煤化工廢水回用循環(huán)水系統(tǒng)近零排污技術(shù)課件

1、煤化工廢水回用循環(huán)水系統(tǒng)近零排污技術(shù)目 錄煤化工行業(yè)發(fā)展歷史煤化工發(fā)展趨勢煤化工廢水類型煤化工有機(jī)廢水的處理方法煤化工高鹽量廢水的處理方法煤化工廢水回用循環(huán)水近零排放技術(shù)1.煤化工行業(yè)發(fā)展歷史煤化工始于18世紀(jì)19世紀(jì)形成體系20世紀(jì)成為化學(xué)工業(yè)的重要組成部分我國煤炭資源豐富，能源消費(fèi)以煤為主過去、現(xiàn)在、將來，煤化工是我國化學(xué)工業(yè)的基礎(chǔ)和 支柱2.煤化工發(fā)展趨勢傳統(tǒng)煤化工：涉及焦炭、電石、合成氨等領(lǐng)域。 特點(diǎn)：高能耗 能量損失大，動力消耗大高排放 三廢排放量大高污染 三廢處理難度大，污染環(huán)境低收益 投入大，收益低 煤化工發(fā)展趨勢現(xiàn)代煤化工以生產(chǎn)潔凈能源和可替代石油化工產(chǎn)品為主，如柴油、汽油、航

2、空煤油、液化石油氣、乙烯原料、聚丙烯原料、替代燃料（甲醇、二甲醚）、電力、熱力等，以及煤化工獨(dú)具優(yōu)勢的特有化工產(chǎn)品，如芳香烴類產(chǎn)品 1 技術(shù)密集型根據(jù)煤種、煤質(zhì)特點(diǎn)及目標(biāo)產(chǎn)品不同，采用不同煤轉(zhuǎn)化高新技術(shù)，并在能源梯級利用、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面對不同工藝優(yōu)化集成，提高整體經(jīng)濟(jì)效益 。同時(shí)，新型煤化工可以通過信息技術(shù)的廣泛利用，推動現(xiàn)代煤化工技術(shù)在高起點(diǎn)上迅速發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化建設(shè)。 2 環(huán)境友好型通過資源的充分利用及污染的集中治理，達(dá)到減少污染物排放，實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好。煤化工分類及產(chǎn)品示意圖煤化工產(chǎn)業(yè)煤焦化主要生產(chǎn)煉鋼用焦炭，同時(shí)生產(chǎn)焦?fàn)t煤氣、苯、萘、蒽、瀝青以及碳素材料等產(chǎn)品；煤氣化生產(chǎn)合成氣，是合成液體燃料、

3、乙醇、乙酐等多種產(chǎn)品的原料；煤液化煤高壓加氫液化，可以生產(chǎn)人造石油和化學(xué)產(chǎn)品。煤間接液化是由煤氣生產(chǎn)合成氣，再經(jīng)催化合成液體燃料和化學(xué)產(chǎn)品。3.煤化工廢水分類由于煤化工種類較多，其產(chǎn)生的廢水也有很大區(qū)別，處理難易程度也不同。主要與以下有關(guān)：煤質(zhì)種類不同煤種的水分、灰分、揮發(fā)份、固定碳、全硫等不同。煤化工工藝不同煤種采用不同的氣化工藝技術(shù),產(chǎn)生廢水中污染物組成和數(shù)量也大不相同。 氣化爐爐型與固定床工藝相比,流化床和氣流床工藝的廢水水質(zhì)較好;而固定床爐內(nèi)溫度較低,煤干餾出的焦油、酚類、苯類、氨等物質(zhì)留在粗煤氣中,通過洗滌進(jìn)入廢水處理系統(tǒng)。 煤化工廢水特點(diǎn)高濃度COD可達(dá)5000mg/L、氨氮在20

4、0500mg/L 高污染主要污染組分為COD、 BOD5、總氨、總酚、揮發(fā)酚、石油類、氰化物、硫化物、SS等 有毒含有大量酚、氰、油、氨氮等有毒、有害物質(zhì)。難降解廢水中的易降解有機(jī)物主要是酚類和苯類化合物,如吡咯、萘、呋喃、咪唑類等;難降解的有機(jī)物主要有吡啶、烷基吡啶、異喹啉、喹啉、咔唑、聯(lián)苯、三聯(lián)苯等 煤化工廢水類型煤化工行業(yè)根據(jù)廢水含鹽量分為兩類：1）有機(jī)廢水主要來源于煤氣化工藝、生活污水等特點(diǎn)：含鹽量低，污染物以COD為主。2）高含鹽廢水主要來源于煤氣洗滌廢水、循環(huán)水系統(tǒng)排水、化學(xué)水站排水等特點(diǎn)：含鹽量高，污染物以含鹽量（TDS）為主。4.煤化工有機(jī)廢水的處理方法一級處理主要是指有價(jià)物質(zhì)

5、的回收，包括沉淀、過濾、萃取、汽提等單元，以除去部分灰渣、油類等 。二級處理主要是生化法，一般經(jīng)二級處理后，廢水可接近排放標(biāo)準(zhǔn)，生化法主要有活性污泥法和生物過濾法等。深度處理普遍應(yīng)用的深度處理方法是臭氧氧化法和活性炭吸附。 4.1有機(jī)廢水的一級處理方法酚氨回收廢水來自于煤氣洗滌時(shí)產(chǎn)生的高污染廢水，水質(zhì)成分復(fù)雜，主要有氨、二氧化碳、單元酚、多元酚、脂肪酸等，硫化氫含量較少。有機(jī)含氨污水包括粉煤氣化、低溫甲醇洗、硫回收、焦油加氫、天然氣液化等工藝裝置產(chǎn)生的污水，以及生活污水、地面沖洗水等。4.1有機(jī)廢水的一級處理方法1、酚的回收方法溶劑萃取法蒸汽脫酚法吸附脫酚法液膜技術(shù)離子交換法4.1有機(jī)廢水的一

