煤化工高含盐废水处理技术：膜分离与热浓缩工艺的比较

煤化工高含盐废水处理技术：膜分离与热浓缩工艺的比较

煤化工高盐废水的TDS通常为500mg/L～/L，甚至更高。废水中的盐分主要来源于淡水的补充、生产过程中产生的牛粪以及水处理过程中添加的化学药剂。目前高盐废水的处理通常采用膜分离或热浓缩工艺，将废水中的杂质富集，清水回用于循环水系统，浓水外排。为达到不外排废水的目的，一些受环境制约的企业也会采用多级浓缩技术，高度富集杂质，进一步提高废水回用率。同时将产生的高盐浓缩液废水单独处理。

膜分离技术：与热浓缩工艺相比，膜分离技术具有处理成本低、规模大、技术成熟等特点，缺点是浓缩倍数不高，一般在3倍左右。强化预处理后，虽然膜分离倍数可大大提高，但需要较长的预处理工艺。目前，膜分离技术包括微滤（MF）膜分离技术、超滤（UF）膜分离技术、纳滤（NF）膜分离技术、反渗透（R0）膜分离技术等​​，其中纳滤膜分离技术和反渗透膜分离技术主要用于处理高盐废水。

反渗透膜分离技术是利用反渗透膜进行分子过滤的方法，它能比较彻底地处理废水，能截留分子量大于100的可溶性盐和有机物。通过反渗透装置，一方面得到COD和盐浓度很低、可重复使用的清水，另一方面得到含盐量较高的浓缩水。通常R0清水回收率在60%~80%之间。RO最初广泛应用于海水淡化、纯水制备，近年来逐渐应用于废水处理系统。但由于废水中污染物浓度较高，包括微生物和无机盐等，它们会沉积在膜表面造成堵塞，降低出水流量和水质。 因此，为了维持正常运行，必须提高进水压力，并经常清洗反渗透膜，清除污垢和堵塞物，这样会缩短膜的使用寿命，增加废水处理的运行成本。目前最先进的反渗透技术是高效反渗透（HERO），先通过两级软化去除硬度，再通过脱气去除水中的二氧化碳，并在高pH条件下运行RO，这样可以提高硅的结垢极限，控制生物和有机物的结垢，使清水的回收率大于90％。该技术已在许多公司的工业废水处理中得到应用。 但根据膜设计手册规定反渗透装置进水COD应低于36mg/L，而在废水处理中，经膜浓缩处理的废水进水COD指标一般在200mg/L以上，且超负荷运行对膜寿命的影响程度尚未确定。纳滤膜分离技术是一项新兴的膜浓缩技术，与反渗透膜分离技术相比，其操作压力较低，能耗较低。该膜对分子的拦截效果略逊于反渗透，可拦截分子量为200～1000的多价离子、部分单价离子及有机物，对单价阴离子盐溶液的去除率低于高价阴离子盐溶液。尹玉荣等采用纳滤技术处理电镀废水，聂金旭等采用纳滤技术处理矿山水，Capar等采用纳滤技术处理矿山水。 采用纳滤技术处理控制废水，这些研究都取得了良好的效果[2]，但该技术在煤化工废水处理中的有效性还有待进一步研究。

2、热浓缩工艺：热浓缩工艺主要原理是利用热能对液体中的固体进行高度浓缩，一般设备较大，能耗较高，目前主要有多效蒸发、机械压缩蒸发、膜蒸馏等技术。多效蒸发技术成熟，在海水淡化、化工等行业得到广泛应用。通过多级蒸发器的串联，清水回收率一般在90%左右。机械压缩蒸发技术利用涡轮机的增压原理，采用机械压缩减少蒸汽消耗，可降低能耗，清水回收率一般在92%左右。膜蒸馏利用工业余热等廉价能源，对无机盐、大分子等不挥发性组分的截留率接近100%，可处理高浓度废水，但该工艺尚在研究阶段。详情可联系污水宝或查阅更多相关技术文献。

3、高盐浓缩液的处置：高盐废水处理后产生的高盐浓缩液含盐质量分数通常达20%以上，国内较常用的处置方法有蒸发结晶、焚烧、冲灰、自然蒸发等，国外也有深井注入等方法。

蒸发结晶是以热浓缩为主，使高盐精矿中的盐结晶析出，达到盐浓缩和无废水排放的目的，产物主要为盐类和有机物。GE专有技术——蒸汽压缩结晶系统热效率最高。该技术运行能耗低，但设备材质要求高，设备投资高。该技术已在南非萨索尔煤炭间接液化、波兰煤矿等项目中成功运行。国内仅有神华集团煤制油项目采用该技术处理催化剂制备过程中产生的少量浓缩液，但在试用阶段结晶器未能正常运行。

焚烧是将浓缩液送至焚烧炉内焚烧除去水分，焚烧炉参照危废焚烧炉设计，保证有毒有害物质燃烧分解，不产生二恶英等有害物质，焚烧后产生的残渣主要由盐类组成。该技术对废水中有机物处理比较彻底，但需要外部燃料支持，能耗最高，同时为了防止腐蚀，对设备材质的要求也很高。国内外煤化工项目中尚无该技术运行实例，仅有大唐国际的一个煤制天然气项目提出采用该处理方式，尚在初步设计阶段。

冲灰是将浓缩液送至煤场喷淋或送至锅炉冲渣，废水中的盐分、有机物最终进入灰渣中，是最简单的处理方案，但该方式处理的废水量有限，目前只有一些小型煤化工项目采用该方案处理浓缩液。

自然蒸发需要建设一个足够大面积的池子来储存精矿，水通过自然蒸发除去，盐留在池底。一般蒸发池需要有相应的防渗措施。这种方式比较适合降雨量小、蒸发量大、人口稀少地区的煤化工项目。目前，国内内蒙古、新疆等地的一些大型煤化工项目就计划采用该技术处理精矿。

深井注入是指通过深井将液态污染物（注入液）注入地下多孔岩石或土壤的污染物处置技术。是一种利用深层地质环境处理污染物的方式，可以阻止污染物进入生物圈的物质循环。该技术对自然地质条件要求非常高。目前，美国已有50多年的管理经验，制定了一整套比较完善的法律法规，我国尚无相关法律法规和技术标准。