不经生化处理直接兑入循环水新技术

不经生化处理直接兑入循环水新技术

张执辉 辽宁科技大学工程技术有限公司 鞍山 114001

【摘要】:本文介绍了蒸氨废水不经生化处理直接兑入循环水技术的工艺流程、原理及主要构筑物，并对该技术进行了分析总结。

【关键词】: 蒸氨废水 多功能缓蚀阻垢剂 膜处理 蒸发结晶

剩余氨水（包含终冷排污水、粗苯分离水及煤气水封水等）经蒸氨后以蒸氨废水的形式排出。由于现有焦化厂装备水平不一，蒸氨废水的水质与蒸氨前废水的组成、煤气净化与化工产品精制工艺及生产产品种类等因素有关，但总体上说，

蒸氨废水具有污染物成分复杂、可生化性差、废水毒性大等特点。

1、传统处理工艺的问题

焦化废水的生化处理AA/O工艺是沿用几十年来的老工艺，作为去除酚、氰、COD等污染物质的有效手段，且运行成本较低。生产实践表明，生化处理工艺受进水水质和水量波动的影响很大，给操作带来很大麻烦，甚至造成瘫痪。尤其在北方寒冷季节，其处理效果很难达到要求。生化处理占地面积大，投资高，且处理后的废水达不到回用的水质指标^[1]。

2、蒸氨废水再利用新技术——蒸氨废水直接兑入循环水的新理念

所谓蒸氨废水直接兑入循环水的新理念，就是剩余氨水经蒸氨后的蒸氨废水，不经生化处理直接作为补充水兑入循环水系统。为防止循环水的结垢和腐蚀，同时投加多功能阻垢缓蚀剂。这样，可将循环水系统的浓缩倍数由2～3提高到4~6。不仅可降低排污水量，而且可相对稳定循环水的水质。对于新工艺少量的外排污水，首先送至超滤反渗透膜分离装置，在此可回收70%的再生水，直接兑入循环水系统中使用。其余30%的高浓度废水（亦称含盐水），则采用蒸发结晶技术处理，真正做到焦化废水的零排放。

3、蒸氨废水兑入循环水的工艺流程

蒸氨废水处理新技术由蒸氨废水兑入循环水系统、超滤反渗透膜分离和浓缩废水蒸发结晶等工序组成，现分述如下。

3.1蒸氨废水直接兑入循环水系统

蒸氨废水直接兑入循环水系统时，其水质必须满足以下两项指标，一是含油量≤30mg/L；二是氨氮含量≤200mg/L。在蒸氨废水兑入循环水的同时，需往循环水中投加多功能阻垢缓蚀剂和定期投加杀菌灭藻剂，以确保煤气冷却器等热交换设备不结垢和不腐蚀，以长期保持高效稳定运行。

循环水中投加多功能阻垢缓蚀剂后，不仅具有除垢、阻垢、缓蚀和预膜的功能，而且还具有改变结垢物质晶格的功能。对于不同的水质采取不同的配方。其作用是阻垢缓蚀剂能络合水中的微量重金属离子，并在设备表面形成保护膜，有效地抵御氯离子和硫酸根等腐蚀性介质对设备的腐蚀。循环水经长期运行后，水中的饱和盐类必然会结晶析出而形成水垢。添加多功能阻垢缓蚀剂后，药剂能改变结垢物质的晶格，并使晶格发生畸变而成为松散的水渣。这些水渣不具有附着能力，故而能确保煤气冷却器等热交换设备不结垢和不腐蚀。同时还可逐渐去除冷却设备中已生成的老垢^[2]。

循环水系统利用蒸氨废水、再生水和工业水作为补充水后，虽然带入的盐分不多，但经长时间循环过程中的蒸发浓缩，并有投加的药剂和大气灰尘的混入。所以该循环水系统也必须排污，以保持循环水的水质相对稳定，其排污量由浓缩倍数来确定。对于年产130万吨焦炭的焦化厂，其外排污水量约为28m³/h。