6、級處理方法溶劑萃取法 是一種液-液接觸萃取、分離與反萃再生結(jié)合的方法。酚回收工段利用精餾操作脫除酸性氣體 CO、 H2S、 HCN ,又利用精餾側(cè)提出 15 %濃度的氨溶液 ,使水得到凈化。該方法簡單 ,成本低 ,便于操作 ,回收率高。同時(shí)側(cè)汽提的氨利用氨精餾得到 90 %以上濃度的高純液氨。4.1有機(jī)廢水的一級處理方法蒸汽脫酚法 將含酚廢水與蒸汽在脫酚塔內(nèi)逆向接觸，廢水中揮發(fā)酚轉(zhuǎn)入氣相被蒸汽帶走，達(dá)到脫酚的目的。含酚蒸汽在再生塔中與堿液作用生成酚鹽而回收。該操作方法簡單，不影響環(huán)境。但脫酚效率僅為80%，效率偏低，而且耗用蒸汽量大。4.1有機(jī)廢水的一級處理方法吸附脫酚法 吸附脫酚是采用一種液

7、固吸附與解吸相結(jié)合的脫酚方法，將廢水與吸附劑接觸，發(fā)生吸附作用達(dá)到脫酚的目的，但采用吸附法（如活性炭吸附）回收酚存在一些困難，因?yàn)橛猩镔|(zhì)的吸附是不可逆的，活性炭吸附有色物質(zhì)后，極難再生將有色物質(zhì)洗脫下來，從而影響活性炭的使用壽命。隨著廉價(jià)、高效、來源廣的吸附劑的開發(fā)，吸附脫酚法是一種很有前途的脫酚方法。4.1有機(jī)廢水的一級處理方法2、氨的回收方法目前對氨的回收主要采用水蒸氣汽提-蒸氨的方法。污水經(jīng)汽提，析出可溶性氣體，再通過吸收器，氨被磷酸氨吸收，從而使氨與其他氣體分離，再將此富氨液送入汽提器，使磷酸氨溶液再生，并回收氨。精餾操作利用酚水中各物質(zhì)揮發(fā)度的差異使各組分實(shí)現(xiàn)連續(xù)的高純度的分離。

8、水蒸氣汽提-蒸氨法回收氨工藝流程圖4.2有機(jī)廢水的二級處理方法煤氣化廢水在進(jìn)行預(yù)處理前根據(jù)不同的水質(zhì)特點(diǎn)設(shè)置調(diào)節(jié)池以調(diào)節(jié)水質(zhì)水量，設(shè)置隔油池或氣浮池進(jìn)行除油，經(jīng)以上的預(yù)處理后可采用下面的方法進(jìn)一步進(jìn)行處理?；钚晕勰喾?Activated sludge process )缺氧-好氧（A-O）法厭氧-缺氧-好氧組合工藝 （A-A-O）粉末活性碳濕式氧化再生(PACT/WAR)工藝法 多級生物處理工藝其他方法4.2有機(jī)廢水的二級處理方法活性污泥法 活性污泥法是采用人工曝氣的手段，使得活性污泥均勻分散并懸浮于反應(yīng)器中和廢水充分接觸，并在有溶解氧的條件下，對廢水中所含的有機(jī)底物進(jìn)行著合成和分解的代謝活動

9、。在活動過程中，有機(jī)物質(zhì)被微生物所利用，得以降解、去除。同時(shí)，亦不斷合成新的微生物去補(bǔ)充、維持反應(yīng)器中所需的工作主體微生物（活性污泥），與從反應(yīng)器中排除的那部分剩余污泥相平衡?；钚晕勰喾ㄌ幚韽U水工藝流程4.2有機(jī)廢水的二級處理方法缺氧-好氧（A-O）法A-O法內(nèi)循環(huán)生物脫氮工藝，即缺氧-好氧工藝，其主要工藝路線是缺氧在前，好氧在后，泥水單獨(dú)回流缺氧池進(jìn)行反硝化(Denitrification)反應(yīng)：2NO3+10e+12HN2+6H2O 好氧池進(jìn)行硝化(Nitrifying)反應(yīng)：2NH3+3O22HNO2+2H2O+158kcal HNO2+1/2O2=HNO3 與傳統(tǒng)生物脫氮工藝相比流程簡

10、短、工程造價(jià)低；不必外加投入碳源脫氮率不高（85%左右）。A-O法內(nèi)循環(huán)生物脫氮流程圖4.2有機(jī)廢水的二級處理方法厭氧-缺氧-好氧（A-A-O）法與單級AO工藝的不同之處在于前段設(shè)置一厭氧反應(yīng)器，旨在通過厭氧過程使廢水中的部分難降解有機(jī)物得以降解去除，進(jìn)而改善廢水的可生化性，并為后續(xù)的缺氧段提供適合于反硝化過程的碳源，最終達(dá)到高效去除COD、BOD、N、P的目的。特點(diǎn)：最簡單的同步脫氮除磷工藝，總水力停留時(shí)間少于其他類工藝在厭氧、好氧交替運(yùn)行條件下，絲狀菌不能大量增殖，不易發(fā)生污泥絲狀膨脹 污泥含磷高，具有較高肥效 運(yùn)行費(fèi)用低 A-A-O工藝流程圖4.2有機(jī)廢水的二級處理方法PACT/WAR工

11、藝粉末活性碳濕式氧化再生（PACTWAR）是在活性污泥曝氣池中投加活性炭粉末，利用活性炭粉末對有機(jī)物和溶解氧的吸附作用，為微生物的生長提供食物，從而加速對有機(jī)物的氧化分解能力。活性炭用濕空氣氧化法再生。生產(chǎn)廢水調(diào)節(jié)池缺氧池好氧池絮凝池二沉池砂濾池PACT/WAR工藝流程圖活性炭粉末4.2有機(jī)廢水的二級處理方法多級生物處理工藝主要包括了外循環(huán)厭氧處理系統(tǒng)、生物增濃同步脫氮系統(tǒng)、改良A/O氧化、活性硅藻土和碳粉吸附系統(tǒng)、絮凝沉淀處理系統(tǒng)和濾池。該工藝目前在哈爾濱煤氣廠煤氣化廢水治理工程中得到應(yīng)用。含油廢水氣浮池調(diào)節(jié)池生物增濃同步脫氮池改良A/O氧化活性硅藻土和碳粉吸附濾池厭氧處理多級生物處理工藝流

