1、煤化工废水回用循环水系统近零排污技术煤化工废水回用循环水系统近零排污技术 目 录n煤化工行业发展历史n煤化工发展趋势n煤化工废水类型n煤化工有机废水的处理方法n煤化工高盐量废水的处理方法n煤化工废水回用循环水近零排放技术1.煤化工行业发展历史l煤化工始于18世纪l19世纪形成体系l20世纪成为化学工业的重要组成部分l我国煤炭资源丰富，能源消费以煤为主l过去、现在、将来，煤化工是我国化学工业的基础和 支柱2.煤化工发展趋势传统煤化工：涉及焦炭、电石、合成氨等领域。特点：特点：高能耗 能量损失大，动力消耗大高排放 三废排放量大高污染 三废处理难度大，污染环境低收益 投入大，收益低 煤化工发展趋势现
2、代煤化工以生产洁净能源和可替代石油化工产品为主，如柴油、汽油、航空煤油、液化石油气、乙烯原料、聚丙烯原料、替代燃料（甲醇、二甲醚）、电力、热力等，以及煤化工独具优势的特有化工产品，如芳香烃类产品 1 技术密集型根据煤种、煤质特点及目标产品不同，采用不同煤转化高新技术，并在能源梯级利用、产品结构方面对不同工艺优化集成，提高整体经济效益。同时，新型煤化工可以通过信息技术的广泛利用，推动现代煤化工技术在高起点上迅速发展和产业化建设。2 环境友好型通过资源的充分利用及污染的集中治理，达到减少污染物排放，实现环境友好。煤气化煤气净化氨合成煤气甲醇合成甲醇甲醇毛比尔法汽油费托合成液体燃料、化学品乙酐合成乙
3、酐、乙酸甲酯直接液化加工液体燃料、化学品炼焦焦炉煤气分离城市煤气粗苯苯、甲苯、二甲苯煤焦油加工萘、蒽、吡啶、酚沥青、碳素制品焦炭电石炉石灰石冶金焦电石乙炔化学品低温干馏煤气燃料气低温煤焦油加工液体燃料、酚半焦无烟燃烧、还原剂气化原料其他加工褐煤蜡、活性炭、碳分子筛合成氨煤化工分类及产品示意图煤化工产业煤焦化主要生产炼钢用焦炭，同时生产焦炉煤气、苯、萘、蒽、沥青以及碳素材料等产品；煤气化生产合成气，是合成液体燃料、乙醇、乙酐等多种产品的原料；煤液化煤高压加氢液化，可以生产人造石油和化学产品。煤间接液化是由煤气生产合成气，再经催化合成液体燃料和化学产品。3.煤化工废水分类由于煤化工种类较多，其产生
4、的废水也有很大区别，处理难易程度也不同。主要与以下有关：煤质种类不同煤种的水分、灰分、挥发份、固定碳、全硫等不同。煤化工工艺不同煤种采用不同的气化工艺技术,产生废水中污染物组成和数量也大不相同。气化炉炉型与固定床工艺相比,流化床和气流床工艺的废水水质较好;而固定床炉内温度较低,煤干馏出的焦油、酚类、苯类、氨等物质留在粗煤气中,通过洗涤进入废水处理系统。煤化工废水特点高浓度COD可达5000mg/L、氨氮在200500mg/L 高污染主要污染组分为COD、BOD5、总氨、总酚、挥发酚、石油类、氰化物、硫化物、SS等 有毒含有大量酚、氰、油、氨氮等有毒、有害物质。难降解废水中的易降解有机物主要是酚
5、类和苯类化合物,如吡咯、萘、呋喃、咪唑类等;难降解的有机物主要有吡啶、烷基吡啶、异喹啉、喹啉、咔唑、联苯、三联苯等 煤化工废水类型煤化工行业根据废水含盐量分为两类：1）有机废水主要来源于煤气化工艺、生活污水等特点：含盐量低，污染物以COD为主。2）高含盐废水主要来源于煤气洗涤废水、循环水系统排水、化学水站排水等特点：含盐量高，污染物以含盐量（TDS）为主。4.煤化工有机废水的处理方法一级处理主要是指有价物质的回收，包括沉淀、过滤、萃取、汽提等单元，以除去部分灰渣、油类等。二级处理主要是生化法，一般经二级处理后，废水可接近排放标准，生化法主要有活性污泥法和生物过滤法等。深度处理普遍应用的深度处理
6、方法是臭氧氧化法和活性炭吸附。4.1有机废水的一级处理方法l酚氨回收废水来自于煤气洗涤时产生的高污染废水，水质成分复杂，主要有氨、二氧化碳、单元酚、多元酚、脂肪酸等，硫化氢含量较少。l有机含氨污水包括粉煤气化、低温甲醇洗、硫回收、焦油加氢、天然气液化等工艺装置产生的污水，以及生活污水、地面冲洗水等。4.1有机废水的一级处理方法1、酚的回收方法l溶剂萃取法l蒸汽脱酚法l吸附脱酚法l液膜技术l离子交换法4.1有机废水的一级处理方法l溶剂萃取法溶剂萃取法 是一种液-液接触萃取、分离与反萃再生结合的方法。酚回收工段利用精馏操作脱除酸性气体 CO、H2S、HCN,又利用精馏侧提出 15%浓度的氨溶液,使
7、水得到净化。该方法简单,成本低,便于操作,回收率高。同时侧汽提的氨利用氨精馏得到 90%以上浓度的高纯液氨。4.1有机废水的一级处理方法l蒸汽脱酚法蒸汽脱酚法 将含酚废水与蒸汽在脱酚塔内逆向接触，废水中挥发酚转入气相被蒸汽带走，达到脱酚的目的。含酚蒸汽在再生塔中与碱液作用生成酚盐而回收。该操作方法简单，不影响环境。但脱酚效率仅为80%，效率偏低，而且耗用蒸汽量大。4.1有机废水的一级处理方法l吸附脱酚法吸附脱酚法 吸附脱酚是采用一种液固吸附与解吸相结合的脱酚方法，将废水与吸附剂接触，发生吸附作用达到脱酚的目的，但采用吸附法（如活性炭吸附）回收酚存在一些困难，因为有色物质的吸附是不可逆的，活性炭
