高含鹽廢水領域專項環保技術
日期:2015-5-15

自貢市輕工業設計研究院有限責任公司

高含鹽廢水領域專項環保技術介紹

鹽廢水是指含有高濃度溶解性無機鹽的廢水(總含鹽質量分數達到1%及以上的廢水),主要來自化工廠及石油和天然氣、頁巖氣、煤炭采集加工、海水淡化等領域,同時伴有包括鹽、油、有機重金屬和放射性物質,去除含鹽污水中的有機污染物對環境造成的影響至關重要。采用生物法進行處理,高濃度的鹽類物質對微生物具有抑制作用,采用物化法處理,投資大,運行費用高,且難以達到預期的凈化效果。采用強制蒸發脫鹽法對此類廢水進行處理,可以達到分離鹽類獲取產品,也可以獲得好的水質,是目前國內外采用的主要技術途徑。

 高含鹽廢水中的有機物根據生產過程不同,所含有機物的種類及化學性質差異較大,但所含鹽類物質多為Cl-、SO42-、Na+、Ca2+等。雖然這些離子都是微生物生長所必需的營養元素,在微生物的生長過程中起著促進酶反應,維持膜平衡和調節滲透壓的重要作用。但是若這些離子濃度過高,會對微生物產生抑制和毒害作用,主要表現:鹽濃度高、滲透壓高、微生物細胞脫水引起細胞原生質分離;鹽析作用使脫氫酶活性降低;氯離子高對細菌有毒害作用;鹽濃度高,廢水的密度增加,活性污泥易上浮流失,嚴重影響生物處理系統的凈化效果。

自貢市輕工業設計研究院是鹽行業唯一的甲級設計院,長期致力于制鹽關鍵技術的研究。圍繞國家產業調整及轉變增長方式的發展趨勢,自貢市輕工業設計研究院把蒸發、濃縮、結晶關鍵核心技術應用到廢水處理領域,突破了高含鹽廢水處理技術難題,研究開發出蒸發脫鹽法處理工藝及相關裝備,擁有多項專利技術。

第一部分  關鍵核心技術

一、蒸發技術

蒸發技術作為一種熱分離技術,原理是濃縮或分離液體溶液、懸浮液和乳濁液。通常情況下,客戶所需的最終產品是一種可泵送的濃縮液或固體結晶;有時蒸發是為了回收溶劑而將易揮發組分蒸出去;有時是兩者都需要。在這些工藝中,產品品質始終保持不變。同時,可根據原料、能源及產品要求情況,開發出與之相匹配的多效蒸發技術、MVR蒸發技術等。在多效蒸發裝置的能耗成本中以耗汽為主、耗電次之,在MVR蒸發裝置的能耗成本中以耗為電主、耗汽次之。

二、多效蒸發技術

蒸發可以在常壓、正壓或減壓(真空)下進行,無論其方法如何,從溶液中蒸發出1kg水,所消耗的加熱蒸汽都大于1kg,為了減少熱能消耗,降低運行成本,充分利用二次蒸汽熱能(如壓力為120KPa的飽和水蒸氣,冷凝時可以釋放出熱量2246.8KJ/kg),應盡量增加二次蒸汽的利用次數。在多效蒸發裝置中,加大首效加熱蒸汽壓力和降低末效二次蒸汽壓力,都可以增加其利用次數。通常,還可根據原料、能源及產品要求的不同,選用單效、雙效、三效、四效、五效或者六效。

多效蒸發裝置簡易流程

三、MVR蒸發技術

MVRMechanical Vapor Recompressor---機械蒸汽再加壓)是將低溫位的蒸汽經壓縮機壓縮,提高溫度與壓力,增加熱焓,然后進入換熱器冷凝,充分利用蒸汽的潛熱,減少對外界能源需求的一項節能技術。從理論上來看,使用MVR蒸發系統比傳統蒸發系統可節省80%以上熱源,節省90%以上冷凝水。

MVR廢水治理系統采用將蒸發室產生的二次蒸汽經壓縮機加壓后返回加熱室,作為加熱蒸汽循環利用。

為?;ぱ顧躉踩誦星也槐桓?,二次蒸汽離開蒸發室后,必須除沫、洗滌才能進入壓縮機進行壓縮。

由外電驅動二次蒸汽壓縮機,做很少的功就可以使大量低能級二次蒸汽變成高能級的加熱蒸汽加以重復利用,使二次蒸汽不被冷凝而把熱量帶走。

為了使系統能夠更加平穩的操作、運行及結晶控制,產出合格的工業鹽產品,自貢市輕工業設計研究院開發出了“石膏晶種法”防垢技術和帶分離、淘洗專利技術的結晶分離器。

為獲取達到一定標準要求的水產品(如《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)一級、《農田灌溉水質標準》GB 5084-2005等),對結晶分離器進行了優化設計,研發出了具有捕沫功能的蒸發器(專利號:ZL 2009 2 0316931.7)。

