三效蒸發(fā)回收反滲透濃鹽廢水中試裝置運(yùn)行總結(jié)

一般體積的煤炭產(chǎn)品年消耗量超過(guò)10萬(wàn)噸。水資源的缺乏是煤炭行業(yè)發(fā)展的重要制約因素。為減輕水資源危機(jī)、提高廢水回收利用率,部分煤化工企業(yè)在終端廢水達(dá)標(biāo)處理的基礎(chǔ)上,采用“預(yù)處理+膜回收”組合的工藝,實(shí)現(xiàn)了廢水深度處理及回用的目的。但在采用反滲透裝置制備回用水的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生約30%的濃鹽廢水,其中含有多種鹽類,若直接排放會(huì)對(duì)土壤、地表水等產(chǎn)生污染,同時(shí)也造成了水資源的浪費(fèi),尤其是缺水地區(qū)更是如此。另外,若排入市政污水處理系統(tǒng),過(guò)高的溶解性總固體對(duì)活性污泥的生長(zhǎng)也非常不利。為此我們?cè)谏轿髂郴て髽I(yè)建造了蒸發(fā)量為0.8t/h順流強(qiáng)制循環(huán)三效蒸發(fā)中試裝置,對(duì)反滲透濃鹽廢水的蒸發(fā)回收進(jìn)行研究,獲得了可供工程設(shè)計(jì)采用的控制參數(shù),并對(duì)各效冷凝水水質(zhì)進(jìn)行了分析,對(duì)進(jìn)一步提高廢水的利用率具有重要意義。1水膜回收單元濃鹽水的水質(zhì)中試廢水來(lái)源于山西某煤化工企業(yè)終端廢水膜回收單元反滲透裝置產(chǎn)生的濃鹽水,其中含有NaCl、CaSO4、Na2SO4等多種無(wú)機(jī)鹽類,具體水質(zhì)見(jiàn)表1。2試驗(yàn)裝置的工藝和主要設(shè)備的配置2.1蒸發(fā)干燥工藝流程簡(jiǎn)述:濃鹽水通過(guò)進(jìn)料泵送入一效加熱器,由0.30～0.35MPa的飽和蒸汽加熱到一定溫度后,再進(jìn)入一效蒸發(fā)室進(jìn)行蒸發(fā),蒸發(fā)出的二次蒸汽供二效加熱器使用;一效蒸發(fā)室的溶液進(jìn)入二效加熱器,由一效產(chǎn)生的二次蒸汽再次加熱到一定溫度后,進(jìn)入二效蒸發(fā)室再次進(jìn)行蒸發(fā),蒸發(fā)出來(lái)的蒸汽供三效加熱器使用;二效蒸發(fā)室的溶液進(jìn)入三效加熱器,由二效產(chǎn)生的二次蒸汽再次加熱后進(jìn)入三效蒸發(fā)室進(jìn)行蒸發(fā),蒸發(fā)出來(lái)的蒸汽送入冷凝器由循環(huán)冷卻水進(jìn)行冷卻成冷凝水,各加熱器及冷凝器產(chǎn)生的冷凝水送入淡水箱。三效蒸發(fā)室中的過(guò)飽和物料通過(guò)出鹽泵送入旋流增稠器,旋流器分離所得稀溶液經(jīng)過(guò)上部管道返回三效蒸發(fā)室中部實(shí)現(xiàn)外循環(huán),濃物料通過(guò)底部排放口送入結(jié)晶器和離心機(jī),離心機(jī)分離得到的廢鹽外送,離心母液則返回三效蒸發(fā)系統(tǒng)繼續(xù)蒸發(fā)。2.2主要設(shè)備三效蒸發(fā)裝置處理規(guī)模為0.8t/h,主要包括三效順流強(qiáng)制循環(huán)低溫蒸發(fā)器、旋流增稠結(jié)晶器和離心分離機(jī)等,主要設(shè)備表見(jiàn)表2。3力-0.05mpa三效蒸發(fā)裝置各效運(yùn)行參數(shù)見(jiàn)表3。冷凝器操作壓力-0.085MPa,進(jìn)口溫度55～60℃,出口溫度40～45℃;冷凝器循環(huán)水量25～30m3/h,進(jìn)口溫度～32℃,出口溫度～42℃。4中試試驗(yàn)結(jié)果利用0.30～0.35MPa飽和蒸汽做熱源,對(duì)中試裝置的蒸發(fā)量、蒸汽耗量和冷凝水水質(zhì)等進(jìn)行了20天(每天測(cè)2次)的系統(tǒng)試驗(yàn),中試結(jié)果如下。4.1分析蒸發(fā)量和蒸汽消耗(1)中試裝置蒸發(fā)量三效蒸發(fā)裝置蒸發(fā)量和蒸汽耗量中試結(jié)果見(jiàn)圖2。從圖2可以看出,中試裝置設(shè)備蒸發(fā)量(一、二、三效蒸發(fā)總量)前8天維持在820kg/h穩(wěn)定運(yùn)行,從第9天開(kāi)始蒸發(fā)量略有下降,降至795kg/h;蒸汽單位耗量維持在430kg蒸汽/t水,運(yùn)行穩(wěn)定。(2)不同效蒸發(fā)量第9天是第9天10月10日總蒸發(fā)量的下降三效蒸發(fā)裝置各效蒸發(fā)量見(jiàn)圖3。