我國(guo)(guo)煤炭資源(yuan)(yuan)相對豐(feng)富(fu)、地(di)理分布(bu)廣泛。近些年，隨著國(guo)(guo)家西部大(da)開發戰略的(de)(de)實施，煤化工行業得(de)到了迅速發展。然而，煤化工行業具有耗(hao)煤量(liang)大(da)、耗(hao)水(shui)量(liang)大(da)、排污量(liang)大(da)的(de)(de)特點，且我國(guo)(guo)的(de)(de)煤炭資源(yuan)(yuan)與水(shui)資源(yuan)(yuan)呈逆向分布(bu)，煤炭資源(yuan)(yuan)豐(feng)富(fu)的(de)(de)西北部地(di)區(qu)多為干(gan)旱地(di)區(qu)，水(shui)資源(yuan)(yuan)稀缺[1]。因此，水(shui)資源(yuan)(yuan)的(de)(de)過度使(shi)用和破壞被(bei)認(ren)為是煤化工行業所(suo)面臨的(de)(de)最嚴重的(de)(de)環境問題(ti)[2]。

近年(nian)來，一些地方相繼頒布(bu)了嚴格的廢(fei)水排(pai)放標(biao)準，實現“廢(fei)水零(ling)排(pai)放”的目標(biao)，已經成為煤化工(gong)行業發(fa)展的自身需求和外(wai)在要(yao)求[3]。

煤化工(gong)高(gao)鹽(yan)(yan)廢水主要來源于煤氣(qi)凈化過(guo)程中煤氣(qi)洗滌廢水、循環水系統(tong)(tong)排水、除鹽(yan)(yan)水系統(tong)(tong)排水、回(hui)用系統(tong)(tong)濃水等[3]。目前(qian)，通常采(cai)用各種組合工(gong)藝對高(gao)鹽(yan)(yan)廢水進行深度處(chu)理，從而實現高(gao)鹽(yan)(yan)廢水的“零排放(fang)”目標(biao)。

然(ran)而，目前常用(yong)的“零(ling)(ling)排(pai)(pai)放(fang)”技(ji)術多為“混鹽零(ling)(ling)排(pai)(pai)放(fang)”，僅實(shi)現了廢水的零(ling)(ling)排(pai)(pai)放(fang)，而最終產出(chu)的結晶鹽是(shi)混合(he)雜鹽。這些(xie)雜鹽不(bu)僅不(bu)能回收(shou)利(li)用(yong)，更是(shi)被定義成危險廢物，大大增加了處(chu)理(li)處(chu)置(zhi)的成本與(yu)難度。如果處(chu)置(zhi)不(bu)當，很容易對周(zhou)圍環境帶(dai)來二次污染(ran)的風(feng)險。

由此可見，開發(fa)“分質(zhi)鹽(yan)零排放”技術，在實現(xian)廢(fei)水零排放的同時，將高鹽(yan)水中的氯化(hua)鈉和(he)硫(liu)酸鈉分離出(chu)來并加以資源化(hua)回(hui)收利(li)用，是當前煤化(hua)工高鹽(yan)廢(fei)水處理(li)的趨勢所在。

因此(ci)，本文通過搭(da)建煤化工高鹽(yan)廢水(shui)分(fen)(fen)質(zhi)鹽(yan)零排放中(zhong)試(shi)裝(zhuang)置并進行(xing)(xing)連續穩定運行(xing)(xing)，以進一(yi)步對中(zhong)試(shi)裝(zhuang)置的(de)運行(xing)(xing)效果進行(xing)(xing)分(fen)(fen)析研究，為今(jin)后分(fen)(fen)質(zhi)鹽(yan)零排放技術的(de)工程化應用提供(gong)數(shu)據支(zhi)撐。

1、試驗部分

1.1試驗裝置

本試(shi)驗(yan)搭建(jian)進水(shui)(shui)量為(wei)10m3/h的中試(shi)裝(zhuang)(zhuang)置，以某煤化工企業(ye)中水(shui)(shui)回(hui)用系統產(chan)生的濃鹽水(shui)(shui)為(wei)原水(shui)(shui)，采(cai)用多種組合處理工藝，實現廢水(shui)(shui)的零排(pai)放以及(ji)產(chan)品(pin)(pin)水(shui)(shui)和產(chan)品(pin)(pin)鹽的達標回(hui)用。中試(shi)裝(zhuang)(zhuang)置整體水(shui)(shui)回(hui)收率大于(yu)98%，結晶鹽產(chan)率大于(yu)85%。工藝流(liu)程如(ru)圖(tu)1所示。

