污水处理技术工艺

煤化工项目废水零排放及含盐废水处理技术经济分析

发布日期:2019-07-04 / 发布者:鸿淳环保科技 / 点击:

含盐废水的处理和再利用是煤化工废水“零排放”的关键。通过对含盐废水特性的分析,系统地梳理了“零排放”废水的8个技术组合。在设定基准情景下,对各技术路线的投资、运营成本和节水进行了测量和比较,并对运营成本进行了敏感性分析。高效反渗透+mvr结晶和电渗析+多效蒸发结晶技术的总成本是下一个,随着未来技术的进步,能耗和总成本将显著降低。最后,提出了废水零排放与全厂系统的协调。提供高浓度卤水零排放政策支持等相关建议,实现企业经济社会环境保护协调发展。

2017年2月,第一个国家现代煤化工专项规划——煤炭深加工示范“十三五”规划正式公布。现代煤化工的定位逐渐明确,是国家能源战略技术储备和生产能力储备。这就是需要。(一)“十三五”期间,现代煤化工的发展被定位为“升级示范”,废水的深度处理和回用是煤化工升级示范的关键内容。大部分已竣工和规划建设的现代煤化工项目都位于煤炭资源丰富、水资源相对稀缺的中西部地区。由于水资源的短缺和污水的缺乏,煤化工项目废水的“零排放”已成为工业发展。不可避免的选择。

煤化工废水零排放的意义

“十一五”期间,中国先后建成了一批现代煤化工示范项目,基本实现了连续工艺流程和合格产品的生产目标。然而,水系统优化和废水处理仍存在许多缺点。目前,如果根据第一批示范项目的用水量设计新项目,其中大部分难以满足行业最新的用水标准,需要进行改造,如循环水冷却系统。 。

高效处理和回用废水的“零排放”方法可以降低系统的耗水量。废水零排放对煤化工的发展具有重要的现实意义。一是通过先进的水处理技术的研发和应用,使废水不能排放,减少工程对周围环境的影响,满足环保要求。第二,水处理过程中的再生水可以重复利用,以减少淡水消耗并加以改善。提高用水效率,降低工程用水量,最大限度地利用水资源。

煤化工废水包括有机废水和含盐废水。废水零排放是对本项目生产过程中产生的所有有机废水和含盐废水进行处理和再利用,实现无污水排放的过程。有机废水主要来源于煤转化法,其中气化法产生的废水占废水的60%以上,具有COD和氨氮浓度高的特点。目前,处理技术较为成熟。生化处理可有效降低废水有机物含量,实现中水回用。含盐废水主要来自循环水系统污水、脱盐站污水、工艺废水处理系统排水和锅炉排水。具有总溶解固体含量高、悬浮物含量高的特点。含盐废水经一般膜浓缩处理后可回用70%以上的中水,但占浓盐水等浓盐水的20%~30%。低成本处理和结晶固化是当前水处理系统的瓶颈。因此,浓盐水“零排放”是实现煤化工项目废水“零排放”的关键环节。

2煤化工盐废水特性分析

2.1 废水盐分来源

煤化工含盐废水中含有多种盐,如钙盐、镁盐、氯化物、硝酸盐、硅酸盐、磷酸盐等。随着煤化工耗水量的增加和循环利用率的提高,含盐废水的规模和含盐浓度将逐渐增加。如果不及时处理,很容易出现结垢、堵塞、腐蚀等严重问题。

含盐废水的盐分主要来源于两大部分,一是工业原水带入的盐,经过循环系统浓缩以及除盐水系统分离而实现盐分富集,其占比超过整个系统盐量的1/2以上;二是生产过程和水系统添加化学药剂所产生的盐,占总量的1/3以上。减少煤化工项目含盐废水处理规模和投资,需要在源头上控制盐分进入。选用优质水源点,减少高含盐原水使用,是煤化工项目的重要前期手段。以黄河水为例,全流域的TDS 均值为453mg/L,且呈现自上游到下游逐步增高的趋势,部分上游流域段的实际取水中的TDS 较高,需要统筹计划工业用水。同时,通过优化确定合理的循环倍率和加药方式,可以有效控制人为添加的盐量,进而减少后续处理压力。

2.2 含盐废水的水质

煤化工生产过程中,含盐废水主要来自有机废水生化处理后出水以及循环水系统、除盐水系统、锅炉排出的清净下水。据统计,达标煤气化废水中的TDS为1000~1500 mg/L,循环排污水TDS 为1800~2600mg/L、除盐水系统排水TDS为2500~3500mg/L。

