申請日2016.05.13
公開(公告)日2017.11.21
IPC分類號C02F9/10; C02F101/34
摘要
本發明公開了一種煤化工行業含鹽廢水的處理方法，包括以下步驟：將煤化工行業生產過程中產生的含鹽廢水注入多孔過濾器進行過濾，然后通過增壓泵將廢水壓入膜分離設備濃縮廢水;利用后續步驟的一效蒸發換熱器蒸汽冷凝水的余熱作為熱源加熱高濃廢水，用泵將廢水壓入高頻振動真空膜蒸餾裝置進一步濃縮廢水;將濃縮廢水進行多效蒸發并送入蒸發結晶罐蒸發結晶。本發明將高頻振動膜技術與膜蒸餾技術相結合，既發揮了膜蒸餾技術處理高濃度廢水的優勢，同時避免膜蒸餾過程易污染的缺點。本發明廢水回用率在90%以上，與傳統熱蒸發工藝相比能耗降低50‑100kJ/m3，廢水處理成本低。本發明工藝簡單、設備占地面積小、易于實現工業化應用。
權利要求書
1.一種煤化工行業含鹽廢水的處理方法，其特征在于包括以下步驟：
第一步、將煤化工行業生產過程中產生的含鹽廢水注入多孔過濾器進行過濾，除去不溶性顆粒雜質后，通過增壓泵將廢水通入膜分離設備濃縮含鹽廢水，得到含鹽質量分數為10%-20%的高濃度含鹽廢水和清水;
第二步、利用第三步中的一效蒸發換熱器蒸汽冷凝水的余熱作為熱源加熱高濃度含鹽廢水，高濃度含鹽廢水達到40-80℃后，用泵將高濃度含鹽廢水以0.5-2m/s的流速壓入高頻振動真空膜蒸餾裝置，控制膜兩側的壓力差為0.04-0.1MPa，進一步濃縮高濃度含鹽廢水，得到30%-50%的高濃度含鹽廢水和清水;
第三步、將濃縮的高濃度含鹽廢水進行多效蒸發，蒸發溫度為100-180℃，除去高濃度含鹽廢水中的大部分水分，得到高度濃縮廢水;
第四步、將多效蒸發后得到的高度濃縮廢水送入蒸發結晶罐進行減壓蒸發結晶，使高度濃廢水濃縮液中的無機物結晶析出。
2.根據權利要求1所述的一種煤化工行業含鹽廢水的處理方法，其特征在于：所述煤化工行業生產過程中產生的含鹽廢水為化學水站排水、生產過程中的循環水系統排水以及洗滌煤氣廢水。
3.根據權利要求1所述的一種煤化工行業含鹽廢水的處理方法，其特征在于：所述多孔過濾器使用有機或無機多孔材料，有機或無機多孔過濾材料孔徑精度為50-100nm。
4.根據權利要求1所述的一種煤化工行業含鹽廢水的處理方法，其特征在于：所述膜分離設備采用的膜為微濾、納濾或反滲透膜中的一種，膜孔徑范圍為0.1nm-100nm。
5.根據權利要求1所述的一種煤化工行業含鹽廢水的處理方法，其特征在于：所述加熱高濃度含鹽廢水的加熱方式為采用板式換熱器或管殼式換熱器逆流加熱。
6.根據權利要求1所述的一種煤化工行業含鹽廢水的處理方法，其特征在于：所述高頻振動膜蒸餾裝置由高頻振動驅動系統和膜蒸餾組件組成，膜蒸餾組件中的過濾膜采用聚乙烯多孔膜、聚丙烯多孔膜、聚偏氟乙烯多孔膜中的一種，膜孔徑范圍為0.01μm-1μm。
7.根據權利要求1所述的一種煤化工行業含鹽廢水的處理方法，其特征在于：所述多效蒸發為三效至五效蒸發，以逆流方式串聯。
說明書
一種煤化工行業含鹽廢水的處理方法
技術領域
本發明涉及一種煤化工行業含鹽廢水的處理方法，屬于冶金化工環保領域。特別是涉及一種煤化工行業生產過程中產生的無機鹽廢水的處理方法。
背景技術
我國煤炭資源豐富，一次能源消費結構中煤炭占能源消費總量的70%，現代煤化工是生產各類化工產品的基礎產業。我國面臨著水資源短缺、煤炭資源和水資源呈逆向分布的難題。煤化工既是用水大戶又是排水大戶，煤化工廢水排放量占全國工業廢水總量的30%左右。水資源的嚴重匱乏，已經成為制約煤化工行業發展的重要因素。為了使該產業走上可持續發展的道路，發展煤化工“零排放”技術和進行廢水深度回用是十分有效的措施。我國先后發布了多項相關政策法規規范煤化工行業廢水排放。2015年7月8日，國家能源局官網發布《關于規范煤制燃料示范工作的指導意見》提出對新建示范項目實行最嚴格的環保標準,包括首次對全行業提出的廢水零排放要求。
