高鹽廢水零排放工藝通過(guò)膜濃縮除鹽，可去除70%以上除鹽量。其中產(chǎn)生的20%-30%的鹽水結(jié)晶或者濃液體，可以通過(guò)蒸發(fā)結(jié)晶進(jìn)行進(jìn)一步去除。高鹽廢水處理采用膜處理還是蒸發(fā)器結(jié)晶，主要還要測(cè)量廢水中含鹽量，比如鈣鹽、硅酸鹽以及磷酸鹽等。
　　
　　高鹽廢水含鹽的種類(lèi)較多，含鹽廢水容易對(duì)設(shè)備進(jìn)行腐蝕、堵塞等，去除高鹽廢水經(jīng)過(guò)循環(huán)系統(tǒng)濃縮以及除鹽水系統(tǒng)分離而實(shí)現(xiàn)鹽分富集，其占比超過(guò)整個(gè)系統(tǒng)鹽量的1/2以上;二是生產(chǎn)過(guò)程和水系統(tǒng)添加化學(xué)藥劑所產(chǎn)生的鹽，占總量的1/3以上。減少煤化工項(xiàng)目含鹽廢水處理規(guī)模和投資，需要在源頭上控制鹽分進(jìn)入。選用優(yōu)質(zhì)水源點(diǎn)，減少高含鹽原水使用，是煤化工項(xiàng)目的重要前期手段。以黃河水為例，全流域的TDS均值為453mg/L，且呈現(xiàn)自上游到下游逐步增高的趨勢(shì)，部分上游流域段的實(shí)際取水中的TDS較高，需要統(tǒng)籌計(jì)劃工業(yè)用水。同時(shí)，通過(guò)優(yōu)化確定合理的循環(huán)倍率和加藥方式，可以有效控制人為添加的鹽量，進(jìn)而減少后續(xù)處理壓力。
　　
　　1煤化工含鹽廢水處理技術(shù)路線(xiàn)分析
　　
　　1.1基于處理回用的含鹽廢水“零排放”處理技術(shù)路線(xiàn)
　　
　　含鹽廢水一般富集了除鹽水、循環(huán)水、工業(yè)廢水處理系統(tǒng)排水以及鍋爐排水等多股水流。含鹽廢水如直接進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶環(huán)節(jié)，會(huì)大幅增加蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)的投資和能耗;同樣，如果只追求降低蒸發(fā)結(jié)晶的能耗和投資，則在初步處理階段和濃鹽水處理階段的膜濃縮和設(shè)備處理規(guī)模及負(fù)荷都會(huì)大幅增加。所以，目前一般采用(初步處理+濃縮+蒸發(fā)結(jié)晶)的方式，先將含鹽廢水濃縮，然后進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶環(huán)節(jié)。整個(gè)處理過(guò)程需進(jìn)行統(tǒng)籌優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)投資規(guī)模、能耗最佳。其主要工藝流程如下圖1所示。
　　
　　
　　
　　初步處理多采用反滲透處理工藝。由于廢水水量大，現(xiàn)在新建煤化工項(xiàng)目都設(shè)置本環(huán)節(jié)進(jìn)行廢水回用。在處理前，為了降低廢水硬度和減少微生物滋生，需對(duì)含鹽廢水進(jìn)行藥劑軟化和殺菌;然后進(jìn)入(超濾+反滲透)工藝環(huán)節(jié)，處理后的濃鹽水出水TDS一般可達(dá)到10000mg/L。含鹽廢水經(jīng)初步處理可實(shí)現(xiàn)65%~75%廢水回用，送至循環(huán)水站，或作為脫鹽水站、其他工業(yè)原水補(bǔ)水。
　　
　　若濃鹽水水量依然較大，需進(jìn)一步濃縮，主要工藝技術(shù)有高效反滲透(HERO)、正滲透(FO)、電滲析(ED)、納濾膜濃縮、震動(dòng)膜濃縮等工藝技術(shù)。濃鹽水經(jīng)膜處理后一般可再回用70%~80%，濃縮后的高濃鹽水TDS一般在60000mg/L以上。
　　