12、程圖4.2有機(jī)廢水的二級處理方法其他方法近年來不斷有新的方法和技術(shù)用于處理煤化工有機(jī)廢水，主要有以下幾種：新物化法 新物化法是指在常溫下利用廢水中有害物質(zhì)與專門為處理廢水而開發(fā)的藥劑發(fā)生反應(yīng)，經(jīng)過4次不同加藥處理過程和處理設(shè)施，最終實(shí)現(xiàn)COD、BOD、NH3-N、SS均達(dá)到排放要求。該技術(shù)最大的缺陷是廢水中有毒有害物質(zhì)只是形態(tài)的轉(zhuǎn)移，另外該技術(shù)的成熟性還需要經(jīng)工程實(shí)踐的考驗(yàn)。4.2有機(jī)廢水的二級處理方法HSB 法處理焦化廢水HSB（High Sotution Bacteria）是高分子均群的英文縮寫。目前國內(nèi)初步試驗(yàn)得出以下結(jié)論：HSB耐受廢水中有毒有害物質(zhì)性好；處理后污泥少、出水色度好；加堿

13、量為傳統(tǒng)方法的1/31/5，運(yùn)行費(fèi)用較低，但對菌種特性，生存條件、凈化功能尚未完全了解，有待進(jìn)一步研究與實(shí)踐。4.2有機(jī)廢水的二級處理方法三相氣提升循環(huán)流化床處理技術(shù)蔡建安經(jīng)試驗(yàn)研究證明：用三相氣提升內(nèi)循環(huán)流化床反應(yīng)（AZLR）處理污水比活性污泥法效果好，其處理負(fù)荷高。它對酚、氰等污染物的耐受力強(qiáng)，去除效果好，并具有較低的曝氣能耗，其COD去除率為54.4%76%，酚的去除率為95%99.2%，氰的去除率為95%99.2%。4.2有機(jī)廢水的二級處理方法芬頓試劑處理技術(shù)芬頓試劑對有機(jī)分子的破壞是非常有效的，其實(shí)質(zhì)是二價(jià)鐵離子加過氧化氫之間的鏈反應(yīng)催化生成OH自由基，三價(jià)鐵離子催化劑（芬頓類試劑）

14、也能激發(fā)這個反應(yīng)。這兩個反應(yīng)生成的OH自由基能有效地氧化各種有毒的和難處理的有機(jī)化合物。反應(yīng)機(jī)理為:Fe2+H2O2=Fe3+OH-+HOFe3+H2O2+OH-=Fe2+H2O+HOFe3+H2O2=Fe2+H+HO2HO2+H2O2=H2O+O2+HO4.2有機(jī)廢水的二級處理方法微波與超聲波處理技術(shù)利用微波與超聲波降解水中化學(xué)污染物，尤其是難降解的有機(jī)污染物，是近幾年來發(fā)展起來的一項(xiàng)新型處理技術(shù)。對液體而言，微波僅對其中的極性分子起作用，微波電磁場能使極性分子產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)碰撞而產(chǎn)生熱效應(yīng)，降低反應(yīng)活化能和化學(xué)鍵強(qiáng)度；在微波場中，劇烈的極性分子震蕩，能使化學(xué)鍵斷裂，故可用于污染物的降解。超聲

15、波由一系列疏密相間的縱波構(gòu)成，并通過液化介質(zhì)向四周傳播，近幾年研究表明，包括鹵代脂肪烴、單環(huán)和多環(huán)芳香烴及酚類物質(zhì)等都能被超聲波降解。4.3有機(jī)廢水的深度處理方法經(jīng)過酚、氨回收，預(yù)處理及生化處理后的煤氣化廢水，其中大部分污染物質(zhì)得到了去除，但某些主要污染指標(biāo)仍不能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，因此需要進(jìn)一步的處理深度處理，來使這些指標(biāo)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。活性炭吸附法混凝沉淀法4.3有機(jī)廢水的深度處理方法活性炭吸附法煤氣化廢水經(jīng)以上步驟處理后COD的去除率效果不是很理想，很難達(dá)標(biāo)排放，為使廢水達(dá)標(biāo)排放，可使用活性炭降低廢水中COD的濃度。廢水處理中活性炭吸附主要對象是廢水中用生化法難以降解的有機(jī)物或用一般氧化法難以氧

16、化的溶解性有機(jī)物，包括木質(zhì)素、氯或硝基取代的芳烴化合物、雜環(huán)化合物、洗滌劑、合成燃料、除味劑、DDT等。當(dāng)用活性炭吸附處理時(shí)，不但能夠吸附這些難分解有機(jī)物，降低COD，還能使廢水脫色、脫臭。因此吸附法在廢水的深度處理中得到了廣泛的應(yīng)用。4.3有機(jī)廢水的深度處理方法混凝沉淀法降低廢水的濁度、色度去除高分子物質(zhì)、有機(jī)物、某些重金屬毒物和放射性物質(zhì)去除導(dǎo)致富營養(yǎng)化的物質(zhì)能夠改善污泥的脫水性能設(shè)備簡單，操作簡便，便于運(yùn)行，處理效果好；運(yùn)行費(fèi)用高，沉渣量大。5.煤化工高鹽量廢水的處理方法 目前，煤化工高鹽量廢水的處理通常是采用膜分離或熱濃縮工藝富集廢水中的雜質(zhì)，清水用于循環(huán)水系統(tǒng)，濃水外排。部分受環(huán)境所

