承压一体化污水处理设备省时省力

承压一体化污水处理设备省时省力

MVR机械蒸汽再压缩技术又可称之为热泵技术，指的是重新借助蒸发浓缩环节形成的二次蒸汽的冷凝潜热，进一步缩减蒸发浓缩环节能源损耗的一种先进节能技术，基本原理为把蒸发器蒸发形成的二次蒸汽，在蒸汽压缩机机械压缩作用下，使得二次蒸汽温度、压力得以提升，进而使提升了热焓的二次蒸汽转至蒸发系统，以对生蒸汽进行补充，即利用机械压缩对二次蒸汽回用，减少新鲜蒸汽的补充，大幅度降低蒸发能耗成本，为避免蒸发过程中，浓缩溶液堵塞蒸发设备，主流采用泵送强制循环模式。

该蒸发除开车需补充新鲜蒸汽外，主热量来自二次蒸汽，能耗低，处理成本低，主要核心设备为压缩机，2006年国外MVR设备进入中国市场，经长足的国内设备技术攻关及产业化进步，目前国内蒸汽MVR设备技术日趋成熟，基本形成国产替代进口的格局，大幅度的降低了设备投资费用。

3．3．2 蒸发除盐工艺分析

近几十年来,随着社会经济的飞速发展，我国对于资源和能源的消耗急剧增加。作为一个“富煤贫油"国家，发展煤化工对我国降低能源依赖、缓解环境污染具有积极的推动意义。

煤化工产业主要是以煤作为原料，经加工转换成气体、液体、固体能源或化工产品。近年来，众多大型煤化工项目尤其是煤气化项目在我国各地不断出现，使我国成为发展煤化工的国家。数据显示，当前我国煤制天然气产能约为1500亿立方米、煤制烯烃产能将近3000万吨。

1、煤化工废水"的重要意义

煤化工产业的迅猛发对于我国经济社会发展带来了重要的推动力，但同时对于水资源的消耗也急剧攀升。有数据显示，我国煤化工产业中，每吨产品的耗水量超过10吨。而我国煤炭储量大的西北地区，却普遍存在水资源较为短缺的问题。同时，这些地区缺少受纳水体，且环境脆弱，废水经处理后无处排放。因此，要解决该地区水资源短缺的问题，同时避免对当地环境带来破坏，对于煤化工废水处理后回用，实现“"显得尤为必要。

2、煤化工废水处理

2.1 煤化工废水的特点

煤化工生产工艺多样，不同的工艺装置均会产生大量的废水，但废水组分也有所差异，具有污染物种类多、浓度高，并且存在大量有毒有害污染物质等特征。通常其来源主要包括气化废水、工艺装置废水，车间冲洗水等。此外，还含有雨水、生活污水及部分清净下水。其中，气化废水是煤化工废水的主要来源，占比超过60%。作为原料的煤中通常含有氮、硫及一些金属等物质。其中一部分氮被转化为氨、等；而金属则转化为金属化合物。此外，废水中还含有一些难降解化合物如吡啶类化合物、油类物质等。

2.2 煤化工废水“"处理技术

我国具备较为丰富的煤炭资源，传统意义上的煤炭利用较为粗放，因此也带来了严重的污染。而发展煤制天然气，对于缓解我国原油短缺的能源结构形势具有重要意义。此外，煤制天然气还具有热能利用率较高的优势，对于废热还可进行循环利用，对于我国天然气气源也具有良好的补充作用。作为现代煤化工产业的龙头，煤气化消耗水量大，产生的废水也多。

煤气化工艺可分为高温和低温气化两种，其中高温气化废水中COD、酚等含量较低。而随着鲁奇炉煤气化工艺装置越来越成熟，其应用也日益广泛。但由于鲁奇炉煤气化工艺煤气化温度较低，因此，其废水成分更复杂，废水处理难度加大。鲁奇炉工艺废水中氨和酚含量较高，因此需要在预处理阶段对氨和酚进行回收处理。通常鲁奇炉煤气化废水COD可高达400-5775585mg/L，氨氮含量可达200-250mg/L，总酚约为800-5775585mg/L。此外，废水的色度大，含有大量油类物质。因此，在对废水的预处理系统中还要设置焦油回收装置。而流化床和气流床等煤化工工艺废水中氨含量高，因此需对氨进行回收处理。