1.2試驗原理

濃(nong)鹽水(shui)(shui)經(jing)軟(ruan)化(hua)沉淀池和浸沒式超濾處理去除硬度(du)、堿度(du)、硅(gui)、懸浮物等雜質(zhi)，再經(jing)濃(nong)水(shui)(shui)反(fan)滲(shen)(shen)透(tou)濃(nong)縮脫鹽，反(fan)滲(shen)(shen)透(tou)水(shui)(shui)回收(shou)率約為(wei)80%；反(fan)滲(shen)(shen)透(tou)濃(nong)水(shui)(shui)經(jing)離子交換器深度(du)軟(ruan)化(hua)處理，然后進入高壓納(na)濾系(xi)統進行(xing)初步(bu)分(fen)鹽。

納濾膜(mo)是一(yi)種(zhong)允許溶劑分(fen)子(zi)(zi)或(huo)某些低分(fen)子(zi)(zi)量溶質或(huo)低價(jia)離子(zi)(zi)透過的(de)(de)(de)(de)(de)功能性的(de)(de)(de)(de)(de)半透膜(mo)[4]。一(yi)般而(er)言，一(yi)價(jia)陰(yin)(yin)離子(zi)(zi)（如Cl-）的(de)(de)(de)(de)(de)鹽(yan)可以透過膜(mo)，但多價(jia)陰(yin)(yin)離子(zi)(zi)（如SO42-）的(de)(de)(de)(de)(de)鹽(yan)的(de)(de)(de)(de)(de)截(jie)留率則(ze)很高[4]。納濾膜(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)這種(zhong)現象稱為“道南（Donnan）效(xiao)應”。經納濾膜(mo)截(jie)留后，硫酸根幾(ji)乎全部留在濃水側，截(jie)留率高達97%以上；納濾進水壓力為30~35bar，水回收率為65%~70%。

同時，納濾(lv)膜對有機(ji)物(wu)的截留率高(gao)達85%以上，從而使濃(nong)(nong)水(shui)側有機(ji)物(wu)濃(nong)(nong)度(du)升高(gao)，故設(she)置高(gao)級(ji)氧(yang)(yang)化(hua)去除有機(ji)物(wu)和降低色度(du)，以保證結(jie)晶(jing)鹽的純(chun)度(du)和白(bai)度(du)。納濾(lv)產水(shui)經高(gao)壓平板膜濃(nong)(nong)縮后(hou)進入單(dan)效蒸發(fa)器產出(chu)氯化(hua)鈉和少(shao)量雜鹽；高(gao)級(ji)氧(yang)(yang)化(hua)出(chu)水(shui)經高(gao)壓平板膜濃(nong)(nong)縮后(hou)進入三效蒸發(fa)器和冷(leng)凍結(jie)晶(jing)器進行最(zui)終分鹽產出(chu)硫(liu)酸鈉和氯化(hua)鈉。

對(dui)于煤化(hua)(hua)工高(gao)(gao)鹽(yan)廢水(shui)(shui)而言(yan)，水(shui)(shui)中(zhong)Na+、Cl-和(he)SO42-的總(zong)和(he)占溶解(jie)性(xing)總(zong)固體(ti)（TDS）的比例通常大(da)于90%。因此，煤化(hua)(hua)工高(gao)(gao)鹽(yan)廢水(shui)(shui)蒸發(fa)(fa)結(jie)晶(jing)分鹽(yan)的產品(pin)主要是氯化(hua)(hua)鈉(na)和(he)硫酸(suan)鈉(na)。根據三元(yuan)水(shui)(shui)鹽(yan)體(ti)系(xi)（salt-water system）相(xiang)圖[5]，通過控(kong)制蒸發(fa)(fa)溫度(du)(du)、壓(ya)力和(he)料(liao)液濃度(du)(du)等參數，可以實(shi)現對(dui)硫酸(suan)鈉(na)和(he)氯化(hua)(hua)鈉(na)的分別(bie)蒸發(fa)(fa)結(jie)晶(jing)。

1.3試驗方法

中試(shi)裝置進水(shui)(shui)來自(zi)中水(shui)(shui)回用系統(tong)的濃鹽(yan)水(shui)(shui)，系統(tong)調試(shi)穩定后，連續運行(xing)10天并對產(chan)品水(shui)(shui)、氯化(hua)(hua)鈉和硫酸鈉產(chan)品鹽(yan)取樣化(hua)(hua)驗，化(hua)(hua)驗頻率(lv)為(wei)每(mei)日1次。

產品水的取(qu)(qu)樣(yang)(yang)(yang)方法為(wei)每(mei)間隔(ge)6小(xiao)時(shi)取(qu)(qu)樣(yang)(yang)(yang)1次(ci)，每(mei)日取(qu)(qu)樣(yang)(yang)(yang)4次(ci)，每(mei)次(ci)取(qu)(qu)樣(yang)(yang)(yang)250ml，將4次(ci)樣(yang)(yang)(yang)品混合(he)均勻后進行化驗(yan)。

