大唐克旗廢水處理項目高濃度含鹽污水(濃鹽水系統(tǒng))采用三效真空強制循環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)，即多效蒸發(fā)技術(shù)。該技術(shù)從國內(nèi)制鹽行業(yè)移植，第一次應用到煤化工廢水處理零排放項目上，克旗項目在國內(nèi)是首創(chuàng)。多效蒸發(fā)裝置負責處理前段膜濃縮后的濃鹽水，通過三效蒸發(fā)裝置進行蒸發(fā)結(jié)晶，產(chǎn)水去化工區(qū)全廠凝結(jié)水裝置精處理回收利用，濃縮結(jié)晶液經(jīng)離心機分離后，鹽泥作固廢處理。多效蒸發(fā)裝置是實現(xiàn)公司污水“零排放”和系統(tǒng)鹽平衡的重要環(huán)節(jié)和關(guān)鍵控制裝置。

　　1、多效蒸發(fā)技術(shù)

　　蒸發(fā)就是指通過低壓蒸汽加熱使溶液沸騰后，氣體汽化成液，溶質(zhì)在液體中增濃，各效蒸汽回收后進行冷凝收集，冷凝液中不揮發(fā)溶質(zhì)較少，廢水得到凈化，高濃液體通過脫鹽形成固體。蒸發(fā)操作的目的是將固體和液體進行分離，本質(zhì)是熱量更換與傳遞。

　　多效蒸發(fā)是根據(jù)蒸汽溫度隨壓強降低而降低和只要有溫度差存在，就會有熱量傳遞發(fā)生的原理，只要有一個加熱器內(nèi)溶液沸點低于二次蒸汽溫度(且有一定溫差)，就可以使二次蒸汽冷凝放熱，加熱溶液而沸騰蒸發(fā)。其實現(xiàn)方法是：降低該加熱器溶液的壓強(即降低了沸點)。在多效蒸發(fā)過程中，增大加熱蒸汽壓強和降低末效二次蒸汽壓強，使各效間形成逐步降低的壓強階梯，則各效溶液的沸點逐漸降低，效與效間形成溫度差，達到各效溶液吸收前一效二次蒸汽潛熱而沸騰蒸發(fā)的目的。

　　2、煤化工廢水工程概況

　　大唐克旗煤制天然氣項目作為國內(nèi)第一個大型煤制天然氣示范項目，碎煤加壓氣化爐產(chǎn)生的廢水成分復雜、濃度大、水量大、回用處理要求高。煤制氣碎煤加壓過程中產(chǎn)生高濃度含鹽廢水的零排放，是將碎煤加壓氣化過程中產(chǎn)生的高含鹽水采取先進的技術(shù)工藝方法，將污水中固/液分離，回收可用的回用水，使生產(chǎn)用水循環(huán)使用，以滿足無污水排放環(huán)保要求。

　　大唐克旗濃鹽水蒸發(fā)系統(tǒng)是將有機濃水及濁循環(huán)排污水膜濃縮和再生廢水膜濃縮產(chǎn)生的高濃鹽水混合回收，濃鹽水在三效真空蒸發(fā)罐內(nèi)，吸收蒸汽潛熱，自身蒸發(fā)、結(jié)晶，產(chǎn)生的二次蒸汽冷凝，冷凝水送化工區(qū)凝結(jié)水精處理崗位;其結(jié)晶物由過濾式離心機分離后作固廢處置。

　　大唐克旗前段膜濃縮產(chǎn)生的高濃度含鹽廢水通過蒸發(fā)預處理處理后，物料通過一、三效預熱器預熱后進入到各效蒸發(fā)器，其中一效蒸發(fā)器通過生蒸汽加熱后進行蒸發(fā)，產(chǎn)生的二次蒸汽為二效加熱器使用。二效蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽進入三效加熱室，三效蒸發(fā)器通過真空噴射裝置和大氣冷凝器形成一定的真空度。各效蒸發(fā)器蒸發(fā)過程中，部分晶體析出形成一定的固/液比，濃縮液通過軸流泵、上下循環(huán)管進行循環(huán)，避免結(jié)晶物粘在加熱室管束的內(nèi)側(cè)上，各效通過轉(zhuǎn)料管將濃縮液轉(zhuǎn)入到尾效。尾效過熱的飽和料液通過排料泵送至離心機進行離心脫鹽。產(chǎn)生的濾液通過濾液桶回收至蒸發(fā)調(diào)節(jié)池繼續(xù)蒸發(fā)。各效產(chǎn)生的蒸汽冷卻液收集后進行回用。