17、限的企業(yè)為實(shí)現(xiàn)廢水不外排的目的，還會采用多級濃縮技術(shù)，使雜質(zhì)高度富集，進(jìn)一步提高廢水利用率，同時(shí)產(chǎn)生的高鹽濃縮廢液單獨(dú)處理。膜分離一般是指利用膜 (Membrane) 對流體混合物中不同組分的選擇性滲透的特點(diǎn)來分離流體混合物的操作過程 5.1膜分離(1) 分散得很細(xì)的固體，特別是與液體密度相近，膠狀的可壓縮的固體微粒；(2) 低分子量的不揮發(fā)的有機(jī)物、藥物與溶解的鹽類；(3) 對溫度、酸堿度等物理化學(xué)條件特別敏感的生物物質(zhì)。 膜分離的應(yīng)用領(lǐng)域涉及氣體分離、水溶液分離、生化產(chǎn)品的分離與純化等操作的食品和飲料加工過程、工業(yè)污水處理、大規(guī)?？諝夥蛛x、濕法冶金、氣體和液體燃料的生產(chǎn)及石油化工制品的生產(chǎn)

18、等常見的膜分離過程過程 膜 主要功能 推動力 微濾 (MF)Microfiltration 對稱細(xì)孔高分子膜孔徑0.0310 nm 濾除 50 nm的顆粒 壓差 0.1 MPa 超濾 (UF)Ultrafiltration 非對稱多孔膜孔徑120 nm 濾除 5100 nm的顆粒 壓差 0.1 MPa 反滲透 (RO)Reverse Osmosis 非對稱性或復(fù)合膜孔徑0.11 nm 水溶液中溶解鹽類的脫除 壓差1 10 MPa 滲析(透析)（D）Dialysis非對稱離子交換膜孔徑110 nm 水溶液中無機(jī)酸、鹽的脫除 濃度差 電滲析 (ED)Electrodialysis陰、陽離子交換膜孔

19、徑110 nm 水溶液中酸、堿、鹽的脫除 電位差 氣體分離 (GP)Gas Permeation均質(zhì)膜和非對稱膜 濾除 50 nm的顆粒 壓差110 Mpa濃度差 滲透汽化 (PV)Pervaporation復(fù)合膜 水、有機(jī)物的分離 滲透邊的分壓下降 液膜 (L)Liquid Membrane液體保存在多孔膜中 鹽、生理活性物質(zhì)的分離 濃度差 膜的分類膜生物膜合成膜無機(jī)膜固體膜液膜有機(jī)膜不對稱膜多孔膜無孔膜不對稱膜對稱膜轉(zhuǎn)相膜復(fù)合膜按來源分類按制造方法分類按形態(tài)/結(jié)構(gòu)分類按材料分類膜的材質(zhì)與種類材料特點(diǎn)纖維素二醋酸纖維素 (CDA)、三醋酸纖維素 (CTA)、硝化纖維素(CN)，混合纖維素(C

20、N-CA)、乙基纖維素(EC)等。成孔性、親水性好、價(jià)廉易得，使用溫度范圍較廣，可耐稀酸，不適用于酮類，酯類、強(qiáng)酸和堿類等液體的過濾。聚酰胺尼龍-6(NY-6)、尼龍-66(NY-66)、芳香聚酰胺(PI)、芳香聚酰胺酰肼(PPP)、聚苯砜對苯二甲酰(PSA)具親水性能，較耐堿而不耐酸，在酮、酚、醚及高相對分子質(zhì)量醇類中，不易被浸蝕，孔徑型號也較多。聚砜聚砜(PS)、聚醚砜 (PES)微濾膜具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，耐輻射，機(jī)械強(qiáng)度較高。含氟材料聚偏氟乙烯膜(PVDF)、聚四氟乙烯膜(PTFE)、聚全氟磺酸化學(xué)穩(wěn)定性好，耐高溫。如PTFE膜，40260oC，可耐強(qiáng)酸，強(qiáng)堿和各種有機(jī)溶劑。

21、具疏水性，可用于過濾蒸氣及腐蝕性液體。膜的材質(zhì)與種類材料特點(diǎn)聚烯烴聚丙烯(PP)、聚乙烯拉伸式微孔膜、聚丙烯纖維式深層過濾膜化學(xué)穩(wěn)定性好，耐酸、堿和有機(jī)溶劑，價(jià)格便宜，但孔徑分布寬。商品膜有平板式和中空纖維式多種構(gòu)型，孔徑規(guī)格(從0.170 m)。聚碳酸酯主要用于制備核孔微孔膜。核孔膜孔非常均勻，厚度515m。制造工藝較復(fù)雜，價(jià)格高，應(yīng)用受到限制。無機(jī)材料如陶瓷微孔膜，玻璃微孔膜，各類金屬微孔膜等。具有耐高溫、耐有機(jī)溶劑、耐生物降解等優(yōu)點(diǎn)，特別在高溫氣體分離和膜催化反應(yīng)器及食品加工等行業(yè)中有良好的應(yīng)用前景。 膜分離的原理大多為對不同的微粒的選擇透過，故分離效率通常都很高。相對于蒸餾等分離過程，

22、膜分離的分離系數(shù)要大得多。膜分離過程的特點(diǎn) 分離效率高 膜分離過程中，被分離的物質(zhì)大都不發(fā)生相變，與蒸發(fā)，蒸餾相比，操作所需能耗很小。能 耗 低 膜分離設(shè)備本身沒有運(yùn)動部件，且操作溫度和壓力不高。操作的可靠性主要取決于膜的性能。膜分離過程的操作十分簡便，從啟動到得到產(chǎn)品所需時(shí)間較短，故可以頻繁地啟停?？?靠 性 膜分離設(shè)備的性能不受處理量大小的影響，即單位生產(chǎn)能力與分離效率，設(shè)備單價(jià)及操作費(fèi)用關(guān)系不大。規(guī)?？扇我庾兓?膜分離過程 反滲透（Reverse Osmosis） 滲透現(xiàn)象：即純?nèi)軇┩ㄟ^半透膜由純?nèi)軇┮粋?cè)向溶液一側(cè)的自發(fā)流動過程。滲透壓：滲透過程達(dá)平衡時(shí)半透膜兩側(cè)形成的壓差 。反滲透：在

