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摘要：我国煤炭资源主要集中在西北地区，所以我国的煤化工的工程也在该地区。新型的煤化工对水的需求量非常大，数据线数平均每吨煤转化需要 2. 5 吨的水。但是在西北地区的资源又十分紧缺。这就要求我们要回收企业废水和生活污水。实现水的循环利用，这就要求我们工业实现废水的零排放目标。煤化工废水的处理技术就是发展煤化工行业的关键。
关键词：煤化工废水;膜浓缩;多效蒸发;浓盐水零排放
引言
近些年，我国煤化工行业发展较快，相应也需要消耗大量水资源。煤化工企业的正常运转需要排放大量废水，而西北地区的水环境容量小，容易对环境造成严重影响。因此，一些地方相继颁布了严格的废水排放标准。部分水污染严重的敏感流域、区域和省份甚至不允许工业企业废水排放到地表水体，要求实现废水零排放。早期煤化工项目高盐废水排至蒸发塘，会对环境产生严重影响，已不符合零排放要求，因此新的“零排放”技术得以不断发展和应用。煤化工高盐废水“零排放”技术需综合应用污水处理、膜分离、蒸发结晶等物理、化学、生化等方面的技术，工艺繁多，各技术间的有效衔接也存在较大难度，常存在设计不合理、运行不稳定等问题，对用户产生严重影响。本文介绍了煤化工高盐废水零排放各种工艺技术的原理和工艺流程，尤其是分质结晶盐技术，分析了各项技术的应用现状，指出了未来的发展方向。
1.濃盐水特点
我们现在使用的废水处理技术，在应用的项目上看，工业废水的回收率非常低。并且其中的浓盐水需要处理的量还非常多。煤化工中的浓盐水具有两个特点，一个是其中的含盐量大，另一个特点是有机物浓度高。但浓盐水的处理技术要求高，投入的成本大。所以我们一般情况下采用膜浓缩技术来处理，大幅度的降低浓盐水量，减轻流程后端处理压力，减少运行费用的支出。
2.煤化工浓盐水零排放处理工艺的应用研究
2.1有机物的去除
高盐废水中有机物成分复杂，且变化大，很难进行定量分析。因高含盐量导致其无法直接进入生化系统处理，同时高COD对后续膜浓缩有污堵损害作用，也使其无法利用常规膜系统进行除盐处理，有机物的存在也影响蒸发结晶的效率和结晶盐的纯度，有些有机物的存在甚至直接决定最终结晶盐是产品、固废还是危废。因此，预处理系统有机物去除非常必要。
当然，将废水中有机物去除越彻底越好，也不可能全部去除，将有机物降低在多少范围与最终产物要求、前后选择的工艺以及经济性有关。对于后续采用反渗透浓缩工艺的，为保证其系统长周期稳定运行。建议将有机物控制在200mg/L以下，当然也和应用的膜的特性有关，有些耐有机物污染的膜允许进膜有机物会偏高。根据在运行的煤化工高盐水蒸发工程案例看，不考虑结晶盐的纯度，对于进入蒸发系统的废水中有机物COD cr 小于2000mg/L，COD cr 太高需要排放一些母液才能保证系统长周期的稳定运行。考虑结晶盐的纯度COD cr 需小于500mg/L。
混凝沉淀过滤和活性炭吸附是两种传统的工艺，特点是工艺简单、投资和运行费用低，在去除有机物时共同点是截留住有机物，去除率比较有限，最终还需要其他工序将有机物分离出来，形成固废或其它状态污染物，没有从根本上降解或氧化掉有机物，甚至在闭环的零排放系统中有机物可能会长期累积，长久运行最终影响系统稳定运行。
2.2膜浓缩单元
浓盐水中存在大量胶体、悬浮物以及结垢的钙镁离子，严重影响了膜系统的正常运行。在进入膜浓缩前必须进行预处理才能保证后续的稳定运行。常规的浓盐水预处理包括混凝沉淀、多介质过滤、超滤和离子交换树脂等方法，现已运行的煤化工项目选用了其中的一种或几种处理工艺组合，但由于煤化工废水水质波动大，传统的处理操作方式存在运行效率低、能耗较高、药剂消耗量大等问题，无法有效降低废水中的结垢离子，从而造成了后续膜组的堵塞，加大了膜组的清洗频率。