氯化鈉和硫酸鈉產(chan)品(pin)鹽的(de)取樣(yang)(yang)方法為每間隔12小時取樣(yang)(yang)1次(ci)，每日取樣(yang)(yang)2次(ci)，每次(ci)取樣(yang)(yang)100g，將兩(liang)次(ci)樣(yang)(yang)品(pin)混(hun)合均勻(yun)后進(jin)行化驗。

2、結果與討論

2.2產品水

中試裝置連續運行期間，產品水各項水質(zhi)指標濃度如(ru)圖2~圖4所示(shi)。

圖2產品水溶(rong)解性(xing)總固(gu)體(ti)（TDS）濃度

圖3產品水CODCr、Cl-、SO42-濃度和總硬度

圖4產品水氨氮和二(er)氧化硅濃度

由圖可知，中(zhong)試裝置連續運行期間(jian)，產品水(shui)(shui)TDS、CODCr、Cl-、SO42-、總(zong)硬度、氨氮和(he)二(er)氧(yang)化(hua)硅各指標的平均(jun)(jun)濃度分別為(wei)441.0mg/L、9.8mg/L、131.4mg/L、47.1mg/L、35.7mg/L、0.8mg/L和(he)1.0mg/L，各項指標濃度均(jun)(jun)能(neng)夠穩定(ding)達(da)到《城市污水(shui)(shui)再生利用工業用水(shui)(shui)水(shui)(shui)質》（GB/T 19923-2005）中(zhong)的“敞(chang)開(kai)式(shi)循環冷卻水(shui)(shui)系(xi)統補充水(shui)(shui)”標準，達(da)標率100%。

2.3產品鹽

2.3.1純度

氯(lv)化鈉和(he)硫酸鈉產品鹽純度(du)（折干(gan)基）如圖5所示(shi)。

圖5氯化鈉(na)和硫(liu)酸鈉(na)產品鹽純度(du)

可以(yi)(yi)看出，氯化鈉平(ping)均(jun)純(chun)(chun)度高(gao)達(da)(da)99.7%，可以(yi)(yi)達(da)(da)到《工(gong)業鹽》（GB/T 5462-2015）中的(de)“精制工(gong)業干鹽優級”標準，達(da)(da)標率(lv)(lv)100%；無水(shui)硫酸(suan)鈉平(ping)均(jun)純(chun)(chun)度為98.2%，可以(yi)(yi)達(da)(da)到《工(gong)業無水(shui)硫酸(suan)鈉》（GB/T 6009-2014）中的(de)“Ⅱ類(lei)一(yi)等品(pin)”標準，達(da)(da)標率(lv)(lv)70%，達(da)(da)到“Ⅱ類(lei)合格品(pin)”標準的(de)達(da)(da)標率(lv)(lv)為100%。

2.3.2硫酸根離子或氯化物含量

氯(lv)(lv)化(hua)鈉(na)(na)產品鹽中的硫酸根離子含(han)量和(he)硫酸鈉(na)(na)產品鹽中的氯(lv)(lv)化(hua)物（以Cl計(ji)）含(han)量如圖6所示(shi)。

圖(tu)6產品鹽中硫酸根(gen)離子(zi)或氯化(hua)物(wu)含(han)量(liang)

可(ke)以(yi)看出，氯(lv)(lv)化鈉(na)中平均硫酸(suan)根離(li)子(zi)含量為(wei)(wei)0.14%，可(ke)以(yi)達(da)到(dao)《工業鹽》（GB/T5462-2015）中的(de)“精制工業干鹽優級”標(biao)準(zhun)(zhun)，達(da)標(biao)率100%；無(wu)(wu)水硫酸(suan)鈉(na)中平均氯(lv)(lv)化物含量為(wei)(wei)0.55%，可(ke)以(yi)達(da)到(dao)《工業無(wu)(wu)水硫酸(suan)鈉(na)》（GB/T 6009-2014）中的(de)“Ⅱ類一(yi)等品”標(biao)準(zhun)(zhun)，達(da)標(biao)率70%，達(da)到(dao)“Ⅱ類合格品”標(biao)準(zhun)(zhun)的(de)達(da)標(biao)率為(wei)(wei)100%。

2.3.3鈣鎂離子含量

氯化鈉和硫酸鈉產品鹽中(zhong)的鈣鎂離子含量如(ru)圖7所示。

圖(tu)7產(chan)品(pin)鹽中鈣鎂離子含量

可(ke)以看出，氯化鈉(na)中平均(jun)鈣鎂離(li)子含(han)量為0.03%，可(ke)以達到《工業鹽(yan)》（GB/T5462-2015）中的“精(jing)制工業干鹽(yan)優級”標準，達標率100%；無水硫酸鈉(na)中平均(jun)鈣鎂離(li)子含(han)量為0.06%，可(ke)以達到《工業無水硫酸鈉(na)》（GB/T 6009-2014）中的“Ⅰ類一(yi)等品”標準，達標率90%，達到“Ⅱ類一(yi)等品”標準的達標率為100%。