為了獲取工業級的鹽產品,對結晶分離器進行了優化設計,研發出具有特殊結構、能達到淘洗分離效果的鹽腿(專利號ZL 2009 2 0316932.1。

第二部分  二○一四年主要業績

一、工程項目

1、中石化川西氣田高氯廢水無害化處理二期工程

1)工程簡述:

川西氣田高氯廢水低溫蒸餾處理站二期建設項目由我院獨立設計、成套設備裝置采購、安裝、調試完成。工程主體設備投資4000萬元,設計處理能力為600m3/d,采用真空蒸發結晶分離技術和四效蒸發罐組合方式,處理后水質達到了農業灌溉水要求,鹽質達到工業鹽標準,使天然氣開采廢水處理實現“零排放”,成功打造天然氣開采廢水綜合治理示范工程,20146月投入運行。

工程項目全景圖

項目現場

施工現場

2)主要技術指標

1、原水水質對比

 項目 

單位

PH

Cl

Ca2+

Mg2+

NH4-H

COD

設計

mg/L

66200

3807

1033

1107

運行

mg/L 

6.73

73769

4656

688

122

1812

2、外排水水質對比

項目 

單位

PH

氯化物

色度

懸浮物

NH4-H

COD

設計

mg/L

6--9

300

50

70

15

100

運行

mg/L 

8.27

36

12

<19

3、鹽產品質量指標對比

  項目 

PH

Ca2+Mg2+

SO42-

NaCL

設計

%

6--9

0.25

0.3

99.1

運行

%

8.29

0.16

0.015

99.37

2、中石油西南分公司安岳氣田污水處理項目

1)工程簡述:

中石油西南分公司安岳氣田污水處理項目由我院成都分院(四川久大制鹽工程設計有限公司)與CPE西南分公司合作完成。項目按中石油工程建設的三化標準設計實施,在??榛?、撬裝化設計和施工中進行了大膽創新。2014625日,項目通過了中石油集團總部(北京)專家組評審驗收,標志著我院專有的蒸發技術能夠滿足環保項目技術要求,在含鹽廢水領域具有廣泛的綜合推廣價值和應用市場前景。

施工項目現場

2)主要技術指標

處理規模:300m3/d,處理后達到循環水補充水標準。

3、浙江湖州華能長興電廠“上大壓小”廢水結晶處理

工程簡述

浙江湖州華能長興電廠“上大壓小”工程是中國第一個火電站污水“零”排放處理項目。工程投資5000萬,其中蒸發結晶裝置由我院總承包,項目采用膜處理加蒸發結晶技術,處理后水質達標排放,可回收無機鹽產品,20153月投產運行。

控制室畫面

4、中石油安環院低溫多效蒸發結晶試驗裝置

工程簡述:

裝置主要用于石油、石化污水處理與低溫熱利用耦合工藝模擬現場試驗研究,具備開展多效蒸發技術的動態模擬、效率考察和經濟性評價試驗功能,裝置采用撬裝化設計,工藝流程、裝置結構參照工程化應用標準和規范,可全面考察多效蒸發技術在石油、石化污水處理中的低溫熱利用率、淡水回收率等關鍵性能。該實驗裝置廢水處理能力為1.5 m3/h,主體設備投資約為400萬元,建在北京市昌平區中國石油創新基地,預計于201510月投入使用。

二、設計項目

1、土庫曼斯坦氣田水綜合處理項目

1)項目簡述:

土庫曼斯坦氣田水綜合處理項目建于2014年,規模為1500m3/d。氣田水主要成分為Na+,K+,Ca2+,Cl,我院采用四效蒸發脫氯化鈉和氯化鉀+濃膽罐脫氯化鈣的綜合處理技術,實現鹽水分離,蒸發出的冷凝水作為鍋爐補水,蒸發出的鹽作為化雪劑,解決了采用蒸發池自然蒸發帶來的占地面積大、蒸發強度低、混鹽無法利用的難題。同時可大部分的水作為鍋爐補水,一定程度上解決了整個廠區用水問題。

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2)主要技術指標

2、四川和邦草甘膦蒸發、冷凍結晶裝置

項目簡述:

根據我院中試裝置經驗,通過蒸發結晶將雙甘膦氧化成草甘膦,再冷卻草甘膦氧化后母液回收其中有價值物料,既降低了母液量,又產生了良好的經濟價值。裝置2014年投入運行以來,滿足了草甘膦生產裝置工藝要求,受到了業主好評。

3、中石油安岳磨西站氣田水電滲析及蒸發結晶處理項目

項目簡述:

項目采用了我院與中國石油集團工程設計有限責任公司西南分公司聯合開發的 “天然氣氣田開發污水零排放的新型工藝”專利技術.(專利號201310273856)。項目采用生化處理、電滲析處理、蒸發結晶處理相結合的集成處理工藝,通過系統性方案,解決了天然氣凈化廠各類污水的處理及有效回用,具有適用范圍廣、處理效果好且穩定、操作簡便、污水回用率高、綜合能耗低等特點,可實現天然氣凈化廠污水零排放。由于工藝先進、技術領先、適用面廣、可靠性強,且采用撬裝化、??榛杓?、制作、加工,大大縮短了建設周期和現場焊接量,在天然氣凈化行業有廣泛的推廣應用價值,經濟效益環境效益和社會效益俱佳。