　　高濃鹽水已不適宜膜濃縮，蒸發(fā)結(jié)晶成為主要途徑，主要工藝有機(jī)械蒸汽再壓縮循環(huán)蒸發(fā)(MVR)、低溫多效蒸發(fā)濃縮(MED)、多效閃蒸(MSF)等。如大唐多倫煤制烯烴項(xiàng)目建有(MVR+機(jī)械壓縮降膜結(jié)晶)工藝系統(tǒng)，伊犁新天煤制天然氣項(xiàng)目建有反滲透后濃鹽水多效蒸發(fā)工藝系統(tǒng)，神華煤直接液化項(xiàng)目建有反滲透后濃鹽水進(jìn)入蒸發(fā)器和蒸發(fā)塘工藝系統(tǒng)。高濃鹽水蒸發(fā)結(jié)晶是煤化工廢水“零排放”的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，當(dāng)前主流工藝技術(shù)大多由國(guó)外專(zhuān)利商掌握，處理過(guò)程復(fù)雜、投資規(guī)模大、能耗和成本較高。
　　
　　總體來(lái)說(shuō)，煤化工含鹽廢水濃縮、蒸發(fā)和結(jié)晶的工藝技術(shù)大部分仍處于試驗(yàn)和工程示范階段，在運(yùn)行穩(wěn)定性、規(guī)?；瘧?yīng)用及工作效率等方面尚需進(jìn)一步提高。
　　
　　1.2基于污水處理的含鹽廢水“零排放”處理技術(shù)路線(xiàn)
　　
　　煤化工項(xiàng)目大多位于氣候干燥、蒸發(fā)量大的西北地區(qū)，具有建設(shè)蒸發(fā)塘的先天自然優(yōu)勢(shì)和地域條件。蒸發(fā)塘需要做好雨水分離、防滲防腐措施。經(jīng)過(guò)初步處理的濃鹽水經(jīng)過(guò)管道輸送到蒸發(fā)塘，進(jìn)行自然蒸發(fā)結(jié)晶或機(jī)械強(qiáng)化蒸發(fā)結(jié)晶，工藝流程見(jiàn)圖2。國(guó)內(nèi)首先使用蒸發(fā)塘的大型現(xiàn)代煤化工工程主要有神華煤直接液化項(xiàng)目、大唐克旗煤制天然氣項(xiàng)目等。
　　
　　
　　
　　自然蒸發(fā)塘設(shè)計(jì)規(guī)模與區(qū)域平均蒸發(fā)量、降水量以及廢水排入量等直接相關(guān)，在工藝上需要設(shè)置調(diào)節(jié)池、蒸發(fā)池、濃縮池和結(jié)晶池，所以一般占地面積較大。在具體工程實(shí)踐中，由于設(shè)計(jì)和實(shí)際運(yùn)行的差異，出現(xiàn)了大量濃鹽水堆積而不能外排的環(huán)保困境。
　　
　　機(jī)械強(qiáng)制蒸發(fā)技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)自然蒸發(fā)的改進(jìn)，通過(guò)增加機(jī)械霧化蒸發(fā)器，提高了空氣流速及與廢水的接觸面積，進(jìn)而加快蒸發(fā)進(jìn)程。通過(guò)機(jī)械強(qiáng)制蒸發(fā)，可以大幅減少占地面積，但會(huì)增加系統(tǒng)能耗，如蒸發(fā)1t水的能耗為0.3~1.5t蒸汽。
　　
　　蒸發(fā)塘工藝可以實(shí)現(xiàn)廢水的“零排放”，具有廢水處理成本低的優(yōu)點(diǎn)，但由于后續(xù)廢水通過(guò)空氣蒸發(fā)全部進(jìn)入大氣，無(wú)法實(shí)現(xiàn)回用，未實(shí)現(xiàn)水資源的充分利用。
　　
　　2煤化工含鹽廢水處理技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析
　　
　　目前，國(guó)內(nèi)學(xué)者在煤化工項(xiàng)目含鹽廢水處理的工藝技術(shù)流程方面的研究較多，也有對(duì)不同含鹽廢水“零排放”進(jìn)行綜合對(duì)比研究，但從技術(shù)經(jīng)濟(jì)視角分析研究較少。本文不對(duì)各項(xiàng)技術(shù)的成熟度以及工程運(yùn)行穩(wěn)定性等進(jìn)行分析，而是結(jié)合可參考的試驗(yàn)和工程數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。