8、吸附有色物质后，极难再生将有色物质洗脱下来，从而影响活性炭的使用寿命。随着廉价、高效、来源广的吸附剂的开发，吸附脱酚法是一种很有前途的脱酚方法。4.1有机废水的一级处理方法2、氨的回收方法目前对氨的回收主要采用水蒸气汽提-蒸氨的方法。污水经汽提，析出可溶性气体，再通过吸收器，氨被磷酸氨吸收，从而使氨与其他气体分离，再将此富氨液送入汽提器，使磷酸氨溶液再生，并回收氨。精馏操作利用酚水中各物质挥发度的差异使各组分实现连续的高纯度的分离。水蒸气汽提-蒸氨法回收氨工艺流程图4.2有机废水的二级处理方法煤气化废水在进行预处理前根据不同的水质特点设置调节池以调节水质水量，设置隔油池或气浮池进行除油，经以上
9、的预处理后可采用下面的方法进一步进行处理。p活性污泥法(Activated sludge process)p缺氧-好氧（A-O）法p厌氧-缺氧-好氧组合工艺（A-A-O）p粉末活性碳湿式氧化再生(PACT/WAR)工艺法 p多级生物处理工艺p其他方法4.2有机废水的二级处理方法p活性污泥法 活性污泥法是采用人工曝气的手段，使得活性污泥均匀分散并悬浮于反应器中和废水充分接触，并在有溶解氧的条件下，对废水中所含的有机底物进行着合成和分解的代谢活动。在活动过程中，有机物质被微生物所利用，得以降解、去除。同时，亦不断合成新的微生物去补充、维持反应器中所需的工作主体微生物（活性污泥），与从反应器中排除的
10、那部分剩余污泥相平衡。活性污泥法处理废水工艺流程4.2有机废水的二级处理方法p缺氧-好氧（A-O）法uA-O法内循环生物脱氮工艺，即缺氧-好氧工艺，其主要工艺路线是缺氧在前，好氧在后，泥水单独回流u缺氧池进行反硝化(Denitrification)反应：2NO3+10e+12HN2+6H2O u好氧池进行硝化(Nitrifying)反应：2NH3+3O22HNO2+2H2O+158kcal HNO2+1/2O2=HNO3 与传统生物脱氮工艺相比与传统生物脱氮工艺相比流程简短、工程造价低；流程简短、工程造价低；不必外加投入碳源不必外加投入碳源脱氮率不高（脱氮率不高（85%85%左右）左右）。A-
11、O法内循环生物脱氮流程图4.2有机废水的二级处理方法p厌氧-缺氧-好氧（A-A-O）法u与单级AO工艺的不同之处在于前段设置一厌氧反应器，旨在通过厌氧过程使废水中的部分难降解有机物得以降解去除，进而改善废水的可生化性，并为后续的缺氧段提供适合于反硝化过程的碳源，最终达到高效去除COD、BOD、N、P的目的。特点：特点：最简单的同步脱氮除磷工艺，总水力停留时间少于其他类工艺最简单的同步脱氮除磷工艺，总水力停留时间少于其他类工艺在厌氧、好氧交替运行条件下，丝状菌不能大量增殖，不易发生污泥丝状膨胀在厌氧、好氧交替运行条件下，丝状菌不能大量增殖，不易发生污泥丝状膨胀 污泥含磷高，具有较高肥效污泥含磷高
12、，具有较高肥效 运行费用低运行费用低 A-A-O工艺流程图4.2有机废水的二级处理方法pPACT/WAR工艺粉末活性碳湿式氧化再生（PACTWAR）是在活性污泥曝气池中投加活性炭粉末，利用活性炭粉末对有机物和溶解氧的吸附作用，为微生物的生长提供食物，从而加速对有机物的氧化分解能力。活性炭用湿空气氧化法再生。生产废水调节池缺氧池好氧池絮凝池二沉池砂滤池PACT/WAR工艺流程图活性炭粉末4.2有机废水的二级处理方法p多级生物处理工艺主要包括了外循环厌氧处理系统、生物增浓同步脱氮系统、改良A/O氧化、活性硅藻土和碳粉吸附系统、絮凝沉淀处理系统和滤池。该工艺目前在哈尔滨煤气厂煤气化废水治理工程中得到
13、应用。含油废水气浮池调节池生物增浓同步脱氮池改良A/O氧化活性硅藻土和碳粉吸附滤池厌氧处理多级生物处理工艺流程图4.2有机废水的二级处理方法p其他方法近年来不断有新的方法和技术用于处理煤化工有机废水，主要有以下几种：n新物化法新物化法 新物化法是指在常温下利用废水中有害物质与专门为处理废水而开发的药剂发生反应，经过4次不同加药处理过程和处理设施，最终实现COD、BOD、NH3-N、SS均达到排放要求。该技术最大的缺陷是废水中有毒有害物质只是形态的转移，另外该技术的成熟性还需要经工程实践的考验。4.2有机废水的二级处理方法nHSB HSB 法处理焦化废水法处理焦化废水nHSB（High Sotu
14、tion Bacteria）是高分子均群的英文缩写。目前国内初步试验得出以下结论：HSB耐受废水中有毒有害物质性好；处理后污泥少、出水色度好；加碱量为传统方法的1/31/5，运行费用较低，但对菌种特性，生存条件、净化功能尚未完全了解，有待进一步研究与实践。4.2有机废水的二级处理方法n三相气提升循环流化床处理技术三相气提升循环流化床处理技术n蔡建安经试验研究证明：用三相气提升内循环流化床反应（AZLR）处理污水比活性污泥法效果好，其处理负荷高。它对酚、氰等污染物的耐受力强，去除效果好，并具有较低的曝气能耗，其COD去除率为54.4%76%，酚的去除率为95%99.2%，氰的去除率为95%99.