2.3.4水不溶物含量

氯化鈉和硫酸鈉產品鹽中的水不(bu)溶(rong)物含量如圖(tu)8所示。

圖(tu)8產品鹽(yan)中水(shui)不溶(rong)物含量

可(ke)以看出，氯化鈉中平(ping)均水(shui)不溶物含(han)量(liang)為0.07%，可(ke)以達(da)(da)(da)到《工業(ye)鹽》（GB/T5462-2015）中的(de)“精(jing)制(zhi)工業(ye)干鹽一級(ji)”標(biao)準，達(da)(da)(da)標(biao)率(lv)(lv)80%，達(da)(da)(da)到“精(jing)制(zhi)工業(ye)干鹽二(er)級(ji)“標(biao)準的(de)達(da)(da)(da)標(biao)率(lv)(lv)為100%；無(wu)水(shui)硫酸鈉中平(ping)均水(shui)不溶物含(han)量(liang)為0.10%，可(ke)以達(da)(da)(da)到《工業(ye)無(wu)水(shui)硫酸鈉》（GB/T 6009-2014）中的(de)“Ⅱ類一等品”標(biao)準，達(da)(da)(da)標(biao)率(lv)(lv)60%，達(da)(da)(da)到“Ⅱ類合格(ge)品”標(biao)準的(de)達(da)(da)(da)標(biao)率(lv)(lv)為100%。

綜上可(ke)(ke)知，中試裝置產(chan)出的(de)氯(lv)化鈉(na)產(chan)品(pin)鹽可(ke)(ke)以100%達到(dao)《工(gong)業(ye)鹽》 （GB/T5462-2015）中的(de)“精制工(gong)業(ye)干(gan)鹽二級”標(biao)(biao)(biao)準(zhun)，其(qi)主要制約項(xiang)目為水不溶(rong)物，除水不溶(rong)物外其(qi)他各項(xiang)指標(biao)(biao)(biao)均可(ke)(ke)100%達到(dao)“精制工(gong)業(ye)干(gan)鹽優級“標(biao)(biao)(biao)準(zhun)；無水硫(liu)酸鈉(na)產(chan)品(pin)鹽可(ke)(ke)以100%達到(dao)《工(gong)業(ye)無水硫(liu)酸鈉(na)》（GB/T6009-2014）中的(de)“Ⅱ類合格品(pin)”標(biao)(biao)(biao)準(zhun)，各項(xiang)指標(biao)(biao)(biao)平(ping)均值均可(ke)(ke)達到(dao)“Ⅱ類一等(deng)品(pin)”標(biao)(biao)(biao)準(zhun)，但都(dou)不能100%達標(biao)(biao)(biao)。

3、結論

通過(guo)以上中(zhong)試試驗結果與討論，可以得出(chu)以下結論：

（1）中試裝置產品水(shui)(shui)水(shui)(shui)質(zhi)(zhi)優良，各項水(shui)(shui)質(zhi)(zhi)指標均能100%達到《城市(shi)污水(shui)(shui)再(zai)生利用(yong)工(gong)業用(yong)水(shui)(shui)水(shui)(shui)質(zhi)(zhi)》（GB/T 19923-2005）中的“敞開式(shi)循環冷卻(que)水(shui)(shui)系統補充水(shui)(shui)”標準(zhun)。

 （2）氯化鈉(na)產品鹽各項指標可(ke)以100%達到(dao)《工(gong)業鹽》（GB/T 5462-2015）中(zhong)的“精(jing)制(zhi)工(gong)業干鹽二(er)級”標準，除水不溶物外其他各項指標均可(ke)100%達到(dao)“精(jing)制(zhi)工(gong)業干鹽優級“標準。

（3）無水(shui)硫(liu)酸鈉(na)產(chan)品鹽各項指標可(ke)以100%達(da)到《工業無水(shui)硫(liu)酸鈉(na)》（GB/T 6009-2014）中(zhong)的“Ⅱ類合格品”標準。

（4）中試裝(zhuang)置對煤化工高(gao)鹽(yan)水(shui)具有很(hen)好的(de)處理效果(guo)，完全可以實現工業(ye)廢水(shui)的(de)零(ling)排放(fang)以及(ji)產(chan)品水(shui)和產(chan)品鹽(yan)的(de)資源化利用目(mu)標(biao)。

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”

相關文章