23、濃溶液一側(cè)加壓，使膜兩側(cè)的壓差大于溶液的滲透壓，溶劑從溶液一側(cè)向純?nèi)軇┮粋?cè)液流動。反 滲 透機(jī) 理 反滲透膜主要為兩大類，醋酸纖維素膜 (如醋酸纖維素-三醋酸纖維素共混不對稱膜和三醋酸纖維素中空纖維膜) 和芳香族聚酰胺膜 (如芳香族聚酰胺復(fù)合膜和芳香族聚酰胺中空纖維膜)。從結(jié)構(gòu)上又可分為非對稱膜和復(fù)合膜。但無論哪種反滲透膜，其制膜材料必須是親水性的。反滲透膜的基本性能包括透水率、透鹽率和抗壓實(shí)性等 。反滲透膜過程的推動力為壓力差。反滲透膜截留溶質(zhì)并非靠膜的篩分作用，而是靠膜對溶質(zhì)和溶劑的親和力差異。就其分離機(jī)理而言，尚存在無孔機(jī)理與有孔機(jī)理之爭。反滲透過程中膜材料與被分離介質(zhì)間的化學(xué)特性比膜的

24、結(jié)構(gòu)形態(tài)更為重要。微孔過濾原理：壓力差的作用下，利用膜的孔徑的大小對微粒進(jìn)行機(jī)械篩分和截留，而吸附截留的作用相對較小。 常用的膜是醋酸纖維素和硝酸纖維素等混合組成。其它商業(yè)化膜有再生纖維素膜，聚氯乙烯膜，聚酰胺膜和陶瓷膜等。工業(yè)上主要用于無菌液體、超純水的生產(chǎn)和空氣過濾。 超 濾 原理：溶液在壓力差的作用下，溶劑和小于膜孔徑的溶質(zhì)由膜透過，而大于膜孔徑的溶質(zhì)則被截留，從而達(dá)到溶液的凈化、分離和濃縮。 超濾與微濾的不同之處在于能截留溶解的大分子，與反滲透的不同之處在于所截留的大多為大分子溶質(zhì)。超濾應(yīng)用非常廣泛，從家用凈水器到現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)。 超濾的特點(diǎn)1. 操作過程中無相變化，且一般在常溫低壓下

25、進(jìn)行，故能耗很低，約為蒸發(fā)或冷凍法的1/21/3；2. 物質(zhì)在濃縮過程中不發(fā)生質(zhì)變，因而適用于保味和熱敏性物質(zhì)的處理；3. 設(shè)備體積小，結(jié)構(gòu)簡單，故投資費(fèi)用低；4. 工藝流程簡單，易于操作和管理；5. 能將不同分子量的物質(zhì)分級。 超濾作為一種膜分離技術(shù)，在工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)藥衛(wèi)生和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。如海水淡化和超純水的制備、無菌液體食品的制造、血液超濾凈化、藥物的濃縮和凈化、乳制品的濃縮以及廢水處理等。 5.2熱濃縮工藝原理：利用熱能將廢液中的固體高倍濃縮。多效蒸發(fā)：技術(shù)成熟，廣泛應(yīng)用，清水回收率90%左右。機(jī)械壓縮蒸發(fā)（MVR）：利用渦輪發(fā)動機(jī)增壓原理，采用機(jī)械壓縮的方法減少蒸汽消耗

26、，降低能耗，清水回收率92%左右。膜蒸餾：利用工業(yè)廢熱等廉價(jià)能源，對無機(jī)鹽、大分子等不揮發(fā)組分的截留率為100%，并可處理高濃度廢水，但該工藝處于研究階段。5.2熱濃縮工藝1、多效蒸發(fā)多效蒸發(fā)是由單效蒸發(fā)組成的系統(tǒng)。將前一蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽引入下一蒸發(fā)器作為加熱蒸汽，并在下一效蒸發(fā)器中冷凝成蒸餾水，如此依次進(jìn)行。工藝模式順流工藝流程逆流加料工藝流程平衡加料工藝流程錯流加料工藝流程多效蒸發(fā) 單效蒸發(fā)：1kg水/1kg多生蒸汽二次蒸汽作為加熱蒸汽的條件：該蒸發(fā)器的操作壓力和溶液溫度應(yīng)低于前一蒸發(fā)器。抽真空可方便地降低蒸發(fā)器的操作壓力和溶液溫度。多效蒸發(fā)可提高生蒸汽的利用率(經(jīng)濟(jì)性)，即同樣數(shù)量生

27、蒸汽可蒸發(fā)比單效蒸發(fā)器更多水。效數(shù)單效雙效三效四效五效W/D0.911.752.53.333.7D/W1.10.570.40.30.27多效蒸發(fā)流程 順流加料蒸發(fā)流程 優(yōu)點(diǎn)：后效蒸發(fā)室壓力較前效低，前效溶液可籍壓差流入后效，無需用泵輸送；后效溶液沸點(diǎn)較前效低，溶液流入后效時(shí)，由于過熱而發(fā)生自蒸發(fā)(閃蒸)，可蒸發(fā)更多的溶液。缺點(diǎn)：后效溶液濃度較前效大，而沸點(diǎn)又較低，故粘度相對較大，使后效的傳熱系數(shù)較前效為小，在后兩效中尤為嚴(yán)重。 多效蒸發(fā)流程 逆流加料蒸發(fā)流程 優(yōu)點(diǎn)：隨著溶液濃度的逐效提高，溶液的溫度也不斷提高，故各效溶液濃度比較接近，傳熱系數(shù)也大致相同。缺點(diǎn)：效間溶液需用泵輸送，能量消耗較大。

28、適用于粘度隨溫度和濃度變化比較大的溶液，但不適用于熱敏性物料的蒸發(fā)。多效蒸發(fā)流程平流加料蒸發(fā)流程 料液分別加入各效，蒸發(fā)后完成液從各效分別排出，各效溶液的流向互相平行。 適用于蒸發(fā)過程中容易析出結(jié)晶的物料 (如食鹽水在較低濃度下即達(dá)到飽和狀態(tài)而有結(jié)晶析出)，可避免在各效間輸送含有大量結(jié)晶的溶液。 多效蒸發(fā)流程錯流加料工藝流程優(yōu)點(diǎn)：各效都是并、逆流流程的結(jié)合。流向：省去并流部分的泵送，并可使?jié)馊芤涸诟邷叵抡舭l(fā)濃縮，有利于傳熱蒸發(fā)。5.2熱濃縮工藝-MVRMVR（Mechanical Vapor Re-compression）機(jī)械蒸汽再壓縮，是指將蒸發(fā)(蒸餾等)過程的二次蒸汽(溫度低、壓力低而無法