15、2%。4.2有机废水的二级处理方法n芬顿试剂处理技术芬顿试剂处理技术n芬顿试剂对有机分子的破坏是非常有效的，其实质是二价铁离子加过氧化氢之间的链反应催化生成OH自由基，三价铁离子催化剂（芬顿类试剂）也能激发这个反应。这两个反应生成的OH自由基能有效地氧化各种有毒的和难处理的有机化合物。反应机理为:Fe2+H2O2=Fe3+OH-+HO Fe3+H2O2+OH-=Fe2+H2O+HO Fe3+H2O2=Fe2+H+HO2 HO2+H2O2=H2O+O2+HO4.2有机废水的二级处理方法n微波与超声波处理技术微波与超声波处理技术n利用微波与超声波降解水中化学污染物，尤其是难降解的有机污染物，是近几
16、年来发展起来的一项新型处理技术。对液体而言，微波仅对其中的极性分子起作用，微波电磁场能使极性分子产生高速旋转碰撞而产生热效应，降低反应活化能和化学键强度；在微波场中，剧烈的极性分子震荡，能使化学键断裂，故可用于污染物的降解。超声波由一系列疏密相间的纵波构成，并通过液化介质向四周传播，近几年研究表明，包括卤代脂肪烃、单环和多环芳香烃及酚类物质等都能被超声波降解。4.3有机废水的深度处理方法经过酚、氨回收，预处理及生化处理后的煤气化废水，其中大部分污染物质得到了去除，但某些主要污染指标仍不能达到排放标准，因此需要进一步的处理深度处理，来使这些指标达到排放标准。n活性炭吸附法n混凝沉淀法4.3有机废
17、水的深度处理方法n活性炭吸附法煤气化废水经以上步骤处理后COD的去除率效果不是很理想，很难达标排放，为使废水达标排放，可使用活性炭降低废水中COD的浓度。废水处理中活性炭吸附主要对象是废水中用生化法难以降解的有机物或用一般氧化法难以氧化的溶解性有机物，包括木质素、氯或硝基取代的芳烃化合物、杂环化合物、洗涤剂、合成燃料、除味剂、DDT等。当用活性炭吸附处理时，不但能够吸附这些难分解有机物，降低COD，还能使废水脱色、脱臭。因此吸附法在废水的深度处理中得到了广泛的应用。4.3有机废水的深度处理方法混凝沉淀法l降低废水的浊度、色度l去除高分子物质、有机物、某些重金属毒物和放射性物质l去除导致富营养化
18、的物质l能够改善污泥的脱水性能l设备简单，操作简便，便于运行，处理效果好；l运行费用高，沉渣量大。5.煤化工高盐量废水的处理方法 目前，煤化工高盐量废水的处理通常是采用膜分离或热浓缩工艺富集废水中的杂质，清水用于循环水系统，浓水外排。部分受环境所限的企业为实现废水不外排的目的，还会采用多级浓缩技术，使杂质高度富集，进一步提高废水利用率，同时产生的高盐浓缩废液单独处理。膜分离一般是指利用膜(Membrane)对流体混合物中不同组分的选择性渗透的特点来分离流体混合物的操作过程(1)分散得很细的固体，特别是与液体密度相近，胶状的可压缩的固体微粒；(2)低分子量的不挥发的有机物、药物与溶解的盐类；(3
19、)对温度、酸碱度等物理化学条件特别敏感的生物物质。膜分离的应用领域膜分离的应用领域涉及气体分离、水溶液分离、生化产品的分离与纯化等操作的食品和饮料加工过程、工业污水处理、大规模空气分离、湿法冶金、气体和液体燃料的生产及石油化工制品的生产等过程 膜 主要功能 推动力 微滤(MF)Microfiltration 对称细孔高分子膜孔径0.0310 nm 滤除 50 nm的颗粒 压差 0.1 MPa 超滤(UF)Ultrafiltration 非对称多孔膜孔径120 nm 滤除 5100 nm的颗粒 压差 0.1 MPa 反渗透(RO)Reverse Osmosis 非对称性或复合膜孔径0.11 nm
20、 水溶液中溶解盐类的脱除 压差1 10 MPa 渗析(透析)（D）Dialysis非对称离子交换膜孔径110 nm 水溶液中无机酸、盐的脱除 浓度差 电渗析(ED)Electrodialysis阴、阳离子交换膜孔径110 nm 水溶液中酸、碱、盐的脱除 电位差 气体分离(GP)Gas Permeation均质膜和非对称膜 滤除 50 nm的颗粒 压差110 Mpa浓度差 渗透汽化(PV)Pervaporation复合膜 水、有机物的分离 渗透边的分压下降 液膜(L)Liquid Membrane液体保存在多孔膜中 盐、生理活性物质的分离 浓度差 膜的分类膜生物膜合成膜无机膜固体膜液膜有机膜不对