纳滤膜浓缩工艺比反渗透分离技术操作简单、对能源的消耗小，可以截留多价离子、部分一价离子和分子量为 200～1000 的有机物。该技术是减小了反渗透膜技术的脱盐压力，并且脱盐率远超其他技术的平均水平。唯一不足的是需要确定该技术在浓盐水处理的有效性。
最近几年发展最为迅速的是正渗透技术。该技术的原理是半透膜两侧的渗压差。让溶液中的水分子从低离子浓度流一侧流向高离子浓度一侧，溶液中的其他分子和例子无法半透膜，达到目标的过程。整个过程能够实现抗污染，水回收率大概在九成以上。如果能够选择合适的驱动液，我们甚至有可能析出盐，真正的达到废水零排放的目标。并且该技术的投入和运行成本并不高。
2.3结晶盐的处置探讨
结晶杂盐的成分复杂，其成分中包含许多有机物，在和水相遇时可以快速的溶解，没有较好的稳定性，所以固化结晶杂盐并不是简单的事情。一般情况下会发生二次污染的情况，所以我国明确规定在煤化工项目上使用蒸发结晶技术时，一定要杂盐的流向，避免造成环境的污染。我国现有的煤化工项目，在废水处理时会产生大量的杂盐，日均的产量大概在一百吨左右。所以大多数当地的危废集中处置中心都很难完成处理。另一方面原因就是危废集中处置中心能够处理完成，但是煤化工公司也很难承担运输和处置的费用。因为处理每吨的成本在 3000～4000 元之间。通过研究得出结晶盐的处理难度很高，费用也很贵。但为了实现废水零排放的目标，我们以后研究的方向要定在结晶盐的稳定性和无害化以及资源化方面。现阶段一些公司准备尝试分盐技术，从废水中得到氯化钠等一系列的产品，来实现废水的综合利用。但是在实验后发现煤化工的浓盐水还有的杂质较多，例如油类和有机物等。导致分离后得到的物质在质量和纯度上都不能达到国家规定工业级的标准。如果任然继续销售就会形成二次污染，这也是煤化工在发展时要考虑的重要环节。在阳煤太华新材料项目里使用分质结晶的技术，煤化工浓盐水分盐结晶技术采用了 “催化氧化（AOP）+ 降膜式蒸发（MVR）+ 超滤（UF）/纳滤（NF）+ 双效强制循环蒸发结晶”组合工艺。（1）超滤、纳滤工艺系统经过中水回用、高效反渗透后得到的浓盐水有较高浓度的Na +、Cl -、SO2-4、NO-3、SiO 2、COD、分离 NaCl、Na 2 SO 4 难度较大。将 60 m 3 /h 浓盐水经过超滤膜去除 80%左右总硅和部分COD 大分子有机物，纳滤实现一价盐和二价盐分离。（2）AOP 臭氧催化氧化工艺流程纳滤浓水 COD 很高，如带到后系统，分盐的色度难以保证，把纳滤浓水送入臭氧催化氧化去除 COD，此部分工艺分 3 个主要工艺段，即臭氧预氧化工艺段、一级臭氧催化氧化工艺段及二级臭氧催化氧化工艺段。（3）氯化钠蒸发结晶系统纳滤产水得到的纳滤滤液主要为氯化钠溶液，其 TDS 为36000 mg/L，送到 MVR 蒸发器中浓缩后，TDS 达到 215000 mg/L。将 MVR 蒸发后得到的氯化钠浓水进行双效强制循环蒸发结晶后，经离心分离得到氯化钠结晶，再经干燥后（纯度≥98. 5%）包装作为产品出售。
结语
对于现代的煤化工水系统，含盐废水的处理和利用，主要是对其进行预处理、深度浓缩以及蒸发结晶。在我国煤化工废水零排放技术的实现过程当中，需要以环保和节水为目标，进行回收利用实现，对产业的可持续化发展能带来相对较大的改观。在现阶段部分处理工艺技术还处在试验阶段，污水处理的零排放还需要进行技术性的突破。煤化工项目的含盐废水处理需要不断地实现能耗、物耗节约，对于企业的废水进行不断的深度优化处理。
参考文献：
[1]任同伟，俞彬，阳春芳，等.煤化工高含盐废水资源化处理技术的工程应用研究[J].工业水处理，2019（2）：96–99.
