申请日2016.05.13
公开(公告)日2017.11.21
IPC分类号C02F9/10; C02F101/34
摘要
本发明公开了一种煤化工行业含盐废水的处理方法，包括以下步骤：将煤化工行业生产过程中产生的含盐废水注入多孔过滤器进行过滤，然后通过增压泵将废水压入膜分离设备浓缩废水;利用后续步骤的一效蒸发换热器蒸汽冷凝水的余热作为热源加热高浓废水，用泵将废水压入高频振动真空膜蒸馏装置进一步浓缩废水;将浓缩废水进行多效蒸发并送入蒸发结晶罐蒸发结晶。本发明将高频振动膜技术与膜蒸馏技术相结合，既发挥了膜蒸馏技术处理高浓度废水的优势，同时避免膜蒸馏过程易污染的缺点。本发明废水回用率在90%以上，与传统热蒸发工艺相比能耗降低50‑100kJ/m3，废水处理成本低。本发明工艺简单、设备占地面积小、易于实现工业化应用。
权利要求书
1.一种煤化工行业含盐废水的处理方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步、将煤化工行业生产过程中产生的含盐废水注入多孔过滤器进行过滤，除去不溶性颗粒杂质后，通过增压泵将废水通入膜分离设备浓缩含盐废水，得到含盐质量分数为10%-20%的高浓度含盐废水和清水;
第二步、利用第三步中的一效蒸发换热器蒸汽冷凝水的余热作为热源加热高浓度含盐废水，高浓度含盐废水达到40-80℃后，用泵将高浓度含盐废水以0.5-2m/s的流速压入高频振动真空膜蒸馏装置，控制膜两侧的压力差为0.04-0.1MPa，进一步浓缩高浓度含盐废水，得到30%-50%的高浓度含盐废水和清水;
第三步、将浓缩的高浓度含盐废水进行多效蒸发，蒸发温度为100-180℃，除去高浓度含盐废水中的大部分水分，得到高度浓缩废水;
第四步、将多效蒸发后得到的高度浓缩废水送入蒸发结晶罐进行减压蒸发结晶，使高度浓废水浓缩液中的无机物结晶析出。
2.根据权利要求1所述的一种煤化工行业含盐废水的处理方法，其特征在于：所述煤化工行业生产过程中产生的含盐废水为化学水站排水、生产过程中的循环水系统排水以及洗涤煤气废水。
3.根据权利要求1所述的一种煤化工行业含盐废水的处理方法，其特征在于：所述多孔过滤器使用有机或无机多孔材料，有机或无机多孔过滤材料孔径精度为50-100nm。
4.根据权利要求1所述的一种煤化工行业含盐废水的处理方法，其特征在于：所述膜分离设备采用的膜为微滤、纳滤或反渗透膜中的一种，膜孔径范围为0.1nm-100nm。
5.根据权利要求1所述的一种煤化工行业含盐废水的处理方法，其特征在于：所述加热高浓度含盐废水的加热方式为采用板式换热器或管壳式换热器逆流加热。
6.根据权利要求1所述的一种煤化工行业含盐废水的处理方法，其特征在于：所述高频振动膜蒸馏装置由高频振动驱动系统和膜蒸馏组件组成，膜蒸馏组件中的过滤膜采用聚乙烯多孔膜、聚丙烯多孔膜、聚偏氟乙烯多孔膜中的一种，膜孔径范围为0.01μm-1μm。
7.根据权利要求1所述的一种煤化工行业含盐废水的处理方法，其特征在于：所述多效蒸发为三效至五效蒸发，以逆流方式串联。
说明书
一种煤化工行业含盐废水的处理方法
技术领域
本发明涉及一种煤化工行业含盐废水的处理方法，属于冶金化工环保领域。特别是涉及一种煤化工行业生产过程中产生的无机盐废水的处理方法。
背景技术
我国煤炭资源丰富，一次能源消费结构中煤炭占能源消费总量的70%，现代煤化工是生产各类化工产品的基础产业。我国面临着水资源短缺、煤炭资源和水资源呈逆向分布的难题。煤化工既是用水大户又是排水大户，煤化工废水排放量占全国工业废水总量的30%左右。水资源的严重匮乏，已经成为制约煤化工行业发展的重要因素。为了使该产业走上可持续发展的道路，发展煤化工“零排放”技术和进行废水深度回用是十分有效的措施。我国先后发布了多项相关政策法规规范煤化工行业废水排放。2015年7月8日，国家能源局官网发布《关于规范煤制燃料示范工作的指导意见》提出对新建示范项目实行最严格的环保标准,包括首次对全行业提出的废水零排放要求。