21、称膜多孔膜无孔膜不对称膜对称膜转相膜复合膜按来源分类按制造方法分类按形态/结构分类按材料分类材料材料特点特点纤维素二醋酸纤维素(CDA)、三醋酸纤维素(CTA)、硝化纤维素(CN)，混合纤维素(CN-CA)、乙基纤维素(EC)等。成孔性、亲水性好、价廉易得，使用温度范围较广，可耐稀酸，不适用于酮类，酯类、强酸和碱类等液体的过滤。聚酰胺尼龙-6(NY-6)、尼龙-66(NY-66)、芳香聚酰胺(PI)、芳香聚酰胺酰肼(PPP)、聚苯砜对苯二甲酰(PSA)具亲水性能，较耐碱而不耐酸，在酮、酚、醚及高相对分子质量醇类中，不易被浸蚀，孔径型号也较多。聚砜聚砜(PS)、聚醚砜(PES)微滤膜具有良好的化
22、学稳定性和热稳定性，耐辐射，机械强度较高。含氟材料聚偏氟乙烯膜(PVDF)、聚四氟乙烯膜(PTFE)、聚全氟磺酸化学稳定性好，耐高温。如PTFE膜，40260oC，可耐强酸，强碱和各种有机溶剂。具疏水性，可用于过滤蒸气及腐蚀性液体。材料材料特点特点聚烯烃聚丙烯(PP)、聚乙烯拉伸式微孔膜、聚丙烯纤维式深层过滤膜化学稳定性好，耐酸、碱和有机溶剂，价格便宜，但孔径分布宽。商品膜有平板式和中空纤维式多种构型，孔径规格(从0.170 m)。聚碳酸酯主要用于制备核孔微孔膜。核孔膜孔非常均匀，厚度515m。制造工艺较复杂，价格高，应用受到限制。无机材料如陶瓷微孔膜，玻璃微孔膜，各类金属微孔膜等。具有耐高温
23、、耐有机溶剂、耐生物降解等优点，特别在高温气体分离和膜催化反应器及食品加工等行业中有良好的应用前景。膜分离的原理大多为对不同的微粒的选择透过，故分离效率通常都很高。相对于蒸馏等分离过程，膜分离的分离系数要大得多。膜分离过程中，被分离的物质大都不发生相变，与蒸发，蒸馏相比，操作所需能耗很小。膜分离设备本身没有运动部件，且操作温度和压力不高。操作的可靠性主要取决于膜的性能。膜分离过程的操作十分简便，从启动到得到产品所需时间较短，故可以频繁地启停。膜分离设备的性能不受处理量大小的影响，即单位生产能力与分离效率，设备单价及操作费用关系不大。即纯溶剂通过半透膜由纯溶剂一侧向溶液一侧的自发流动过程。渗透过
24、程达平衡时半透膜两侧形成的压差。在浓溶液一侧加压，使膜两侧的压差大于溶液的渗透压，溶剂从溶液一侧向纯溶剂一侧液流动。主要为两大类，醋酸纤维素膜(如醋酸纤维素-三醋酸纤维素共混不对称膜和三醋酸纤维素中空纤维膜)和芳香族聚酰胺膜(如芳香族聚酰胺复合膜和芳香族聚酰胺中空纤维膜)。从结构上又可分为非对称膜和复合膜。但无论哪种反渗透膜，其制膜材料必须是亲水性的。反渗透膜的基本性能包括透水率、透盐率和抗压实性等。反渗透膜过程的推动力为压力差。反渗透膜截留溶质并非靠膜的筛分作用，而是靠膜对溶质和溶剂的亲和力差异。就其分离机理而言，尚存在与之争。反渗透过程中膜材料与被分离介质间的化学特性比膜的结构形态更为重要
25、。压力差的作用下，利用膜的孔径的大小对微粒进行机械筛分和截留，而吸附截留的作用相对较小。常用的膜是醋酸纤维素和硝酸纤维素等混合组成。其它商业化膜有再生纤维素膜，聚氯乙烯膜，聚酰胺膜和陶瓷膜等。工业上主要用于无菌液体、超纯水的生产和空气过滤。溶液在压力差的作用下，溶剂和小于膜孔径的溶质由膜透过，而大于膜孔径的溶质则被截留，从而达到溶液的净化、分离和浓缩。超滤与微滤的不同之处在于能截留溶解的大分子，与反渗透的不同之处在于所截留的大多为大分子溶质。超滤应用非常广泛，从家用净水器到现代化工业生产。A+B 溶液 A 溶液 B 溶液 1.操作过程中无相变化，且一般在常温低压下进行，故能耗很低，约为蒸发或冷
26、冻法的1/21/3；2.物质在浓缩过程中不发生质变，因而适用于保味和热敏性物质的处理；3.设备体积小，结构简单，故投资费用低；4.工艺流程简单，易于操作和管理；5.能将不同分子量的物质分级。超滤作为一种膜分离技术，在工业生产、医药卫生和环境保护等领域得到了广泛的应用。如海水淡化和超纯水的制备、无菌液体食品的制造、血液超滤净化、药物的浓缩和净化、乳制品的浓缩以及废水处理等。5.2热浓缩工艺u原理：利用热能将废液中的固体高倍浓缩。u多效蒸发多效蒸发：技术成熟，广泛应用，清水回收率90%左右。u机械压缩蒸发机械压缩蒸发（MVR）：利用涡轮发动机增压原理，采用机械压缩的方法减少蒸汽消耗，降低能耗，清水