29、利用)用壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，提高其溫度、壓力，重新作為熱源加熱需要被蒸發(fā)的物料，從而達(dá)到循環(huán)利用蒸汽的目的，使蒸發(fā)過程不需要外加蒸汽；即用少量的電能獲得較多的熱能，從而減少系統(tǒng)對外界能源的需求的一項(xiàng)高效節(jié)能技術(shù)。MVR的作用：提高蒸汽的品位，而不創(chuàng)造能量 MVR系統(tǒng)核心流程核心主體預(yù)熱器：余熱利用及提高進(jìn)料溫度真空系統(tǒng)：維持整個系統(tǒng)的真空度，從裝置中抽出部分不凝氣體以及溶液帶入的氣體，以達(dá)到系統(tǒng)穩(wěn)定的蒸發(fā)狀態(tài)?？刂葡到y(tǒng)：PLC或DCS系統(tǒng)。壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速、閥門、流量計(jì)、溫度、壓力的控制調(diào)節(jié)，以達(dá)到自動蒸發(fā)、清洗、停機(jī)等操作。自動報(bào)警，系統(tǒng)自動保護(hù)，以保持系統(tǒng)動態(tài)平衡。蒸發(fā)器：主體設(shè)備，包含加熱器、分離

30、器、循環(huán)泵。壓縮機(jī)系統(tǒng)：核心設(shè)備，壓縮二次蒸汽提供蒸發(fā)熱源，提高二次蒸汽的熱焓。 MVR系統(tǒng)組成MVR應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛飲料工業(yè)（牛奶、果汁、乳清、糖溶液的蒸發(fā)濃縮）食品、添加劑工業(yè)（味精、大豆、蛋白質(zhì)乳液蒸發(fā)濃縮）制藥及生物工程（中藥、維生素，氨基酸、檸檬酸等）化學(xué)工業(yè)（蒸發(fā)濃縮、結(jié)晶、分離提純）廢水處理（含鹽廢水、含重金屬廢水等）制鹽工業(yè) 、海水淡化 MVR及其應(yīng)用領(lǐng)域蒸發(fā)濃縮（結(jié)晶）、蒸餾MVR的優(yōu)勢節(jié)能降耗5 噸/小時(shí)蒸發(fā)量運(yùn)行成本比較（濃縮分離系統(tǒng)）MVR降膜蒸發(fā)傳統(tǒng)雙效降膜蒸發(fā)設(shè)備投入350萬元120萬元設(shè)備折舊10年35萬/年10年12萬/年設(shè)備能耗主電機(jī)、循環(huán)泵、真空泵等140K

31、W/h主電機(jī)、循環(huán)泵、真空泵、凝水泵35KW/h小時(shí)運(yùn)行成本120千瓦*0.8元/千瓦時(shí)=96 元/小時(shí)5噸*0.7噸蒸汽/噸水*200元/噸汽+35千瓦*0.8元/千瓦時(shí)=728元/小時(shí)日運(yùn)行成本96元*24小時(shí)=2304元/天728元/小時(shí)*24小時(shí)=17472元/天年運(yùn)行成本2304元*300天=69.1萬元/年17472元/天*300天/年=524.1萬元/年年運(yùn)行總成本69.1+35=104.1萬元/年524.1+12=536.1萬元/年MVR比雙效蒸發(fā)一次多投入：350-120=230萬元但每年節(jié)?。?36.1-104.1=432萬元 即采用MVR蒸發(fā)系統(tǒng)相比雙效蒸發(fā)系統(tǒng)， 350

32、/432=0.81年，即只需運(yùn)行10個月即可收回多投入成本。工作時(shí)間： 24 小時(shí)/天 300 天/年 電價(jià)： 0.8 RMB/KWh 蒸汽價(jià)：200 RMB/TMVR與雙蒸發(fā)工藝比較MVR蒸發(fā)器機(jī)械壓縮蒸發(fā)(MVR)常見蒸發(fā)器MVR降膜蒸發(fā)器MVR強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器 MVR蒸發(fā)OSLO結(jié)晶器 MVR蒸發(fā)DTB結(jié)晶器 MVR蒸發(fā)器MVR降膜蒸發(fā)器物料原液從換熱器上管箱加入，經(jīng)過布液器把物料分配到每根換熱管內(nèi)，并且沿著換熱管內(nèi)壁形成均勻的液體膜，管內(nèi)液體膜在向下流的過程中被殼程的加熱蒸汽加熱，邊向下流動邊沸騰并進(jìn)行蒸發(fā)。到換熱管底端物料變成濃縮液和二次蒸汽。 特點(diǎn)：1、換熱效率高2、占地面積小3、物

33、料停留的時(shí)間短，不易引起物料變質(zhì)4、適用于較高粘度的物料應(yīng)用范圍：降膜蒸發(fā)器適用于MVR蒸發(fā)結(jié)晶過程預(yù)濃縮工序，可以蒸發(fā)粘度較大的物料，尤其適用于熱敏性物料，但不適用處理有結(jié)晶的物料。MVR蒸發(fā)器MVR強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器由蒸發(fā)分離器、換熱器和強(qiáng)制循環(huán)泵組成。物料在換熱器的換熱管內(nèi)被換熱管外的蒸汽加熱溫度升高。在循環(huán)泵作用下物料上升到蒸發(fā)分離器中，在蒸發(fā)分離器內(nèi)由于物料靜壓下降使物料發(fā)生蒸發(fā)。特點(diǎn)：1、傳熱系數(shù)低2、換熱表面不易形成結(jié)垢或結(jié)晶應(yīng)用范圍：適用于易結(jié)垢、產(chǎn)生結(jié)晶、高粘度物料蒸發(fā)濃縮或蒸發(fā)結(jié)晶過程。 MVR蒸發(fā)器MVR蒸發(fā)OSLO結(jié)晶器OSLO蒸發(fā)結(jié)晶器由OSLO蒸發(fā)器、換熱