理论上,经过生化处理后,100%的有机废水可以在后续的盐水膜处理单元中进一步处理。当循环水系统、脱盐水系统和锅炉排水达到一定的循环率和污水浓度时,需直接排入含盐废水处理系统进行统一处理。以新疆某大型煤制烯烃项目为例,含盐废水处理装置的进水水质指标见下表1。一般来说,进入含盐废水处理装置的废水具有盐度高、硬度高、有机物含量低的特点。经过初步预处理后,可进一步浓缩在膜处理单元中。

aa01.jpg

煤化工废水处理技术路线分析

3.1基于盐水废水处理和再利用的“零排放”处理技术路线

含盐废水一般集中于除盐水、循环水、工业废水处理系统排水和锅炉排水等多股水流。含盐废水直接进入蒸发结晶过程,将大大增加蒸发结晶系统的投资和能耗。同样,如果只降低蒸发结晶的能耗和投资,在初始处理阶段和浓盐水处理阶段,膜浓缩和设备处理的规模和负荷将显著增加。因此,目前一般采用(初处理+浓缩+蒸发结晶)的方法,先将含盐废水浓缩后进入蒸发结晶过程。整个过程需要优化,以达到最佳的投资规模和能耗。主要工艺流程如下图1所示。

aa02.jpg

初始治疗主要使用反渗透治疗。由于废水量很大,新的煤化工项目现已建成废水回用。处理前,为了降低废水的硬度,减少微生物的生长,必须对含盐废水进行软化和杀菌;然后进入(超滤+反渗透)过程,处理后的盐水流出物TDS一般可达到10000 mg / L.经过初步处理后,含盐废水可以从65%至75%的废水中再利用,送到循环水站,或用作淡化站和其他工业原水补充水。

如果浓盐水的体积仍然很大,则需要进一步浓缩。主要工艺技术包括高效反渗透(HERO),正渗透(FO),电渗析(ED),纳滤膜浓度和振膜浓度。浓缩盐水经膜处理后,可重复使用70%~80%,浓缩高浓度盐水TDS一般在60,000mg / L以上。

高浓度盐水不再适合膜浓缩。蒸发结晶已成为主要途径。主要工艺有机械蒸汽再压缩循环蒸发(MVR)、低温多效蒸发浓缩(MED)、多效闪蒸蒸发(MSF)等。如大唐多伦煤制烯烃项目采用MVR+机械压缩降膜结晶工艺系统,伊犁新天山煤制天然气项目采用反渗透浓盐水多效蒸发工艺系统,神华煤制烯烃项目ECT液化项目有浓盐水反渗透后进入蒸发器和蒸发池的工艺系统。高浓度盐水蒸发结晶是煤化工废水“零排放”的关键环节。目前,大多数主流技术都是由外国专利权人掌握的。处理工艺复杂,投资规模大,能耗高,成本高。

煤化工废水浓缩、蒸发、结晶的工艺技术总体上仍处于试验和工程示范阶段,在运行稳定性、大规模应用和工作效率等方面有待进一步提高。

3.2基于污水处理的含盐废水“零排放”处理技术路线

煤化工项目大多位于中国西北部,气候干燥,蒸发量大。具有建设蒸发池的自然优势和地理条件。蒸发池需要做好雨水分离、防渗和防腐措施。浓缩盐水经初步处理后,经管道输送至蒸发池进行自然蒸发结晶或机械强化蒸发结晶。工艺流程如图2所示。我国最早采用蒸发池的大型现代煤化工项目主要有神华煤直接液化项目和大唐克旗煤制天然气项目。

aa03.jpg

自然蒸发池的设计规模直接关系到该地区废水的平均蒸发、沉淀和排放。过程中需要调节池、蒸发池、浓缩池、结晶池,因此面积一般较大。在混凝土工程实践中,由于设计与实际操作的不同,存在大量不能排放的浓缩盐矿。

机械强制蒸发技术是传统自然蒸发的改进。通过增加机械雾化蒸发器,增加空气流速和与废水的接触面积,从而加速蒸发过程。通过机械强制蒸发,可大大减少占地面积,但系统能耗增加,如1t水的蒸发能耗为0.3~1.5t蒸汽。

蒸发池工艺可实现废水零排放,具有污水处理成本低的优点。但是,由于后续的废水全部通过空气蒸发进入大气,不能再利用,水资源的充分利用还没有实现。

煤化工废水处理技术与经济性比较分析

目前,国内学者对煤化工项目含盐废水处理技术过程进行了大量研究,并对不同含盐废水的“零排放”进行了综合比较研究,但从研究的角度来看,研究较少。技术经济。本文不分析每种技术的成熟度和工程操作的稳定性,而是将其与可参考的测试和工程数据进行比较。

4.1 对比分析基准

同一项目含盐废水来源相对稳定。大部分煤化工项目都将对含盐废水进行初处理,处理流量较大。然而,浓盐水的后续处理费用昂贵,工艺技术复杂。一般情况下,根据实际工程选择不同的处理路线。

为达到“零排放”的目的,在对含盐废水进行初步处理后,以浓度在6,000毫克/升或以上的浓缩盐水作为取水水质的界限,并结合工程实践,选择50m3/h的浓缩盐水作为研究对象。关于8个工艺路线的技术和经济比较,见表2。

4.2不同工艺技术经济指标的对比分析

4.2.1 投资与成本费用参数

投资主要包括设备成本、土地过户费和其他水权过户费的节约;其中:设备成本参考相关纸张数据;考虑本地区实际情况,水权转让费按15元/吨计算,土地转让费按400元/平方米计算。营运成本主要包括营运电费、加药费、人工费等,扣除淡水费的节省,其中成本、能源消耗等参考有关纸张资料。淡水价格按5元/吨计算,电价按0.5元/吨计算。