27、回收率92%左右。u膜蒸馏膜蒸馏：利用工业废热等廉价能源，对无机盐、大分子等不挥发组分的截留率为100%，并可处理高浓度废水，但该工艺处于研究阶段。5.2热浓缩工艺1、多效蒸发、多效蒸发多效蒸发多效蒸发是由单效蒸发组成的系统。将前一蒸发器产生的二次蒸汽引入下一蒸发器作为加热蒸汽，并在下一效蒸发器中冷凝成蒸馏水，如此依次进行。工艺模式工艺模式u顺流工艺流程顺流工艺流程u逆流加料工艺流程逆流加料工艺流程u平衡加料工艺流程平衡加料工艺流程u错流加料工艺流程错流加料工艺流程1kg水/1kg多生蒸汽该蒸发器的操作压力和溶液温度应低于前一蒸发器。抽真空可方便地降低蒸发器的操作压力和溶液温度。多效蒸发可提高
28、生蒸汽的利用率(经济性)，即同样数量生蒸汽可蒸发比单效蒸发器更多水。效数效数单效单效双效双效三效三效四效四效五效五效W/D0.911.752.53.333.7D/W1.10.570.40.30.27后效蒸发室压力较前效低，前效溶液可籍压差流入后效，无需用泵输送；后效溶液沸点较前效低，溶液流入后效时，由于过热而发生自蒸发(闪蒸)，可蒸发更多的溶液。后效溶液浓度较前效大，而沸点又较低，故粘度相对较大，使后效的传热系数较前效为小，在后两效中尤为严重。随着溶液浓度的逐效提高，溶液的温度也不断提高，故各效溶液浓度比较接近，传热系数也大致相同。效间溶液需用泵输送，能量消耗较大。适用于粘度随温度和浓度变化比
29、较大的溶液，但不适用于热敏性物料的蒸发。料液分别加入各效，蒸发后完成液从各效分别排出，各效溶液的流向互相平行。适用于蒸发过程中容易析出结晶的物料(如食盐水在较低浓度下即达到饱和状态而有结晶析出)，可避免在各效间输送含有大量结晶的溶液。错流加料工艺流程优点：优点：各效都是并、逆流流程的结合。流向：流向：省去并流部分的泵送，并可使浓溶液在高温下蒸发浓缩，有利于传热蒸发。5.2热浓缩工艺-MVRMVR（Mechanical Vapor Re-compression）机械蒸汽再压缩，是指将蒸发(蒸馏等)过程的二次蒸汽二次蒸汽(温度低、压力低而无法利用)用压缩机进行压缩，提高其温度、压力，重新作为热源加
30、热需要被蒸发的物料，从而达到循环利用蒸汽的目的，使蒸发过程不需要外加蒸汽；即用少量的电能获得即用少量的电能获得较多的热能，从而减少系统对外界能源的需求的一项高效节能技术。较多的热能，从而减少系统对外界能源的需求的一项高效节能技术。MVRMVR的作用：提高蒸汽的品位，而不创造能量的作用：提高蒸汽的品位，而不创造能量 MVR系统核心流程核心主体预热器：预热器：余热利用及提高进料温度真空系统真空系统：维持整个系统的真空度，从装置中抽出部分不凝气体以及溶液带入的气体，以达到系统稳定的蒸发状态。控制系统：控制系统：PLC或DCS系统。压缩机转速、阀门、流量计、温度、压力的控制调节，以达到自动蒸发、清洗、
31、停机等操作。自动报警，系统自动保护，以保持系统动态平衡。蒸发器：蒸发器：主体设备，包含加热器、分离器、循环泵。主体设备，包含加热器、分离器、循环泵。压缩机系统：压缩机系统：核心设备，压缩二次蒸汽提供蒸发热源，提高二次蒸汽的热核心设备，压缩二次蒸汽提供蒸发热源，提高二次蒸汽的热焓。焓。MVR系统组成MVR应用领域非常广泛 饮料工业（牛奶、果汁、乳清、糖溶液的蒸发浓缩）食品、添加剂工业（味精、大豆、蛋白质乳液蒸发浓缩）制药及生物工程（中药、维生素，氨基酸、柠檬酸等）化学工业（蒸发浓缩、结晶、分离提纯）废水处理（含盐废水、含重金属废水等）制盐工业、海水淡化 MVR及其应用领域蒸发浓缩（结晶）、蒸馏M
32、VR的优势 节能降耗5 5 吨吨/小时蒸发量运行成本比较（浓缩分离系统）小时蒸发量运行成本比较（浓缩分离系统）MVRMVR降膜蒸发降膜蒸发传统传统双效双效降膜蒸发降膜蒸发设备投入设备投入350350万元万元120120万元万元设备折旧设备折旧1010年年3535万万/年年1010年年1212万万/年年设备能耗设备能耗主电机、循环主电机、循环泵、真空泵等泵、真空泵等1 14 40KW/h0KW/h主电机、循环主电机、循环泵、真空泵、泵、真空泵、凝水泵凝水泵35KW/h35KW/h小时运行成本小时运行成本120120千瓦千瓦*0.80.8元元/千瓦时千瓦时=9696 元元/小时小时5 5吨吨*0.