（1）有机废水处理。

由于煤化工废水有机物含量高，因此主要以生化法对有机物进行去除。通常采用预处理+生化法+深度处理系统对废水进行处理。固定床工艺中，氨、酚含量高。由于这两种物质无法直接生化处理，因此，需对其进行回收处理。可采用蒸氨工艺对废水中的氨进行回收，采用萃取法分离酚。通过降低氨酚浓度，确保后续生化处理顺利进行。而流化床和气流床主要是氨浓度较高，则主要需进行氨回收。

通过生化法处理，可以去除大部分有机物。煤化工废水中有机物含量高，但还存在一些难降解的有机物。因此，通常采用厌氧-好氧工艺，即结合硝化和反硝化机理来进行难降解有机物处理。对于油类，则采用隔油、气浮等工艺来进行去除。由于经生化法处理后废水指标并不能完达标回用要求。因此，要实现废水的回用和“，还需对废水进行深度处理。常用的深度处理工艺有过滤、混凝沉淀，超滤、纳滤、反渗透等处理技术。

（2）浓盐水处理。

煤化工浓盐水主要来自除盐水系统排放、回用系统浓水等。浓盐水处理通常包含浓盐水浓缩处理及固化两个步骤，以及结晶盐的处理。而这也是对煤化工废水实现“"处理的难点。对于浓盐水的浓缩处理，常用的处理工艺有反渗透、纳滤膜浓缩工艺等。此外，对于高浓度盐水的固化处理，还有热法浓缩工艺技术，如多效蒸发、膜蒸发等。通过上述浓盐水浓缩处理的方式，可以实现良好的清水回收率。但有研究显示，目前我国煤化工浓盐水蒸发结晶工艺技术尚不成熟。要最终实现浓盐水的“，还需配套蒸发塘等工艺，即利用太阳能来使承压一体化污水处理设备省时省力高浓盐水蒸发结晶。

3、“"处理技术在煤制天然气项目中的应用

3.1 项目概况

以我国西部某省某煤制天然气项目为研究对象，该项目年产煤制天然气20×108Nm3。该项目主要采用鲁奇炉气化工艺技术装置进行生产，所采用的原料和燃料均为褐煤。项目主要产品为天然气，副产品包括硫磺和石脑油等。产品主要制取工艺为：加压气化+变换冷却+甲醇洗+甲烷化。本项目污水主要来源是工艺装置中的煤气洗涤水。废水经气水分离、脱酚除氨及酸性气后送至污水处理系统。

3.2 项目废水“"处理工艺

本研究中，该煤制天然气项目采用鲁奇炉气化工艺，属于中低温工艺。因此该项目废水中氨酚含量高，并存在大量焦油。而氨酚的存在对生化处理具有抑制，因此，对于项目废水首先采用萃取法和蒸氨法分别对酚和氨进行脱除处理。再采用隔油沉淀池和气浮等工艺装置进行除油处理。之后，采用两级生化法和深度处理工艺来实现废水的达标回用和“。

除盐路线可选择多效除盐及MVR结晶除盐，两者的优缺点在于，多效除盐设备简单，工艺成熟可靠，投资较低，但占地面积大，能耗高，MVR设备占地小，能耗具有明显优势，但核心设备压缩机投资较高，长期稳定运行可靠性需重点关注，不同应用厂家应根据需要进行测算，选择合适设备。