從圖3可以看出,二效蒸發(fā)量最大,三效次之,一效蒸發(fā)量最小,從第9天開(kāi)始各效蒸發(fā)量有下降趨勢(shì)。中試結(jié)束時(shí),打開(kāi)加熱器發(fā)現(xiàn)有結(jié)垢現(xiàn)象,其中二效最嚴(yán)重,一效其次,三效最輕,由此說(shuō)明各效蒸發(fā)量下降是設(shè)備結(jié)垢所致。4.2鹽的量和鹽量各效溶液含鹽量試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)圖4。從圖4可看出,進(jìn)水含鹽量一直比較恒定,維持在3.5g/L左右。一效溶液TDS濃度在7.7g/L左右,二效溶液TDS在17.1g/L左右,三效溶液TDS大約在285g/L左右。4.3各影響冷凝水水質(zhì)分析(1)透水電極電導(dǎo)率各效冷凝水電導(dǎo)率(測(cè)定溫度為25℃)中試數(shù)據(jù)見(jiàn)圖5。從圖5可以看出,二效冷凝水電導(dǎo)率在75～95us/cm之間,三效冷凝水電導(dǎo)率在120～130us/cm之間,冷凝器冷凝水電導(dǎo)率在310～330us/cm之間,冷凝水混合液電導(dǎo)率在190～210us/cm之間。(2)cocdr含量中試試驗(yàn)結(jié)果顯示:進(jìn)水CODcr在20～30mg/L之間,二效和冷凝器冷凝水CODcr含量均<10mg/L,三效冷凝水CODcr含量絕大部分<10mg/L,只有少數(shù)略>10mg/L,混合后冷凝水CODcr含量<10mg/L。(3)效冷凝水氨氮及冷凝器冷凝水氨氮含量三效蒸發(fā)裝置進(jìn)料和各效冷凝水氨氮含量中試數(shù)據(jù)見(jiàn)圖6。從圖6可看出,進(jìn)水氨氮含量在0.82～2.98mg/L之間,二效冷凝水氨氮含量在0.54～1.84mg/L之間,三效冷凝水氨氮含量在0.85～2.60mg/L之間,冷凝器冷凝水氨氮含量在3.0～4.6mg/L之間,混合后冷凝水氨氮含量在1.50～2.95mg/L之間。5經(jīng)濟(jì)指數(shù)的分析三效蒸發(fā)裝置蒸發(fā)量按0.8t/h計(jì),運(yùn)行費(fèi)用僅對(duì)耗電量和蒸汽消耗量及冷凝水產(chǎn)生的回收費(fèi)用進(jìn)行計(jì)算。5.1蒸發(fā)文水費(fèi)用w電費(fèi)按0.5元/kW·h,進(jìn)料泵運(yùn)行功率為0.25kW,一效循環(huán)泵運(yùn)行功率5.41kW,二效循環(huán)泵運(yùn)行功率5.30kW,三效循環(huán)泵運(yùn)行功率5.30kW,真空泵運(yùn)行功率3.65kW,出鹽泵運(yùn)行功率為0.38kW,離心機(jī)運(yùn)行功率2.75kW(運(yùn)行率為0.1),則蒸發(fā)噸水費(fèi)用為12.85元。5.2蒸汽成本蒸汽消耗量按430kg蒸汽/噸水,蒸汽單價(jià)按120元/t計(jì)算,則蒸發(fā)噸水費(fèi)用為51.6元。5.3冷凝水成本蒸發(fā)得到的冷凝水費(fèi)用按3.5元/t計(jì)算。5.4綜合成本分析綜合費(fèi)用=電費(fèi)+蒸汽費(fèi)-冷凝水費(fèi)=12.85+51.60-3.50=60.95元/t6蒸發(fā)室結(jié)垢分析從試驗(yàn)中可發(fā)現(xiàn),三效蒸發(fā)設(shè)備的蒸發(fā)量從第九天開(kāi)始緩慢下降,從開(kāi)始的820kg/h下降到795kg/h,實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí),我們打開(kāi)各效加熱器和蒸發(fā)室后發(fā)現(xiàn)有結(jié)垢現(xiàn)象,其中二效結(jié)垢較重,一效、三效較輕,經(jīng)分析一效結(jié)垢以碳酸鹽垢為主,二效和三效結(jié)垢以硫酸鹽垢為主。根據(jù)相關(guān)資料和文獻(xiàn)顯示,碳酸鹽垢可通過(guò)鹽酸清洗方法予以去除,但硫酸鹽垢比較難處理,解決硫酸鹽垢的方法除機(jī)械、超聲波等物理方法外,也可采用Na4EDTA、HEDP、氨三乙酸以及氨基磺酸等化學(xué)清洗方法。7回收冷凝水效果采用三效順流強(qiáng)制循環(huán)低溫蒸發(fā)反滲透產(chǎn)生的濃鹽廢水技術(shù)上是可行的,噸水回收成本為60.95元,蒸發(fā)每噸廢水消耗蒸汽約為430kg,回收的冷凝水平均電導(dǎo)率<200us/cm,CODcr<10mg/L,氨氮