，蒸汽一次使用的经济性相当于多效蒸发的30效，减少了对外部加热及冷却资源的需求，降低能耗，减少污染。机械压缩蒸发在国内外污水回用领域有较多成功的应该案例。

2.1.3 结晶系统

纳滤+热法结晶分盐技术特点：(1)产生的氯化钠纯度较高；(2)由于部分一价盐会截留在纳滤的浓水侧，因此产生的硫酸钠纯度会受到影响；(3)投资和运行成本相对较低。

纯热法结晶分盐技术特点：(1)纯热法结晶分盐难度较大，结晶盐产量和纯度较低，混盐和杂盐产量较大；(2)投资和运行成本相对较高。

冷法结晶分盐技术特点：(1)结晶盐产量和纯度较高，混盐和杂盐量较少；(2)投资和运行费用相对较低。

2.2 经济比较

生产废水与清净废水分开处理为减少污泥作为危废的量进行统筹考虑，污水系统膜浓缩系统可作为模块化集成装置考虑，考虑污水处理系统应留有足够的余量，零排放处理规模按6 000 m3/h进行技术经济性对比分析。

2.2.1 浓缩系统对比

浓缩系统综合对比情况如表2所示。

表2 浓缩系统综合对比

2.2.2 蒸发系统对比

蒸发系统综合对比情况如表3所示。

表3 蒸发系统综合对比

2.2.3 结晶系统对比

结晶系统综合对比情况如表4所示。

表4 结晶系统运综合对比

3 结语

(1)浓缩部分处理技术较为成熟，可选择空间较大。

(2)如蒸汽量较多，低品位的蒸汽富裕量较大，则对于多效蒸发器和机械压缩蒸发器而言，前者一次性投资较后者略低，但运行费用较后者高，从经济性角度综合考虑，在项目寿命周期内，机械压缩蒸发器较多效蒸发器更为经济。综合国内项目应用业绩，多效蒸发器更多的应用于海水淡化、盐卤蒸发等项目，在大型化工项目的污水回用领域暂无应用案例；机械压缩蒸发器在国外污水回用领域已有较多成功应用案例，在国内污水回用领域也已有应用。因此，综合考虑两种技术的经济性、应用业绩和技术可靠性，可优先推荐机械压缩蒸发器作为蒸发系统的关键设备。

(3)优先推荐采用纳滤+热法结晶与冷法结晶结合(硫酸钠冷冻结晶)，不推荐采用纯热法结晶分盐。