　　3、多效蒸發(fā)工藝運行和處理效果

　　多效蒸發(fā)裝置自投入運行以來，實際進水量60~100m3/h，產(chǎn)鹽1~2t/h，較比設計值偏低。其進水COD、堿度比設計值都偏高，是本裝置運行控制的關(guān)鍵所在;含鹽量高達20000~30000mg/L，鈣離子在150~250mg/L左右，鎂離子在30~90mg/L左右，也都高于設計值。而出水pH合格，出水COD、含鹽量、TOC等指標因進水水質(zhì)指標及其他工況因素影響均超出設計值。通過嚴控來水水質(zhì)指標，優(yōu)化運行方式、三效倒料、排放系統(tǒng)母液等措施，改善了運行工況，降低了進水出水水質(zhì)指標，摸索出了新的運行方式，積累了相關(guān)技術(shù)經(jīng)驗，使蒸發(fā)裝置運行滿足了公司水平衡相關(guān)水質(zhì)要求。具體進水水質(zhì)指標、出水水質(zhì)指標、鹽泥相關(guān)指標見表1、表2、表3。

　　大唐克旗項目將制鹽行業(yè)蒸發(fā)―結(jié)晶裝置成功移植用于煤化工行業(yè)高鹽水處理，可避免濃鹽水輸送的難度和靠自然蒸發(fā)的不確定因素及輸送管線及蒸發(fā)塘的維護運行費用，真正實現(xiàn)“零”排放。且蒸發(fā)結(jié)晶裝置利用生產(chǎn)低壓蒸汽進行結(jié)晶，處理成本大大下降。在該系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，利用蒸發(fā)調(diào)節(jié)池可將濃鹽水混合后，再由濃鹽水輸送系統(tǒng)送蒸發(fā)塘自然蒸發(fā)，避免由于結(jié)晶裝置故障造成系統(tǒng)停滯。

　　4、存在問題和優(yōu)化建議

　　濃鹽水多效蒸發(fā)裝置從投產(chǎn)至今已運行約4a，針對多效蒸發(fā)技術(shù)在碎煤加壓氣化高濃鹽水中應用，總結(jié)了多效蒸發(fā)裝置在設計、施工、運行管理各階段存在的問題、寶貴經(jīng)驗和優(yōu)化建議：

　　4.1 來水水質(zhì)成分復雜蒸發(fā)裝置來水為前端膜處理系統(tǒng)的濃水，當前系統(tǒng)處理水質(zhì)不能滿足設計值時，會使系統(tǒng)受到?jīng)_擊。另外因膜裝置加藥種類數(shù)量較多，增加了蒸發(fā)系統(tǒng)含鹽量;當膜污堵嚴重時，化學清洗時還需添加表面活性劑，對蒸發(fā)系統(tǒng)影響較大。建議前端處理系統(tǒng)嚴控水質(zhì)指標，減少加藥量、COD、堿度等。有研究表明膜處理段投加阻垢劑是蒸發(fā)系統(tǒng)運行不穩(wěn)定的主要因素。

　　4.2 開車初期出泡沫

　　蒸發(fā)系統(tǒng)大多數(shù)采用濃鹽水開車，由于蒸汽不斷加熱升溫，在快要沸騰之前會產(chǎn)生大量泡沫，嚴重影響出水水質(zhì)指標?？似旃就ㄟ^技改增設了消泡劑投加裝置，解決了此問題，但消泡劑的種類影響消泡效果。

　　4.3 差壓液位計不準

　　蒸發(fā)裝置來水為前端膜處理系統(tǒng)的濃水，由于水質(zhì)指標波動，造成濃鹽水密度隨時在變化，蒸發(fā)罐內(nèi)液位指示經(jīng)常出現(xiàn)“漂移”、現(xiàn)場指示與DCS上數(shù)據(jù)不一致現(xiàn)象，而液位是蒸發(fā)系統(tǒng)的關(guān)鍵控制參數(shù)?？似旃就ㄟ^技改增設了射燈視鏡觀看蒸發(fā)沸騰狀況，效果較好。

　　4.4 低壓蒸汽波動

　　總管低壓蒸汽壓力易波動，蒸汽溫度易過熱;崗位應穩(wěn)定低壓蒸汽管網(wǎng)蒸汽壓力，加強對蒸發(fā)罐差壓變送器的監(jiān)測，穩(wěn)定好罐內(nèi)液位，維護好蒸發(fā)良好的運行工況。

　　4.5 物料夾帶、飛料

　　由于濃鹽水中有機物含量高，泡沫多，蒸發(fā)罐內(nèi)濃鹽水沸騰激烈等原因，二次蒸汽霧?i夾帶嚴重。嚴重時發(fā)生飛料問題，易造成蒸發(fā)裝置產(chǎn)品水電導率超標嚴重。實際運行過程中，通過提高現(xiàn)場操作人員技術(shù)水平、及時采取應急預案，將產(chǎn)水切回到調(diào)節(jié)池。此問題是蒸發(fā)系統(tǒng)穩(wěn)定運行的難點。探尋蒸發(fā)系統(tǒng)進水和濃縮液中有機物的去除方案、泡沫控制方案，加強進水水質(zhì)和產(chǎn)鹽成分的監(jiān)測，提高除沫器效率，解決或減輕“飛料”和霧沫夾帶問題，以提高產(chǎn)水水質(zhì)。