[2]赛世杰，党平，刘慧，等.煤化工高盐废水分质盐零排放技术的运行效果研究[J].煤炭加工与综合利用，2017（4）：52–55.
关键词：煤化工废水;膜浓缩;多效蒸发;浓盐水零排放
引言
近些年，我国煤化工行业发展较快，相应也需要消耗大量水资源。煤化工企业的正常运转需要排放大量废水，而西北地区的水环境容量小，容易对环境造成严重影响。因此，一些地方相继颁布了严格的废水排放标准。部分水污染严重的敏感流域、区域和省份甚至不允许工业企业废水排放到地表水体，要求实现废水零排放。早期煤化工项目高盐废水排至蒸发塘，会对环境产生严重影响，已不符合零排放要求，因此新的“零排放”技术得以不断发展和应用。煤化工高盐废水“零排放”技术需综合应用污水处理、膜分离、蒸发结晶等物理、化学、生化等方面的技术，工艺繁多，各技术间的有效衔接也存在较大难度，常存在设计不合理、运行不稳定等问题，对用户产生严重影响。本文介绍了煤化工高盐废水零排放各种工艺技术的原理和工艺流程，尤其是分质结晶盐技术，分析了各项技术的应用现状，指出了未来的发展方向。
1.濃盐水特点
我们现在使用的废水处理技术，在应用的项目上看，工业废水的回收率非常低。并且其中的浓盐水需要处理的量还非常多。煤化工中的浓盐水具有两个特点，一个是其中的含盐量大，另一个特点是有机物浓度高。但浓盐水的处理技术要求高，投入的成本大。所以我们一般情况下采用膜浓缩技术来处理，大幅度的降低浓盐水量，减轻流程后端处理压力，减少运行费用的支出。
2.煤化工浓盐水零排放处理工艺的应用研究
2.1有机物的去除
高盐废水中有机物成分复杂，且变化大，很难进行定量分析。因高含盐量导致其无法直接进入生化系统处理，同时高COD对后续膜浓缩有污堵损害作用，也使其无法利用常规膜系统进行除盐处理，有机物的存在也影响蒸发结晶的效率和结晶盐的纯度，有些有机物的存在甚至直接决定最终结晶盐是产品、固废还是危废。因此，预处理系统有机物去除非常必要。
当然，将废水中有机物去除越彻底越好，也不可能全部去除，将有机物降低在多少范围与最终产物要求、前后选择的工艺以及经济性有关。对于后续采用反渗透浓缩工艺的，为保证其系统长周期稳定运行。建议将有机物控制在200mg/L以下，当然也和应用的膜的特性有关，有些耐有机物污染的膜允许进膜有机物会偏高。根据在运行的煤化工高盐水蒸发工程案例看，不考虑结晶盐的纯度，对于进入蒸发系统的废水中有机物COD cr 小于2000mg/L，COD cr 太高需要排放一些母液才能保证系统长周期的稳定运行。考虑结晶盐的纯度COD cr 需小于500mg/L。
混凝沉淀过滤和活性炭吸附是两种传统的工艺，特点是工艺简单、投资和运行费用低，在去除有机物时共同点是截留住有机物，去除率比较有限，最终还需要其他工序将有机物分离出来，形成固废或其它状态污染物，没有从根本上降解或氧化掉有机物，甚至在闭环的零排放系统中有机物可能会长期累积，长久运行最终影响系统稳定运行。
2.2膜浓缩单元
浓盐水中存在大量胶体、悬浮物以及结垢的钙镁离子，严重影响了膜系统的正常运行。在进入膜浓缩前必须进行预处理才能保证后续的稳定运行。常规的浓盐水预处理包括混凝沉淀、多介质过滤、超滤和离子交换树脂等方法，现已运行的煤化工项目选用了其中的一种或几种处理工艺组合，但由于煤化工废水水质波动大，传统的处理操作方式存在运行效率低、能耗较高、药剂消耗量大等问题，无法有效降低废水中的结垢离子，从而造成了后续膜组的堵塞，加大了膜组的清洗频率。
纳滤膜浓缩工艺比反渗透分离技术操作简单、对能源的消耗小，可以截留多价离子、部分一价离子和分子量为 200～1000 的有机物。该技术是减小了反渗透膜技术的脱盐压力，并且脱盐率远超其他技术的平均水平。唯一不足的是需要确定该技术在浓盐水处理的有效性。