33、70.7吨蒸汽吨蒸汽/吨水吨水*200200元元/吨汽吨汽+35+35千瓦千瓦*0.80.8元元/千瓦时千瓦时=728=728元元/小时小时日运行成本日运行成本9696元元*2424小时小时=23042304元元/天天728728元元/小时小时*2424小时小时=1747217472元元/天天年运行成本年运行成本23042304元元*300300天天=69.169.1万元万元/年年1747217472元元/天天*300300天天/年年=524.1524.1万元万元/年年年运行总成本年运行总成本69.1+35=69.1+35=104.1104.1万元万元/年年524.1+12=524.1+12=
34、536.1536.1万元万元/年年MVR比双效蒸发一次多投入：350-120=230万元但每年节省：536.1-104.1=432万元 即采用MVR蒸发系统相比双效蒸发系统，350/432=0.81年，即只需运行10个月即可收回多投入成本。工作时间：24 小时/天 300 天/年 电价：0.8 0.8 RMB/KWh 蒸汽价：200 200 RMB/TMVR与双蒸发工艺比较MVR蒸发器机械压缩蒸发(MVR)常见蒸发器lMVR降膜蒸发器lMVR强制循环蒸发器 lMVR蒸发OSLO结晶器 lMVR蒸发DTB结晶器 MVR蒸发器MVRMVR降膜蒸发器降膜蒸发器物料原液从换热器上管箱加入，经过布液器把
35、物料分配到每根换热管内，并且沿着换热管内壁形成均匀的液体膜，管内液体膜在向下流的过程中被壳程的加热蒸汽加热，边向下流动边沸腾并进行蒸发。到换热管底端物料变成浓缩液和二次蒸汽。特点：特点：1、换热效率高2、占地面积小3、物料停留的时间短，不易引起物料变质4、适用于较高粘度的物料应用范围：应用范围：降膜蒸发器适用于MVR蒸发结晶过程预浓缩工序，可以蒸发粘度较大的物料，尤其适用于热敏性物料，但不适用处理有结晶的物料。MVR蒸发器MVRMVR强制循环蒸发器强制循环蒸发器强制循环蒸发器由蒸发分离器、换热器和强制循环泵组成。物料在换热器的换热管内被换热管外的蒸汽加热温度升高。在循环泵作用下物料上升到蒸发分
36、离器中，在蒸发分离器内由于物料静压下降使物料发生蒸发。特点：特点：1、传热系数低2、换热表面不易形成结垢或结晶应用范围：应用范围：适用于易结垢、产生结晶、高粘度物料蒸发浓缩或蒸发结晶过程。MVR蒸发器MVRMVR蒸发蒸发OSLOOSLO结晶器结晶器OSLO蒸发结晶器由OSLO蒸发器、换热器和强制循环泵组成。物料在换热器的换热管内被换热管外的蒸汽加热温度升高。在循环泵作用下物料上升到OSLO蒸发结晶器中，在OSLO蒸发结晶器内由于物料静压下降使物料发生蒸发。特点：特点：1、结晶粒度大，粒度均匀 2、设备体积大，成本高 应用范围：应用范围：适用于要求结晶粒度较大的物料生产 MVR蒸发器MVRMVR
37、蒸发蒸发DTBDTB结晶器结晶器DTB型结晶器是一种典型的晶浆内循环结晶器。由于在结晶器设置内导流筒，形成了循环通道，使晶浆具有良好的混合条件，在蒸发结晶中能迅速消除过饱和度，能使溶液的过饱和度处于比较低的水平。特点：特点：生产强度高，结晶颗粒较大，性能稳定。应用范围：应用范围：适用于结晶粒度较大、生产强度较高的物料生产 蒸发结晶高盐溶液中的盐分结晶析出，产物主要是盐类和有机物。焚烧把浓缩液放进焚烧炉焚烧，产生以盐类为主的残渣。冲灰将浓缩液送煤场喷洒或锅炉冲渣，盐分和有机物最终成为灰渣。自然蒸发需要足够大的池塘，蒸发后盐分留在池底。深井灌注（现在禁用此法）通过深井将污染物注入地下多孔的岩石或土
38、壤中的污染物处置技术。5.3高盐浓液处理废水进口5.4高含盐废水处理的问题1、技术缺陷膜分离技术1)浓缩倍数不高2)污物易堵塞膜，降低水流量和质量3)高盐分对设备易造成腐蚀热浓缩工艺1）氯离子腐蚀设备2）钙镁离子结垢堵塞3）设备庞大，能耗较高5.4高含盐废水处理的问题2、经济方面l膜分离技术处理废水，降低膜的使用寿命，增加运行成本l热浓缩工艺需要消耗大量蒸汽，能耗高5.4高含盐废水处理的问题3、环境方面高盐量处理的最后一环浓液处理，只是把溶解在废水中的污物浓缩出来，以固体形式输出，把污染物从一种形态转变为另一种形态，不可能彻底消灭污染物。虽然可以降低对地表水环境的污染，但若处置不当，很可能会引