MVR及多效蒸发进行高盐水处理常规处理方法为，采用浓缩结晶除盐工艺进行固液分离，可分为两种方式，一种为随浓缩程度增加，达到结晶饱和浓度，热条件下结晶，另一种是将一定浓度热溶液对其降温，降低温度到对应饱和盐溶液的温度下冷结晶。该方法在聚苯硫醚废水工业化应用中存在三个问题，一是由于NaCl在水中的溶解度受温度的影响不大，NaCl的结晶方法不能采用冷却结晶法，而只能使用蒸发法，易产生细碎晶体从而在换热器结垢∞刮，或堵塞换热器，或影响传热效果；二是由于蒸发物主要是水，蒸发温度基本是水的汽化温度，高沸点溶剂NMP不会在蒸发过程中发生明显蒸发脱除，随运行时间的增加，其浓度增加，破坏物料及能量的平衡，需要定期对高沸点有机物NMP进行排放；三是在NaCl结晶盐的生成过程中，由于高盐水组份的复杂性，除有机物外，还含氯化锂盐，生成盐份就单一组分来说，纯度并不高，不能达到外售标准，一般只能作为混盐固废处理，由于采用的是水溶液结晶法，结晶固体至少含10％以上的结晶水随固废排出，而危固处理成本一般在3000～5000元／吨，从成本计算来说，危固处理所占成本对废水处理总成本具有举足轻重的作用。

对此综合考虑，提出利用三效蒸发或MVR蒸发节能作用，对含盐溶液进行连续提浓，大部分水蒸发与盐分离，剩下的浓溶液不在蒸发器中浓缩，即不进行结晶生成固盐，防止堵塞以保证此处蒸发系统的连续稳定运行性，高沸点溶剂随提浓溶液连续排出，避免高沸点有机物积存系统需间歇排出引起的停车。由于在此处工序进行了大部分水的蒸发，从节能上考虑，基本完成了废水蒸发除水的节能要求。蒸发出的水含盐量极少，对生化处理工序影响极小。剩下的再考虑浓液的有机物COD去除及固盐成形。

3．3．3 浓液的COD有机物去除及固盐成形

通过三效蒸发或MVR处理后形成的高盐，高COD溶液已脱除大部分水，数量极少，可选择进一步蒸发热处理工序进行固盐成形及有机物脱除，其中有机物NMP应考虑回用，以降低物耗，减少生产成本，同时减排。由于有机物NMP沸点高，且具有高温下易氧化变质的特点，宜采用真空蒸发或采用惰性气体直接加热溶液的方式，以脱除NMP，并可通过冷凝方式回收NMP。

采取惰性气体加热，设备庞大，惰性气体温度需要在NMP沸点以上(203℃)，热源需采用导热油或电加热，系统较复杂，热源单价高，能耗成本高，同时惰性气体需回收循环使用，以避免环保问题，可采用的设备为喷雾干燥机，其气流对溶液进行蒸发浓缩结晶，加热气流直接接触液体传热，热效率较高，物料不与设备内壁接触，基本不存在结垢现象。

采用真空蒸发避免了对氧气的接触，可有效保证回收NMP品质，且操作温度低，在绝压10kPa时，NMP沸点约120℃，可直接采用蒸汽加热，热源便宜，可采用设备为真空结片机，通过刮刀对盐份进行刮除，避免了盐份结垢现象，同时由于结片机蒸发过程利用的是鼓面膜蒸发原理，传热系数高。

两种方式均对生成固盐进行了深度干燥，所得固废含湿量较小，减少了固废处理成本，综合考虑，宜采用真空结片机，流程简单且工艺可靠性好，设备简单易操作。

另外通过蒸发热处理脱除盐分中有机物后，需增加相应尾气处理设施，既回收有机物节约成本，又避免尾气非烷总烃超标，达到国家环保要求，根据NMP水溶性的特点，可采用喷淋塔进行循环喷淋回收，当NMP在水中达到一定浓度时，进行回用。固体混盐作为固废的处理会大幅增加废水处理总成本，可跟踪研究混盐(NaCL、LiCL)分盐技术，形成可对外销售的盐类产品销售，目前国内该部分工作正在起步，可重点关注。