4、四川匯金化工科技有限公司新建硫酸鈣晶須項目

項目簡述:

四川匯金化工科技有限公司新建硫酸鈣晶須項目位于四川省富順縣晨光工業園區內,總用地面積約53533.28㎡。項目建設分10kt/a硫酸鈣晶須及15kt/a高純氯化鋇兩大系統。

設計項目是利用工業副產物生產硫酸鈣晶須產品,將工藝過程中產生的廢鹽酸用于酸化毒重石,分離出的鈣用于生產硫酸鈣晶須,分離出的鋇用于副產氯化鋇。項目既利用了該地區鈣資源豐富特點,通過工藝處理消化了主產品生產中產生的廢鹽酸,不產生新的污染源,是一個典型的節能降耗、資源綜合利用的循環經濟項目。

項目嚴格執行環境?;?“三同時”要求 ,處理后的廢氣、廢水可以達到了四川環境污染物排放標準。

根據氯化鋇易溶于水的特性,采用了MVR強制循環蒸發結晶技術,產品生產工藝技術先進,穩定可靠,運行能耗低,以最低的運行成本和最好的解決方案達到蒸發分離效果,降低了生產成本,減輕了環保壓力。

5、遂寧賽思科天然氣生物脫硫項目污水處理工程

工程簡述:

工程是我院首次將“蒸發結晶”技術應用到天然氣生物脫硫污水處理領域,創新性地解決了天然氣生物脫硫廢水的處理難題,是天然氣處理過程中的脫硫廢水處理的標桿示范工程。

工程處理規模為240m3/d,采用“四效全逆流蒸發結晶技術”,將以前經罐車運送到污水處理廠的含鹽廢水進行蒸發結晶分離,蒸發水可作為循環水補充水,結晶的鹽(芒硝)作為產品進行銷售。

三、科研及工藝包開發

1、中石化四川元壩氣站采出水零排放項目

工程簡述:

元壩氣田是中國石化新建的天然氣生產基地,總規模年產氣34×108 m3,預計日產出污水量600 m3。按《環保法》要求,元壩氣田污水必須做到趨零排放。

我院承擔了本項目中的科研及低溫蒸餾部分的設計任務。針對元壩氣田采出水,開展了從脫硫、除硬、除懸浮物,到脫氨、脫鹽、脫COD的深度處理成套技術研究,成功開發出天然氣開采廢水處理達標排放或達標回用的工藝技術路線。目前,元壩氣田采出水零排放綜合處理關鍵技術研究項目已經完成了小試、放大試驗和中試,元壩氣田采出水零排放綜合處理工程可研報告(我院低溫蒸餾部分工作)已完成并已提交至相關部門審查,下一步即將開展初步設計和施工設計。

說明: wps734

科研人員正在做中試

說明: wps733

中試裝置

建設場地踏勘

2、長寧公司壓裂返排液除鹽處理技術研究項目

項目簡述:

項目在對川, 南片區頁巖氣開采壓裂返排液進行廣泛調研、分析基礎上,開展了除懸浮物、除硬度等預處理研究、除鹽及結晶工藝研究、冷凝水質量保證后處理實驗研究等工作,成功研究開發出針對川南片區的頁巖氣開采壓裂返排液和氣田水處理達標排放的技術路線。壓裂返排液經除鹽處理后,最終出水水質達到了《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)中一級排放標準的要求,結晶鹽達到了《工業鹽》GB5462-2003指標要求。項目的研究成功,為頁巖氣開采壓裂返排液的處理回用提供了有效可行的技術處理路線,可廣泛應用于頁巖氣開采壓裂返排液和生產水的處理回用。

科研項目現場

3、國電都勻福泉電廠煙氣脫硫裝置廢水處理項目

項目簡述:

201518,我院完成了國電都勻發電有限公司福泉電廠2×600MW級機組煙氣脫硫裝置18t/h廢水處理項目初步的研究設計工作。國電都勻發電有限公司福泉電廠2×600MW級機組煙氣脫硫工程采用有機胺脫硫工藝,通過有機胺對煙氣中的SO2進行吸收和解析,解析出的SO2用于制備硫酸。煙氣進入吸收塔之前,在預洗滌塔內采用水洗方式將煙氣中的粉塵及部分離子去除,洗滌水循環利用,雜質不斷富集,需定期排放一定量的廢水維持洗滌水中的粉塵及離子濃度。為此,我院開展了除懸浮物、除鈣鎂等雜質成分預處理研究、脫鹽實驗研究、冷凝水水質保證研究、結晶固形物無害化處理及工業品品質保證研究等系列實驗研究。將原有的廢水處理設施調整工藝方案作為廢水蒸發結晶系統的預處理單元,再建設一套廢水蒸發結晶裝置,將濃鹽水蒸發固化,既達到廢水零排放的目的,同時也將蒸發水回收作循環水使用,固化物硫酸鈉可作為工業級產品出售,大幅降低了運行成本。                                。

科研取水樣現場

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