39、发二次污染。6 煤化工废水回用循环水近零排放技术技术背景l近年来，随着我国经济发展和环境保护矛盾日益突出，很多环境敏感的地区都要求工业废水零排放。l工业用水占全部用水量的80%，而工业循环水的耗水量占了工业用水的75%。l废水排放量大，且难以处理。l国内大多数企业零排放方案：膜法-多效分离-结晶,存在技术、经济、环境等方面的制约因素。6.1 6.1 目前节水方案目前节水方案废水排放量大、难以处理是煤化工废水达标排放的一大难题。并且随着我国经济发展和环境保护矛盾日益突出，很多环境敏感的地区都要求工业废水零排放。因此，煤化工废水零排放是当今发展的必然趋势，下面介绍目前几种近零排放方案。(一)提高浓
40、缩倍数56倍，循环水系统可近似达到不排污，称为近零排污方案1（山东铁雄新沙能源有限公司）。浓缩倍率N补水量m3/h节水率%排污量m3/h减排率%110000098900222197.7911098.89316698.345599.44414798.533799.62513898.622899.72613298.682299.78712898.721899.82(二)浓缩倍数达到56也存在少量排污，将循环冷却水排污水经过处理作为冷却水的补充水回用至循环水系统中，即循环水零排污，称为近零排污方案2。(三)就整个生产企业而言，将工业废水经过生化处理，再经过深度处理回用至循环水系统中，称为近零排污方案
41、3，是目前专家研究、工业普遍采用的零排污方案（陕西延长中煤榆林能源化工有限公司）。将工业废水经过简单处理甚至不处理，回用至循环水系统中，循环水系统除检修、旁滤反冲洗水外排至污水处理系统进行简单处理后回用，其他时间不再排污，是最佳经济运行方法，使企业实现真正意义上的零排污，称为近零排污方案4，是目前刚兴起的近零排污方案。本方案技术优越性1.传统膜法多效蒸发结晶分离工艺，在运行期间需要经常性清洗维护，后期维护费用高。2.蒸发处理需要消耗大量的蒸汽，处理费用高。3.设备投资费用高，固废处理费用高。传统工艺特点1.因地制宜，采用现有的循环水系统，通过循环水系统的蒸发浓缩，无需能耗。2.通过药剂直接投加
42、，处理费用低。3.不需要进行污水处理，方案运行成本低。近零排污技术特点6.2 污水回用循环水系统近零排污整体解决方案u 废水经简单处理后回用于循环水系统不排污或少排污，使用近零排污整体解决方案保证循环水系统设备长期运行不结垢、不腐蚀，实现企业废水低成本的近零排污：利用企业原有的污水处理系统进行污水简处理后作为补水补入开式循环水系统，在凉水塔处连续换热蒸发进行近零排污运行，利用特制的水处理药剂抑制系统的强结垢、腐蚀、菌藻滋生、粘泥沉积趋势，利用开式循环水系统进行好氧、厌氧、加热催化降低COD、BOD、氨氮、油含量等，利用旁滤设备、沉降设备进行循环水悬浮物的控制。循环水系统适量的排污水又进入污水处
43、理系统，根据污水特点选择投加絮凝剂、降钙剂、硫酸根去除剂、pH值调节剂等水处理药剂，处理后污水再补入循环水系统，形成一个水蒸气挥发、固液分离的闭环运行，实现了污水回用循环水系统的近零排污。u 污水回用循环水系统工艺流程图废水废水冷水池冷水池换热器换热器热水池热水池浊度处浊度处理装置理装置水渣水渣过滤泵过滤泵循环循环 泵泵冷却塔冷却塔沉淀池或沉淀池或压滤机压滤机水泵水泵循环循环 泵泵澄清水澄清水过滤水过滤水反洗水反洗水1 （1）废水中的重金属离子本来是腐蚀性因素，但是被近零排污缓蚀阻垢剂络合后却能在设备表面沉积预膜。金属离子膜可抵御循环水中高Cl-、高SO42-的腐蚀。u 污水回用循环水系统原理
44、药剂投加前碳钢金属表面粗糙 药剂投加后碳钢金属表面光滑药剂投加前铜金属表面粗糙 药剂投加后铜金属表面光滑药剂投加前不锈钢金属表面粗糙 药剂投加后不锈钢金属表面光滑 2 （2）循环水系统零排污情况下，溶解性结垢物质达到超饱和状态时会析出成垢。但是，近零排污缓蚀阻垢剂作用于结垢物质的析出过程，并改变其晶体形态，使之成为水渣，因而循环水系统可长期不结垢。u 污水回用循环水系统原理结晶及晶格畸变过程示意图药剂投加前晶格排列有序 药剂投加后晶格扭曲松软污水回用循环水系统原理 3 （3）循环水系统近零排污情况下，近零排污缓蚀阻垢剂吸附小晶体和悬浮物表面形成双电层，改变了颗粒表面原来的电荷状况，在静电作用下
