煤化工高盐废水处理及资源化回收进展

　　摘 要：随着大型煤化工企业污水排放与环境保护矛盾日益突出，再加上就近水体流域纳污能力接近饱和，顺应时代发展要求的绿色GDP理念被推出。煤化工企业不得不一次又一次挑战与攻克高盐废水资源化利用的技术性难题，以应对环保压力。当前，高盐废水处理技术虽然已有较为成熟的经验，但是可资源化回收和利用高盐废水还有很多难点要突破。

　　关键词：煤化工;高盐废水处理;回收利用

　　《石油石化绿色低碳》(双月刊)原名《石油石化节能与减排》，由中国石油化工集团公司主管、中国石油化工集团公司经济技术研究院主办的科技学术期刊。

　　1 煤化工高盐废水简介

　　高盐废水是指总溶解固体质量分数达到3.5%以上且含有有机物的废水。煤化工项目流程最终外排水大多数为高盐废水。高盐废水的排放途径较广泛，污染较严重，因而处理高盐废水排放的污染问题显得较为急迫与突出。高盐废水的处理方法有多效蒸发(Multi-Effect Evaporation，MED)、多级闪蒸(Multi-Stage Flash，MSF)、蒸汽压缩(Vapor Compression，VC)冷凝生化处理等诸多方法。能源的开发与创新不能以牺牲环境作为代价，应优先考虑在保护环境的基础上发展经济，突出技术的创新与开发，将许多先进、成熟的节能环保技术应用于工业实践，在化工企业的废水排放技术方面应考虑改进应用与创新污水“零排放”技术。

　　2 煤化工高盐废水处理现状

　　现代煤化工产业正成为我国煤炭清洁、高效利用的重要新生力量，对保障我国能源安全、优化能源结构、改善环境质量形成有力的补充[1]。近些年来，煤化工高盐废水处理利用技术成为热门的研究领域，国内主要的技术路线大多描述的是理论性的流程，缺乏具体的参考数据及实践经验。通过对国内一些相关企业高盐废水处理技术的进一步分析，梳理出主要的煤化工高盐废水及结晶盐处理利用工艺特征、处理效果及技术进展(见表1)。

　　此外，2016年，阿奎特水处理有限公司煤化工废水零排放技术，实现高盐废水“零排放”并产出合格工业盐，不过处理成本达到10元/t。据该公司介绍，目前应用了阿奎特公司煤化工废水零排放技术的在建项目还有神华宁煤煤制油生化污水深度处理项目、云天化呼伦贝尔能源化工浓盐水处理项目、汇能煤制气水处理项目、甘肃宏汇能源零排放项目、图克工业园矿井水深度处理工程等项目。

　　成熟的废水减量化工艺可大大减轻后续蒸发结晶的负荷，减小能源消耗，结晶盐资源化实现外售不但降低了杂盐处理成本，还能获得最大的经济效益，这也是高盐废水处理的发展趋势。为此，国内一些企业在积极探索开发更经济、合理的煤化工高盐废水资源化利用新途径，如宁夏宝丰集团的高盐废水海藻养殖项目已开始试验，神华宁煤集团、宁夏宝丰集团、中国石化长城能源等大型煤化工企業已经开始展开高盐废水资源化利用或可行性研究[1]。

　　3 高盐废水的主要处理技术

　　根据高盐废水处理原理的不同，可分为膜分离法、蒸发结晶法、离子交换法、生物法、冷冻法等。

　　膜分离法是利用膜的选择性(孔径大小)，以膜的两侧存在的能量差作为推动力，由于溶液中各组分透过膜的迁移率不同而实现分离的一种技术[2]。常用的液体膜分离过程主要包括微滤、超滤、纳滤、电渗析、反渗透(Reverse Osmosis，RO)、膜蒸馏和渗透汽化。膜材料和组件的开发是决定膜分离法大规模应用的关键。膜分离法可对各盐组分选择性透过，实现分离、提纯和浓缩，但是成本较高，膜易受到有机物污染。蒸发结晶法使用蒸汽加热浓缩后废水，将水蒸发后再冷凝，实现水的回收和盐的浓缩、结晶。

　　离子交换法是使用一种在交联聚合物结构中含有离子交换基团的功能高分子树脂吸附离子，达到净化废水的目的。不过，树脂再生需要消耗大量酸碱，产生二次高盐废水，不能在根本上解决盐回收问题。

　　生物法包括好氧生物处理、厌氧生物处理和好氧/厌氧组合工艺，处理性能主要取决于嗜盐微生物的培养和驯化。高盐环境会抑制微生物生存，一般需要大量水稀释到较低浓度，才能保证微生物生存。

　　冷冻法利用水在结晶过程中会自动排除杂质的原理，可实现盐分离，但是不能将盐分步结晶，混合盐无太大经济价值，而且耗能较高。

　　近年来，结合了蒸发结晶和冷冻结晶技术的分质结晶法引起广泛研究，分质结晶法处理以NaSO4和NaCl为溶质的浓盐溶液时，效果较明显，若溶液成分较杂、较多时，效果较差。除此之外，还有电化学、焚烧等方法。焚烧法易产生有毒物质，且难以资源化利用。电化学法主要是借助电解盐溶液，但是无论是离子膜法还是隔膜法，都因为盐浓度不稳定、盐种类复杂和有机物污染问题而很难满足电解要求。分质结晶法(也称为盐沉析)，即根据溶解度的不同，将浓盐水分步析出、结晶，得到较纯净的结晶盐。该方法目前只是实验室研究，还没有工程案例实际应用[3]。

　　通常情况下，煤化工项目中会使用2种及以上的组合技术来完成高盐废水的处理。通常采用膜法为核心的处理技术，最大限度地将回收优质水回用到系统水循环中，减少后期蒸发或结晶的系统规模，使投资项目的经济效益得到提高。

　　4 结语

　　综上所述，因为煤化工项目中原水特点及项目内部回用率、浓缩倍数的大幅提高，致使煤化工含盐废水处理技术和处理的投资难度大幅度增加。高盐废水资源回收处理技术方案既要考虑技术的牢靠性、也要考虑经济的实惠性，那就要从水质、预处理工艺最优化、减量化工艺的膜法处理级数及设备选型、工艺投资和运行成本等多方面开展综合论证，同时从整体规划出发，逐步完善高盐废水资源化回收技术方案。

　　[参考文献]

　　[1]纪钦洪，熊 亮，于广欣，等.煤化工高盐废水处理技术现状及对策建议[J].现代化工，2017，37(12)：1-4.

　　[2]王彦飞，杨 静，王婧莹，等.煤化工高浓盐废水蒸发处理工艺进展[J].无机盐工业，2017，49(1)：10-14.

　　[3]KUAN H，DEQING L，HAO Z，et al.Application of homogeneous membrane electrodialysis in the treatment of high-salt organic wastewater[J].IOP Conference Series：Earth and Environmental Science，2019，227(6)：62 043.

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