　　4.6 處理量不足，導致鹽平衡失衡

　　多效蒸發(fā)裝置一般運行周期為30~60d，后期運行處理量會下降，如果蒸發(fā)母液排放沒有去處，長周期運行造成COD累積，使多效蒸發(fā)系統(tǒng)無法正常運行，降低多效蒸發(fā)負荷，進而導致了鹽平衡失衡;

　　4.7 廢鹽的去向

　　多效蒸發(fā)裝置每天產(chǎn)出大量鹽泥，目前國家關(guān)于廢鹽的利用沒有成型的工藝，尚處于研究階段，去危廢填埋場填埋，成本較高。克旗考察附近相關(guān)單位，成本約3000元/t，此問題在將來會是環(huán)保焦點問題。

　　4.8 加熱室結(jié)垢、堵塞

　　多效蒸發(fā)裝置運行末端因加熱室結(jié)垢、堵塞問題停車進行清洗，應嚴控水質(zhì)指標，尤其進水鈣離子、鎂離子含量高于設計值時，易造成蒸發(fā)系統(tǒng)結(jié)垢。應根據(jù)進水水質(zhì)條件，調(diào)整蒸發(fā)系統(tǒng)加藥設施運行工況，以降低水體結(jié)垢傾向

　　4.9 蒸發(fā)母液排放

　　多效蒸發(fā)裝置運行過程中，將會造成系統(tǒng)COD累積，使多效蒸發(fā)產(chǎn)水、系統(tǒng)濃鹽水及產(chǎn)品鹽COD含量增高，雖然現(xiàn)在還不能確定多效蒸發(fā)系統(tǒng)可以承受多高的COD含量，但蒸發(fā)母液累計經(jīng)常出現(xiàn)“飛料”現(xiàn)象，而且蒸發(fā)器霧沫夾帶及結(jié)垢也比較嚴重，產(chǎn)水進入濁循環(huán)系統(tǒng)造成系統(tǒng)含鹽量、氯根、濁度及COD升高，也是導致多效蒸發(fā)裝置負荷不能提升的關(guān)鍵因素。

　　4.10 晶種投加及固/液比的控制

　　通過多效蒸發(fā)裝置多個周期運行摸索，克旗公司蒸發(fā)裝置不投加晶種進行開車效果好于投加晶種。另外關(guān)于如何控制固/液比、每天出多少鹽，出多少合適以不至于后序不出鹽等問題，是蒸發(fā)運行長期摸索研究的問題。

　　4.11 設計、施工方面的相關(guān)問題

　　蒸發(fā)裝置設計、施工時，對蒸發(fā)器、加熱室、管道、除沫器的材質(zhì)、選型上尤為重要，既要降低成本還要保證其使用壽命。施工時，要考慮濃鹽水管線的防腐、脫鹽管線設置等問題。

　　4.12 產(chǎn)　水

　　因前面諸多因素影響，導致出水水質(zhì)指標偏高，影響換熱循環(huán)水水質(zhì)、產(chǎn)水中VOC等問題值得去研究。

　　4.13 離心機選型

　　脫鹽離心機選型上，是否進行二級脫鹽、脫鹽操作優(yōu)化等問題值得研究。

　　5、結(jié)論與討論

　　(1)大唐克旗碎煤加壓氣化廢水經(jīng)過有機污水處理、中水回用、高鹽水膜濃縮、多效蒸發(fā)結(jié)晶裝置逐級處理，所產(chǎn)清水全部回用，廢水無外排，產(chǎn)生污泥和鹽泥通過汽車運輸至填埋場進行填埋處理，真正實現(xiàn)了煤化工廢水的零排放;

　　(2)通過對濃鹽水多效蒸發(fā)系統(tǒng)長周期運行探索應用，積累了裝置工業(yè)化長周期的寶貴經(jīng)驗，其中開、停車和日常操作過程中的日常指標檢測和操作技能水平進行了總結(jié)并形成操作程。

　　(3)大唐克旗高濃度含鹽廢水采用多效蒸發(fā)技術(shù)，該技術(shù)從國內(nèi)制鹽行業(yè)第一次應用到碎煤加壓氣化爐污水“零排放”項目上，克旗廢水項目在國內(nèi)是首創(chuàng)，在節(jié)能、防垢、耐腐蝕、提高產(chǎn)品水水質(zhì)方面都有大膽的創(chuàng)新，取得了較滿意的效果，具有十分重要的借鑒與推廣意義。

　　(4)蒸發(fā)裝置實際運行過程中還存在著許多問題，比如加熱室結(jié)垢堵塞、蒸發(fā)母液排放、物料夾帶、飛料、結(jié)晶鹽的資源化利用等相關(guān)問題還需不斷進行探索總結(jié)和優(yōu)化工藝，保持各環(huán)節(jié)的運行工況，從而保證整個零排放系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、長時間的運行。(來源：內(nèi)蒙古大唐國際克什克騰煤制天然氣有限責任公司)