45、，颗粒相互排斥、这样避免了颗粒碰撞后长大沉积，并将无机盐微晶及悬浮微粒分散在水中，因而循环水系统换热设备可避免黏泥的附着沉积。颗粒相互排斥示意图1、微晶颗粒 2、近零排污缓蚀阻垢剂 3、被分散在水中的微晶颗粒颗粒相互排斥示意图 4 （4）废水中的有机物和氨氮是菌藻生长的丰富营养物质，但是，循环水中的高含盐量又抑制了菌藻的疯长，有机物和氨氮在被细菌吸收的同时得到降解。（5）废水中所含油和碱成分在通过换热器升温时，可发生皂化反应，产生肥皂效应，可以去除系统中的油污和泥垢。u 污水回用循环水系统原理6 （6）结垢物质析出后生成的水渣和COD、BOD降解后生成的无机物，共同提高了循环水的浊度。利用循环
46、水系统的旁滤装置（浊度处理装置）过滤出系统。u 污水回用循环水系统原理技术特点及优势1、设备投资或改造费用较低。由于该技术是利用企业已有的循环水系统处理工业废水，原有的废水处理设施不需要做大的改动都能利用，原来循环水系统的加药装置不做变动完全可以使用。2、该技术使用简单、应用领域广泛。只要企业有开式循环冷却水系统就可以采用该技术对企业的废水进行处理。可以广泛应用于焦化废水、反渗透浓水、脱硫废水、蒸氨废水等各种工业领域，并可经济的实现企业废水近零排污。3、该技术处理方式简单，保证循环水系统稳定运行。化工废水的水质是多种多样的，按照常规的处理工艺需要采取不同的处理工艺进行处理，如此会造成处理工艺复
47、杂，设备投资和运行费用加大。而采用污水回用循环水系统近零排污技术，处理方式简单，可根据废水的水量及补充水水量，按照比例进行混合后开展静态、动态模拟试验，筛选出性能优秀的药剂。实际使用时，只需要将所有废水按照比例排入混合池进行充分混合后就可以作为循环水的补充水使用，再按照比例加入近零排污系列药剂就可以加入循环水系统，如此可以保证循环水系统长期不结垢、不腐蚀。技术特点及优势 4、该技术不仅能够实现工业废水的零排污，防止废水超标排放导致的环保风险，且还可以实现废水的再利用，提高水资源的利用率。5、采用该技术可为企业实现显著经济效益。一是大幅度降低废水处理费用开支；二是减少水资源使用量节约水费开支；三
48、是完全避免废水排放节约排污费开支。技术特点及优势项目名称污水回用循环水系统近零排污企业介绍 山东潍焦集团薛城能源有限公司，现已形成年生产焦炭260万吨、焦油14.7万吨、粗苯3.7万吨、硫酸铵4.2万吨、发电2.6亿kwh、煤气5.5亿立方、LNG15万吨的能力。产品名称近零排污缓蚀阻垢剂、近零排杀菌灭藻剂、近零排污杀菌剥离剂规格和型号SGR-0901、SGR-0904、SGR-0903系统参数循环水量：9000m3/h保有水量：2500m3补充水量：800-1440m3/天设备材质：碳钢、铜、不锈钢补水：中水、南水北调水6.3 污水回用循环水系统近零排污案例A山东潍焦集团薛城能源有限公司u
49、近零排污絮凝沉降合同、技术协议u 评价报告u 直接经济效益计算 1、使用常规水处理共计405.2万元，包括以下费用：（1）循环水系统新鲜水补水水费：一年运行补水量约21.9104m3水5.0元/m3水=109.5万元。（2）一年外排污水费用（开发区污水处理厂收费）：一年污水外排量（回用水量）约21.9104m3水13.0元/m3水=284.7万元。（3）一年水处理药剂费用：约11万元。2、污水回用循环水系统近近零排污处理费用共计约160万元，包括以下费用：（1）采用简单处理的污水做补充水=0万元。（2）第一年循环水系统增加浊度处理装置费用：约60万元。（3）一年污水回用循环水系统水处理药剂费用
50、：约100万元。3、效益对比：（1）第一年能节省资金245.2万元，效益收益为60.51%；（2）从第二年开始每年节省资金305.2万元，效益收益为75.32%。（3）产生的环境效益、社会效益无可估量！B邹平福明焦化有限公司邹平福明焦化有限公司业绩表及采购合同业绩表及采购合同项目名称污水回用循环水系统近零排污项目概况 邹平福明焦化有限公司位于山东省滨州市邹平县明集镇工业园，经营范围为加工焦炭及副产品（仅限煤气、煤焦油、粗苯）、煤炭销售。我公司从2017年12月年开始承包粗苯、制冷循环水系统的近零排污保运承包工作。产品名称近零排污缓蚀阻垢剂、近零排污杀菌灭藻剂、近零排污杀菌剥离剂、水质稳定剂规格