　　
　　2.1對(duì)比分析基準(zhǔn)
　　
　　同一項(xiàng)目的含鹽廢水來(lái)源較為穩(wěn)定，大多數(shù)的煤化工項(xiàng)目都會(huì)針對(duì)流量較大的含鹽廢水進(jìn)行初步處理，而對(duì)產(chǎn)生的濃鹽水，由于后續(xù)處理成本較高、工藝技術(shù)復(fù)雜，一般都會(huì)結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際選取不同的處理路線(xiàn)。
　　
　　本文以實(shí)現(xiàn)“零排放”為目的，以含鹽廢水經(jīng)初步處理后的TDS濃度在6000mg/L以上的濃鹽水為進(jìn)水水質(zhì)邊界，結(jié)合工程實(shí)際，選取50m3/h濃鹽水為對(duì)象，進(jìn)行8條工藝路線(xiàn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析，見(jiàn)表2。
　　
　　2.2不同工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比分析
　　
　　2.2.1投資與成本費(fèi)用參數(shù)
　　
　　投資主要包括設(shè)備費(fèi)用、工藝占地土地出讓費(fèi)以及其它，扣除節(jié)省的水權(quán)轉(zhuǎn)讓費(fèi);其中：設(shè)備費(fèi)用參考相關(guān)論文數(shù)據(jù);結(jié)合地區(qū)實(shí)際情況，水權(quán)轉(zhuǎn)讓費(fèi)按15元/t、土地出讓費(fèi)按400元/m2計(jì)算。運(yùn)行成本主要包括運(yùn)行電費(fèi)、添加藥劑費(fèi)用、人工及其他費(fèi)用等，扣除節(jié)省的新鮮水費(fèi);其中關(guān)于成本、能耗等參考了相關(guān)論文數(shù)據(jù)，新鮮水價(jià)按5元/t、電價(jià)按0.5元/t計(jì)算。
　　
　　2.2.2經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比分析
　　
　　不同工藝技術(shù)路線(xiàn)都可實(shí)現(xiàn)“零排放”目的，但主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)存在較大差別，投資和運(yùn)行成本及相關(guān)指標(biāo)具體見(jiàn)表2。
　　
　　
　　
　　可以看出，蒸發(fā)塘方式的一次投資較大、年運(yùn)行成本最低，但其濃鹽水處理不會(huì)產(chǎn)生回用水。在濃鹽水回用結(jié)晶處理方式下，含MVR工藝路線(xiàn)的直接投資高于MED，各工藝的運(yùn)行成本相差不大，都可實(shí)現(xiàn)90%以上的回用水率。
　　

　　煤化工行業(yè)含鹽廢水零排放是技術(shù)難點(diǎn)，也是技術(shù)核心點(diǎn)。高鹽零排放尚處理實(shí)踐理論和示范階段，降低高鹽廢水處理成本和設(shè)備要求技術(shù)研究重點(diǎn)。目前，煤化工行業(yè)高鹽廢水處理成本大約在54元/t，相比其它廢水處理成本這是比較高的了，也會(huì)一定程度影響企業(yè)治理廢水積極性。在未來(lái)一段時(shí)間后，高鹽廢水也將是環(huán)評(píng)部門(mén)關(guān)注的重點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)環(huán)保效果的協(xié)調(diào)發(fā)展。