34、器和強(qiáng)制循環(huán)泵組成。物料在換熱器的換熱管內(nèi)被換熱管外的蒸汽加熱溫度升高。在循環(huán)泵作用下物料上升到OSLO蒸發(fā)結(jié)晶器中，在OSLO蒸發(fā)結(jié)晶器內(nèi)由于物料靜壓下降使物料發(fā)生蒸發(fā)。特點(diǎn)：1、結(jié)晶粒度大，粒度均勻 2、設(shè)備體積大，成本高 應(yīng)用范圍：適用于要求結(jié)晶粒度較大的物料生產(chǎn) MVR蒸發(fā)器MVR蒸發(fā)DTB結(jié)晶器DTB型結(jié)晶器是一種典型的晶漿內(nèi)循環(huán)結(jié)晶器。由于在結(jié)晶器設(shè)置內(nèi)導(dǎo)流筒，形成了循環(huán)通道，使晶漿具有良好的混合條件，在蒸發(fā)結(jié)晶中能迅速消除過飽和度，能使溶液的過飽和度處于比較低的水平。特點(diǎn)：生產(chǎn)強(qiáng)度高，結(jié)晶顆粒較大，性能穩(wěn)定。應(yīng)用范圍：適用于結(jié)晶粒度較大、生產(chǎn)強(qiáng)度較高的物料生產(chǎn) 蒸發(fā)結(jié)晶高鹽溶液中

35、的鹽分結(jié)晶析出，產(chǎn)物主要是鹽類和有機(jī)物。焚燒把濃縮液放進(jìn)焚燒爐焚燒，產(chǎn)生以鹽類為主的殘?jiān)?。沖灰將濃縮液送煤場噴灑或鍋爐沖渣，鹽分和有機(jī)物最終成為灰渣。自然蒸發(fā)需要足夠大的池塘，蒸發(fā)后鹽分留在池底。深井灌注（現(xiàn)在禁用此法）通過深井將污染物注入地下多孔的巖石或土壤中的污染物處置技術(shù)。5.3高鹽濃液處理廢水進(jìn)口5.4高含鹽廢水處理的問題1、技術(shù)缺陷膜分離技術(shù)1)濃縮倍數(shù)不高2)污物易堵塞膜，降低水流量和質(zhì)量3)高鹽分對設(shè)備易造成腐蝕熱濃縮工藝1）氯離子腐蝕設(shè)備2）鈣鎂離子結(jié)垢堵塞3）設(shè)備龐大，能耗較高5.4高含鹽廢水處理的問題2、經(jīng)濟(jì)方面膜分離技術(shù)處理廢水，降低膜的使用壽命，增加運(yùn)行成本熱濃縮工藝需

36、要消耗大量蒸汽，能耗高5.4高含鹽廢水處理的問題3、環(huán)境方面高鹽量處理的最后一環(huán)濃液處理，只是把溶解在廢水中的污物濃縮出來，以固體形式輸出，把污染物從一種形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形態(tài)，不可能徹底消滅污染物。雖然可以降低對地表水環(huán)境的污染，但若處置不當(dāng)，很可能會引發(fā)二次污染。6 煤化工廢水回用循環(huán)水近零排放技術(shù)技術(shù)背景近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)矛盾日益突出，很多環(huán)境敏感的地區(qū)都要求工業(yè)廢水零排放。工業(yè)用水占全部用水量的80%，而工業(yè)循環(huán)水的耗水量占了工業(yè)用水的75%。 廢水排放量大，且難以處理。國內(nèi)大多數(shù)企業(yè)零排放方案：膜法-多效分離-結(jié)晶,存在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等方面的制約因素。6.1 目前節(jié)水

37、方案廢水排放量大、難以處理是煤化工廢水達(dá)標(biāo)排放的一大難題。并且隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)矛盾日益突出，很多環(huán)境敏感的地區(qū)都要求工業(yè)廢水零排放。因此，煤化工廢水零排放是當(dāng)今發(fā)展的必然趨勢，下面介紹目前幾種近零排放方案。(一) 提高濃縮倍數(shù)56倍，循環(huán)水系統(tǒng)可近似達(dá)到不排污，稱為近零排污方案1（山東鐵雄新沙能源有限公司）。濃縮倍率N補(bǔ)水量m3/h節(jié)水率%排污量m3/h減排率%110000098900222197.7911098.89316698.345599.44414798.533799.62513898.622899.72613298.682299.78712898.721899.82(二)

38、濃縮倍數(shù)達(dá)到56也存在少量排污，將循環(huán)冷卻水排污水經(jīng)過處理作為冷卻水的補(bǔ)充水回用至循環(huán)水系統(tǒng)中，即循環(huán)水零排污，稱為近零排污方案2。(三)就整個生產(chǎn)企業(yè)而言，將工業(yè)廢水經(jīng)過生化處理，再經(jīng)過深度處理回用至循環(huán)水系統(tǒng)中，稱為近零排污方案3，是目前專家研究、工業(yè)普遍采用的零排污方案（陜西延長中煤榆林能源化工有限公司）。將工業(yè)廢水經(jīng)過簡單處理甚至不處理，回用至循環(huán)水系統(tǒng)中，循環(huán)水系統(tǒng)除檢修、旁濾反沖洗水外排至污水處理系統(tǒng)進(jìn)行簡單處理后回用，其他時(shí)間不再排污，是最佳經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方法，使企業(yè)實(shí)現(xiàn)真正意義上的零排污，稱為近零排污方案4，是目前剛興起的近零排污方案。本方案技術(shù)優(yōu)越性1. 傳統(tǒng)膜法多效蒸發(fā)結(jié)晶分離工