4.2.2经济指标的比较分析

不同工艺技术路线都可实现“零排放”目的,但主要技术经济指标存在较大差别,投资和运行成本及相关指标具体见表2。

aa04.jpg

由此可见,蒸发池法的单项投资较大,年运行成本最低,但其浓缩盐水处理不会产生回用水。在浓缩盐水结晶处理下,mvr工艺路线的直接投资高于med工艺路线。每个流程的运行成本相差不大,可达到90或以上的复用率。

4.3基于最小总成本的工艺技术路线选择

不同的浓缩盐水处理技术在投资和运营成本上存在差异。从整个系统周期的角度来看,选择总成本最低的浓缩盐水处理系统是提高煤化工项目经济效益和竞争力的重要手段。浓缩盐水处理系统的总成本最小化模型:

aa05.jpg

根据一般煤化工项目的20年计入期,计算出不同盐水处理系统全过程的总成本,如图3所示。

aa06.jpg

可以看出,在给定的边界和参数下,机械强化蒸发结晶和(电渗析+反渗透+多效蒸发结晶)工艺的总成本最低,而自然蒸发结晶的总成本最低。他最高,而其他五个过程的总成本基本相同。但考虑到节水和用水指标的制约,前六项技术可节约中水36-38万t/a,对降低煤化工项目用水指标具有重要意义。

4.4 敏感性分析

浓缩和蒸发结晶对含盐废水处理投资影响较大,技术进步直接影响系统的能耗和运行成本。因此,本文选择最能反映各工序技术进步的运行成本作为敏感性分析的影响因素进行研究。由于自然蒸发结晶工艺总成本太高,本文仅分析了剩余的七种工艺技术,如图4所示。

aa07.jpg

通过灵敏度分析,可以看出当操作成本降低10lt;unk;GT;时,漩涡结晶的总成本与机械增强蒸发结晶的成本相同,约为8100万元;冷凝结晶技术的经济优势在降低20~30℃时最为明显,将冷凝结晶技术的总成本降低到冷凝结晶技术。随着成本的降低,冷凝结晶和冷凝结晶技术的总成本显著下降,反映出成本节约的潜力。

5 结论与建议

(1)含盐废水“零排放”处理是实现煤化工项目“零排放”的瓶颈,目前大部分处理工艺技术尚处于试验示范阶段,投资、成本、能耗过高是重要制约因素。加大技术研发,降低工艺技术投资和能耗及运行成本是未来浓盐水深度处理的关键。

(2)在设定边界情景下,机械强化蒸发结晶技术的总成本最低,具有很大的推广潜力。但本项目产生的含盐废水有25%没有回收利用。水资源约束大、用水量指标严格的煤化工项目,可能难以满足行业需求。门槛要求。下一步将是高效反渗透+MVR结晶和电渗析+多效蒸发结晶技术的总成本,随着未来技术的进步,其能耗和总成本将大大降低,具有很大的发展潜力。注意。

(三)煤炭化工项目废水的“零排放”不是一个独立的制度。在制定改造项目规划和设计新项目的过程中,要协调主体过程、投资效益、能源消耗和水消耗标准、水的再利用调度以及整个工厂的水系统平衡之间的关系,为了保证主要生产的稳定,该系统具有最佳的效率,可以控制环境保护风险。

(4)煤化工项目含盐废水的处理成本远远高于节水的直接效益。例如,神华煤直接液化项目的咸水废水处理成本高达54元/吨,这影响了企业废水深度处理的积极性。目前,高浓度卤水“零排放”处理技术仍处于工​​程试验或示范阶段。在继续加强技术研发和流程优化的同时,要求国家有关部门加强政策控制和支持,完善精细化的奖惩制度。实现企业经济效益与社会环境效应的协调发展。

煤化工项目废水零排放及含盐废水处理技术经济分析

优质文章推荐

更专业的污水处理工程设计、工程总包服务

鸿淳环保公司成立以来一直专注于为企业提供更专业的污水处理方案,切实解决客户的污水处理难题。运用我们自主研发的多项专利技术和专利设备已成功为全国各地的众多企业提供了专业的污水处理方案,尤其是在两广地区,已有超过30个不同行业不同污水类型的成功案例并系统正常运行稳定出水达标。雄厚的技术实例、专业产品和高效服务水平,一定能成为您值得信赖的污水处理解决专家。

foto
鸿淳环保运用自主研发的污水处理专利技术,针对客户实际情况,一站式轻松解决污水处理困扰
  • 更节省成本的污水处理方案
  • 占地更少的系统规划
  • 有效降低污水处理成本
  • 博士级专家免费提供技术方案
  • 多行业领域丰富成功实例经验
  • 完善的售后服务确保出水达标

公司一直与国内著名专业设计院紧密合作,拥有一批具有丰富理论知识和时间经验的水处理专家,经长期的技术研发和经验积累,成功研发出多项污水处理的专利技术,在实际的运用中取得良好的效果和口碑。我们的团队拥有更专业的污水处理工程设计、方案定制能力,设备的采购、安装调试及运行管理一站式解决客户污水处理难题。