目前，處理高含鹽廢水的基本思路是以低投資及運行成本把鹽和水分離，并分別進行回收利用。工業上采用的含鹽廢水處理方法主要是采用熱濃縮或膜分離技術回收70%-80%的水分，產生難以處理的高含鹽廢水。含鹽廢水處理后產生的高鹽濃液，含鹽質量分數通常在20%以上，國內采用較多的處置方式有蒸發結晶、焚燒、沖灰、自然蒸發等，國外還有深井灌注等方式。雖然簡單的蒸發過程能夠實現，但能耗較大，使廢水處理成本大大增加。因此，開發一種低成本的工藝處理煤化工行業含鹽廢水，降低我國煤化工行業廢水處理成本是非常重要的。
CN201410246744.1于2014年9月3日公開了用于煤化工含鹽廢水脫鹽的電滲析膜污染綜合防治方法。方法包括以下步驟：1)利用物化法與膜技術的耦合與協同作用，預脫除煤化工含鹽廢水中的有機物、微生物、膠體、顆粒懸浮物、Ca2+和Mg2+及其他高價離子;2)采用適于煤化工含鹽廢水處理的電滲析器，提高設備抗污染性能;3)控制施加電位、溶液流速、溫度、濃水pH和倒極周期，使電滲析過程在極限電流密度以下運行;4)對煤化工含鹽廢水電滲析形成的膜污染進行在線清洗。該專利采用電滲析法處理煤化工含鹽廢水雖然采用了多種措施減輕膜污染，提高了膜壽命，但是也增加了處理成本。
本發明主要采用“預處理-膜分離-高頻振動膜蒸餾-多效蒸發結晶”技術處理煤化工含鹽廢水，大大降低煤化工含鹽廢水的處理成本，最大限度回用廢水，達到廢水“零排放”。本發明具有工藝簡單，操作環境良好，成本低等特點。
發明內容
本發明的目的在于提供一種低成本處理煤化工含鹽廢水的新工藝方法，與傳統方法相比，該方法能夠大大降低煤化工行業含鹽廢水的處理成本，節約能源，回用大部分廢水，達到廢水“零排放”。
為了實現上述目的，本發明的技術方案采用了一種煤化工行業含鹽廢水的處理方法，包括以下步驟：
第一步、將煤化工行業生產過程中產生的含鹽廢水注入多孔過濾器進行過濾，除去不溶性顆粒雜質后，通過增壓泵將廢水通入膜分離設備濃縮含鹽廢水，得到含鹽質量分數為10%-20%的高濃度含鹽廢水和清水;
第二步、利用第三步中的一效蒸發換熱器蒸汽冷凝水的余熱作為熱源加熱高濃度含鹽廢水，高濃度含鹽廢水達到40-80℃后，用泵將高濃度含鹽廢水以0.5-2m/s的流速壓入高頻振動真空膜蒸餾裝置，控制膜兩側的壓力差為0.04-0.1MPa，進一步濃縮高濃度含鹽廢水，得到30%-50%的高濃度含鹽廢水和清水;
第三步、將濃縮的高濃度含鹽廢水進行多效蒸發，蒸發溫度為100-180℃，除去高濃度含鹽廢水中的大部分水分，得到高度濃縮廢水;
第四步、將多效蒸發后得到的高度濃縮廢水送入蒸發結晶罐進行減壓蒸發結晶，使高度濃廢水濃縮液中的無機物結晶析出。
所述煤化工行業生產過程中產生的含鹽廢水為化學水站排水、生產過程中的循環水系統排水以及洗滌煤氣廢水。
所述多孔過濾器使用有機或無機多孔材料，有機或無機多孔過濾材料孔徑精度為50-100nm。
所述膜分離設備采用的膜為微濾、納濾或反滲透膜中的一種，膜孔徑范圍為0.1nm-100nm。
所述加熱高濃度含鹽廢水的加熱方式為采用板式換熱器或管殼式換熱器逆流加熱。
所述高頻振動膜蒸餾裝置由高頻振動驅動系統和膜蒸餾組件組成，膜蒸餾組件中的過濾膜采用聚乙烯多孔膜、聚丙烯多孔膜、聚偏氟乙烯多孔膜中的一種，膜孔徑范圍為0.01μm-1μm。
所述多效蒸發為三效至五效蒸發，以逆流方式串聯。
本發明采用“預處理-膜分離-高頻振動膜蒸餾-多效蒸發結晶”的技術路線處理煤化工行業產生的含鹽廢水，廢水回用率在90%以上，采用高頻振動膜蒸餾裝置減少了膜污染，較大地提高了膜的使用壽命。
本發明具有以下優點：
1、本發明將高頻振動膜技術與膜蒸餾技術相結合，既發揮了膜蒸餾技術處理高濃度廢水的優勢，同時避免了膜蒸餾過程易污染的缺點;
2、本發明廢水回用率在90%以上，能夠回用大部分煤化工含鹽廢水，與傳統熱蒸發工藝相比能耗降低50-100kJ/m3，無污染，廢水處理成本低，具有良好的經濟效益;
3、本發明工藝簡單、設備占地面積小、易于實現工業化應用。