3.2超滤反渗透膜分离工艺流程

超滤反渗透膜分离技术已是成熟的工艺，并在多个行业中得到了应用。其主要优点是经过膜分离后的废水水质好，可达到循环水的水质标准，而且运行成本低。由循环水系统排出的28m³/h污水是高浓度废水，从循环水系统冷却塔集水池由泵抽送至砂滤器进行过滤，其后靠余压经全自动自清过滤器进入超滤设备。出水进入超滤产水池，经泵提升的同时投加阻垢缓蚀剂和清洗剂，然后进入保安过滤器。保安过滤器的作用是截留水中大于5μm的颗粒，以防止其进入反渗透设备划伤膜表面和堵塞膜通道。出水经高压泵增压后进入反渗透设备。反渗透产水量约为处理水量的70%，其水质可达到循环水的水质指标，直接回用于循环水系统^[3]。而未通过反渗透膜的浓缩废水量约为30%。将其送至后续的蒸发结晶装置处理。

3.3浓缩水的蒸发结晶工艺流程

超滤反渗透膜分离工序中未通过膜的浓缩废水亦称含盐水，其污染物含量几乎是循环水系统排污水中污染物的总量。对这部分浓缩水的处理采用最节能的热泵和蒸发结晶技术。该工艺采用了热泵蒸发—蒸发结晶为核心的组合工艺。热泵蒸发是把蒸发器产生的二次蒸汽用消耗一部分高质能（机械能、电能）或高温位热能为代价，通过热力循环，把热能由低温转换为高温位能物体的能量设备。蒸发器-加热器采用的是列管式内加热方式，促进新蒸汽通过加热与被加热的浓缩水充分接触换热，整个加热器的温度平衡。而且该设备尚采用小温差蒸发技术。几项技术的合理组合利用，大幅度降低了热耗——新蒸汽用量。以往采用的蒸发和减压闪蒸等方法，每蒸发1吨废水需耗蒸汽0.5～1.0吨。采用多效蒸发设备后，每蒸发1吨废水所消耗的蒸汽量可降至0.33吨。而该工艺的吨水耗汽量仅为0.1吨，可大幅度降低运行成本。

以年产焦炭130万吨的焦化厂为例，用蒸氨废水直补循环冷却水系统（不足量用工业水补充），其排污水采用超滤反渗透膜法和蒸发结晶法处理，可产生95%的再生水回用，所产生的残渣（固液比为4：6）约为160kg/h。

4结论

（1）蒸氨废水直接兑入循环冷却水系统，同时投加多功能阻垢缓蚀剂，并从系统中排出少量排污水，可确保循环水水质相对稳定，不结垢不腐蚀，长期稳定运行。

（2）超滤、反渗透技术对循环水系统排污水进行膜处理，可有效去除其中的盐分和有机物等污染物，并使水的硬度、色度和浊度大为降低，出水作为回用水可达到循环水补充水的标准。

（3）热泵蒸发与结晶蒸发相结合的组合工艺，可处理未通过反渗透膜的浓缩废水，达到废水资源化，实现废水全部回用，不外排，符合国家《资源循环利用》政策。

（4）该新技术虽无需新建酚氰废水处理站，但相比常规设计增加了蒸发结晶工艺，该工艺目前还没有大规模广泛应用到焦化污水处理中，故生产中存在的问题还需日后实践中完善和总结。

参考文献

[1] 单明军，吕艳丽，丛蕾. 焦化废水处理技术[M]. 北京：化学工业出版社，2007：53.

[2] 董兆祥，董钢，胡鹏. 多功能阻垢缓蚀剂在水处理领域的广泛应用[J]. 2013中国水处理技术研讨会暨第33届年会论文集，2013，10：232.

[3]严煦世，范瑾初. 给水工程[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2009：442-450.