最近几年发展最为迅速的是正渗透技术。该技术的原理是半透膜两侧的渗压差。让溶液中的水分子从低离子浓度流一侧流向高离子浓度一侧，溶液中的其他分子和例子无法半透膜，达到目标的过程。整个过程能够实现抗污染，水回收率大概在九成以上。如果能够选择合适的驱动液，我们甚至有可能析出盐，真正的达到废水零排放的目标。并且该技术的投入和运行成本并不高。
2.3结晶盐的处置探讨
结晶杂盐的成分复杂，其成分中包含许多有机物，在和水相遇时可以快速的溶解，没有较好的稳定性，所以固化结晶杂盐并不是简单的事情。一般情况下会发生二次污染的情况，所以我国明确规定在煤化工项目上使用蒸发结晶技术时，一定要杂盐的流向，避免造成环境的污染。我国现有的煤化工项目，在废水处理时会产生大量的杂盐，日均的产量大概在一百吨左右。所以大多数当地的危废集中处置中心都很难完成处理。另一方面原因就是危废集中处置中心能够处理完成，但是煤化工公司也很难承担运输和处置的费用。因为处理每吨的成本在 3000～4000 元之间。通过研究得出结晶盐的处理难度很高，费用也很贵。但为了实现废水零排放的目标，我们以后研究的方向要定在结晶盐的稳定性和无害化以及资源化方面。现阶段一些公司准备尝试分盐技术，从废水中得到氯化钠等一系列的产品，来实现废水的综合利用。但是在实验后发现煤化工的浓盐水还有的杂质较多，例如油类和有机物等。导致分离后得到的物质在质量和纯度上都不能达到国家规定工业级的标准。如果任然继续销售就会形成二次污染，这也是煤化工在发展时要考虑的重要环节。在阳煤太华新材料项目里使用分质结晶的技术，煤化工浓盐水分盐结晶技术采用了 “催化氧化（AOP）+ 降膜式蒸发（MVR）+ 超滤（UF）/纳滤（NF）+ 双效强制循环蒸发结晶”组合工艺。（1）超滤、纳滤工艺系统经过中水回用、高效反渗透后得到的浓盐水有较高浓度的Na +、Cl -、SO2-4、NO-3、SiO 2、COD、分离 NaCl、Na 2 SO 4 难度较大。将 60 m 3 /h 浓盐水经过超滤膜去除 80%左右总硅和部分COD 大分子有机物，纳滤实现一价盐和二价盐分离。（2）AOP 臭氧催化氧化工艺流程纳滤浓水 COD 很高，如带到后系统，分盐的色度难以保证，把纳滤浓水送入臭氧催化氧化去除 COD，此部分工艺分 3 个主要工艺段，即臭氧预氧化工艺段、一级臭氧催化氧化工艺段及二级臭氧催化氧化工艺段。（3）氯化钠蒸发结晶系统纳滤产水得到的纳滤滤液主要为氯化钠溶液，其 TDS 为36000 mg/L，送到 MVR 蒸发器中浓缩后，TDS 达到 215000 mg/L。将 MVR 蒸发后得到的氯化钠浓水进行双效强制循环蒸发结晶后，经离心分离得到氯化钠结晶，再经干燥后（纯度≥98. 5%）包装作为产品出售。
结语
对于现代的煤化工水系统，含盐废水的处理和利用，主要是对其进行预处理、深度浓缩以及蒸发结晶。在我国煤化工废水零排放技术的实现过程当中，需要以环保和节水为目标，进行回收利用实现，对产业的可持续化发展能带来相对较大的改观。在现阶段部分处理工艺技术还处在试验阶段，污水处理的零排放还需要进行技术性的突破。煤化工项目的含盐废水处理需要不断地实现能耗、物耗节约，对于企业的废水进行不断的深度优化处理。
参考文献：
[1]任同伟，俞彬，阳春芳，等.煤化工高含盐废水资源化处理技术的工程应用研究[J].工业水处理，2019（2）：96–99.
[2]赛世杰，党平，刘慧，等.煤化工高盐废水分质盐零排放技术的运行效果研究[J].煤炭加工与综合利用，2017（4）：52–55.