目前，处理高含盐废水的基本思路是以低投资及运行成本把盐和水分离，并分别进行回收利用。工业上采用的含盐废水处理方法主要是采用热浓缩或膜分离技术回收70%-80%的水分，产生难以处理的高含盐废水。含盐废水处理后产生的高盐浓液，含盐质量分数通常在20%以上，国内采用较多的处置方式有蒸发结晶、焚烧、冲灰、自然蒸发等，国外还有深井灌注等方式。虽然简单的蒸发过程能够实现，但能耗较大，使废水处理成本大大增加。因此，开发一种低成本的工艺处理煤化工行业含盐废水，降低我国煤化工行业废水处理成本是非常重要的。
CN201410246744.1于2014年9月3日公开了用于煤化工含盐废水脱盐的电渗析膜污染综合防治方法。方法包括以下步骤：1)利用物化法与膜技术的耦合与协同作用，预脱除煤化工含盐废水中的有机物、微生物、胶体、颗粒悬浮物、Ca2+和Mg2+及其他高价离子;2)采用适于煤化工含盐废水处理的电渗析器，提高设备抗污染性能;3)控制施加电位、溶液流速、温度、浓水pH和倒极周期，使电渗析过程在极限电流密度以下运行;4)对煤化工含盐废水电渗析形成的膜污染进行在线清洗。该专利采用电渗析法处理煤化工含盐废水虽然采用了多种措施减轻膜污染，提高了膜寿命，但是也增加了处理成本。
本发明主要采用“预处理-膜分离-高频振动膜蒸馏-多效蒸发结晶”技术处理煤化工含盐废水，大大降低煤化工含盐废水的处理成本，最大限度回用废水，达到废水“零排放”。本发明具有工艺简单，操作环境良好，成本低等特点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低成本处理煤化工含盐废水的新工艺方法，与传统方法相比，该方法能够大大降低煤化工行业含盐废水的处理成本，节约能源，回用大部分废水，达到废水“零排放”。
为了实现上述目的，本发明的技术方案采用了一种煤化工行业含盐废水的处理方法，包括以下步骤：
第一步、将煤化工行业生产过程中产生的含盐废水注入多孔过滤器进行过滤，除去不溶性颗粒杂质后，通过增压泵将废水通入膜分离设备浓缩含盐废水，得到含盐质量分数为10%-20%的高浓度含盐废水和清水;
第二步、利用第三步中的一效蒸发换热器蒸汽冷凝水的余热作为热源加热高浓度含盐废水，高浓度含盐废水达到40-80℃后，用泵将高浓度含盐废水以0.5-2m/s的流速压入高频振动真空膜蒸馏装置，控制膜两侧的压力差为0.04-0.1MPa，进一步浓缩高浓度含盐废水，得到30%-50%的高浓度含盐废水和清水;
第三步、将浓缩的高浓度含盐废水进行多效蒸发，蒸发温度为100-180℃，除去高浓度含盐废水中的大部分水分，得到高度浓缩废水;
第四步、将多效蒸发后得到的高度浓缩废水送入蒸发结晶罐进行减压蒸发结晶，使高度浓废水浓缩液中的无机物结晶析出。
所述煤化工行业生产过程中产生的含盐废水为化学水站排水、生产过程中的循环水系统排水以及洗涤煤气废水。
所述多孔过滤器使用有机或无机多孔材料，有机或无机多孔过滤材料孔径精度为50-100nm。
所述膜分离设备采用的膜为微滤、纳滤或反渗透膜中的一种，膜孔径范围为0.1nm-100nm。
所述加热高浓度含盐废水的加热方式为采用板式换热器或管壳式换热器逆流加热。
所述高频振动膜蒸馏装置由高频振动驱动系统和膜蒸馏组件组成，膜蒸馏组件中的过滤膜采用聚乙烯多孔膜、聚丙烯多孔膜、聚偏氟乙烯多孔膜中的一种，膜孔径范围为0.01μm-1μm。
所述多效蒸发为三效至五效蒸发，以逆流方式串联。
本发明采用“预处理-膜分离-高频振动膜蒸馏-多效蒸发结晶”的技术路线处理煤化工行业产生的含盐废水，废水回用率在90%以上，采用高频振动膜蒸馏装置减少了膜污染，较大地提高了膜的使用寿命。
本发明具有以下优点：
1、本发明将高频振动膜技术与膜蒸馏技术相结合，既发挥了膜蒸馏技术处理高浓度废水的优势，同时避免了膜蒸馏过程易污染的缺点;
2、本发明废水回用率在90%以上，能够回用大部分煤化工含盐废水，与传统热蒸发工艺相比能耗降低50-100kJ/m3，无污染，废水处理成本低，具有良好的经济效益;
3、本发明工艺简单、设备占地面积小、易于实现工业化应用。