39、藝，在運(yùn)行期間需要經(jīng)常性清洗維護(hù)，后期維護(hù)費(fèi)用高。2. 蒸發(fā)處理需要消耗大量的蒸汽，處理費(fèi)用高。3.設(shè)備投資費(fèi)用高，固廢處理費(fèi)用高。傳統(tǒng)工藝特點(diǎn)1.因地制宜，采用現(xiàn)有的循環(huán)水系統(tǒng)，通過循環(huán)水系統(tǒng)的蒸發(fā)濃縮，無需能耗。2.通過藥劑直接投加，處理費(fèi)用低。3.不需要進(jìn)行污水處理，方案運(yùn)行成本低。近零排污技術(shù)特點(diǎn)6.2 污水回用循環(huán)水系統(tǒng)近零排污整體解決方案廢水經(jīng)簡單處理后回用于循環(huán)水系統(tǒng)不排污或少排污，使用近零排污整體解決方案保證循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)備長期運(yùn)行不結(jié)垢、不腐蝕，實(shí)現(xiàn)企業(yè)廢水低成本的近零排污：利用企業(yè)原有的污水處理系統(tǒng)進(jìn)行污水簡處理后作為補(bǔ)水補(bǔ)入開式循環(huán)水系統(tǒng)，在涼水塔處連續(xù)換熱蒸發(fā)進(jìn)行近零排污

40、運(yùn)行，利用特制的水處理藥劑抑制系統(tǒng)的強(qiáng)結(jié)垢、腐蝕、菌藻滋生、粘泥沉積趨勢，利用開式循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行好氧、厭氧、加熱催化降低COD、BOD、氨氮、油含量等，利用旁濾設(shè)備、沉降設(shè)備進(jìn)行循環(huán)水懸浮物的控制。循環(huán)水系統(tǒng)適量的排污水又進(jìn)入污水處理系統(tǒng)，根據(jù)污水特點(diǎn)選擇投加絮凝劑、降鈣劑、硫酸根去除劑、pH值調(diào)節(jié)劑等水處理藥劑，處理后污水再補(bǔ)入循環(huán)水系統(tǒng)，形成一個水蒸氣揮發(fā)、固液分離的閉環(huán)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了污水回用循環(huán)水系統(tǒng)的近零排污。污水回用循環(huán)水系統(tǒng)工藝流程圖廢水冷水池?fù)Q熱器熱水池濁度處理裝置水渣過濾泵循環(huán) 泵冷卻塔沉淀池或壓濾機(jī)水泵循環(huán) 泵澄清水過濾水反洗水1 （1）廢水中的重金屬離子本來是腐蝕性因素，但是

41、被近零排污緩蝕阻垢劑絡(luò)合后卻能在設(shè)備表面沉積預(yù)膜。金屬離子膜可抵御循環(huán)水中高Cl-、高SO42-的腐蝕。污水回用循環(huán)水系統(tǒng)原理藥劑投加前碳鋼金屬表面粗糙 藥劑投加后碳鋼金屬表面光滑藥劑投加前銅金屬表面粗糙 藥劑投加后銅金屬表面光滑藥劑投加前不銹鋼金屬表面粗糙 藥劑投加后不銹鋼金屬表面光滑 2 （2）循環(huán)水系統(tǒng)零排污情況下，溶解性結(jié)垢物質(zhì)達(dá)到超飽和狀態(tài)時(shí)會析出成垢。但是，近零排污緩蝕阻垢劑作用于結(jié)垢物質(zhì)的析出過程，并改變其晶體形態(tài)，使之成為水渣，因而循環(huán)水系統(tǒng)可長期不結(jié)垢。污水回用循環(huán)水系統(tǒng)原理結(jié)晶及晶格畸變過程示意圖藥劑投加前晶格排列有序 藥劑投加后晶格扭曲松軟污水回用循環(huán)水系統(tǒng)原理 3 （3

42、）循環(huán)水系統(tǒng)近零排污情況下，近零排污緩蝕阻垢劑吸附小晶體和懸浮物表面形成雙電層，改變了顆粒表面原來的電荷狀況，在靜電作用下，顆粒相互排斥、這樣避免了顆粒碰撞后長大沉積，并將無機(jī)鹽微晶及懸浮微粒分散在水中，因而循環(huán)水系統(tǒng)換熱設(shè)備可避免黏泥的附著沉積。顆粒相互排斥示意圖1、微晶顆粒 2、近零排污緩蝕阻垢劑 3、被分散在水中的微晶顆粒顆粒相互排斥示意圖 4 （4）廢水中的有機(jī)物和氨氮是菌藻生長的豐富營養(yǎng)物質(zhì)，但是，循環(huán)水中的高含鹽量又抑制了菌藻的瘋長，有機(jī)物和氨氮在被細(xì)菌吸收的同時(shí)得到降解。 （5）廢水中所含油和堿成分在通過換熱器升溫時(shí)，可發(fā)生皂化反應(yīng)，產(chǎn)生肥皂效應(yīng)，可以去除系統(tǒng)中的油污和泥垢。污水

43、回用循環(huán)水系統(tǒng)原理6 （6）結(jié)垢物質(zhì)析出后生成的水渣和COD、BOD降解后生成的無機(jī)物，共同提高了循環(huán)水的濁度。利用循環(huán)水系統(tǒng)的旁濾裝置（濁度處理裝置）過濾出系統(tǒng)。污水回用循環(huán)水系統(tǒng)原理技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢1、設(shè)備投資或改造費(fèi)用較低。由于該技術(shù)是利用企業(yè)已有的循環(huán)水系統(tǒng)處理工業(yè)廢水，原有的廢水處理設(shè)施不需要做大的改動都能利用，原來循環(huán)水系統(tǒng)的加藥裝置不做變動完全可以使用。 2、該技術(shù)使用簡單、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。只要企業(yè)有開式循環(huán)冷卻水系統(tǒng)就可以采用該技術(shù)對企業(yè)的廢水進(jìn)行處理?？梢詮V泛應(yīng)用于焦化廢水、反滲透濃水、脫硫廢水、蒸氨廢水等各種工業(yè)領(lǐng)域，并可經(jīng)濟(jì)的實(shí)現(xiàn)企業(yè)廢水近零排污。3、該技術(shù)處理方式簡單，保證循環(huán)水系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。 化