高含盐废水领域专项环保技术
日期:2015-05-15

自贡市轻工业设计研究院有限责任公司

高含盐废水领域专项环保技术介绍

盐废水是指含有高浓度溶解性无机盐的废水(总含盐质量分数达到1%及以上的废水),主要来自化工厂及石油和天然气、页岩气、煤炭采集加工、海水淡化等领域,同时伴有包括盐、油、有机重金属和放射性物质,去除含盐污水中的有机污染物对环境造成的影响至关重要。采用生物法进行处理,高浓度的盐类物质对微生物具有抑制作用,采用物化法处理,投资大,运行费用高,且难以达到预期的净化效果。采用强制蒸发脱盐法对此类废水进行处理,可以达到分离盐类获取产品,也可以获得好的水质,是目前国内外采用的主要技术途径。

 高含盐废水中的有机物根据生产过程不同,所含有机物的种类及化学性质差异较大,但所含盐类物质多为Cl-SO42-Na+Ca2+等。虽然这些离子都是微生物生长所必需的营养元素,在微生物的生长过程中起着促进酶反应,维持膜平衡和调节渗透压的重要作用。但是若这些离子浓度过高,会对微生物产生抑制和毒害作用,主要表现:盐浓度高、渗透压高、微生物细胞脱水引起细胞原生质分离;盐析作用使脱氢酶活性降低;氯离子高对细菌有毒害作用;盐浓度高,废水的密度增加,活性污泥易上浮流失,严重影响生物处理系统的净化效果。

自贡市轻工业设计研究院是盐行业唯一的甲级设计院,长期致力于制盐关键技术的研究。围绕国家产业调整及转变增长方式的发展趋势,自贡市轻工业设计研究院把蒸发、浓缩、结晶关键核心技术应用到废水处理领域,突破了高含盐废水处理技术难题,研究开发出蒸发脱盐法处理工艺及相关装备,拥有多项专利技术。

第一部分  关键核心技术

一、蒸发技术

蒸发技术作为一种热分离技术,原理是浓缩或分离液体溶液、悬浮液和乳浊液。通常情况下,客户所需的最终产品是一种可泵送的浓缩液或固体结晶;有时蒸发是为了回收溶剂而将易挥发组分蒸出去;有时是两者都需要。在这些工艺中,产品品质始终保持不变。同时,可根据原料、能源及产品要求情况,开发出与之相匹配的多效蒸发技术、MVR蒸发技术等。在多效蒸发装置的能耗成本中以耗汽为主、耗电次之,在MVR蒸发装置的能耗成本中以耗为电主、耗汽次之。

二、多效蒸发技术

蒸发可以在常压、正压或减压(真空)下进行,无论其方法如何,从溶液中蒸发出1kg水,所消耗的加热蒸汽都大于1kg,为了减少热能消耗,降低运行成本,充分利用二次蒸汽热能(如压力为120KPa的饱和水蒸气,冷凝时可以释放出热量2246.8KJ/kg),应尽量增加二次蒸汽的利用次数。在多效蒸发装置中,加大首效加热蒸汽压力和降低末效二次蒸汽压力,都可以增加其利用次数。通常,还可根据原料、能源及产品要求的不同,选用单效、双效、三效、四效、五效或者六效。

多效蒸发装置简易流程

三、MVR蒸发技术

MVRMechanical Vapor Recompressor---机械蒸汽再加压)是将低温位的蒸汽经压缩机压缩,提高温度与压力,增加热焓,然后进入换热器冷凝,充分利用蒸汽的潜热,减少对外界能源需求的一项节能技术。从理论上来看,使用MVR蒸发系统比传统蒸发系统可节省80%以上热源,节省90%以上冷凝水。

MVR废水治理系统采用将蒸发室产生的二次蒸汽经压缩机加压后返回加热室,作为加热蒸汽循环利用。

为保护压缩机安全运行且不被腐蚀,二次蒸汽离开蒸发室后,必须除沫、洗涤才能进入压缩机进行压缩。

由外电驱动二次蒸汽压缩机,做很少的功就可以使大量低能级二次蒸汽变成高能级的加热蒸汽加以重复利用,使二次蒸汽不被冷凝而把热量带走。

为了使系统能够更加平稳的操作、运行及结晶控制,产出合格的工业盐产品,自贡市轻工业设计研究院开发出了“石膏晶种法”防垢技术和带分离、淘洗专利技术的结晶分离器。

为获取达到一定标准要求的水产品(如《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级、《农田灌溉水质标准》GB 5084-2005等),对结晶分离器进行了优化设计,研发出了具有捕沫功能的蒸发器(专利号:ZL 2009 2 0316931.7)。

为了获取工业级的盐产品,对结晶分离器进行了优化设计,研发出具有特殊结构、能达到淘洗分离效果的盐腿(专利号ZL 2009 2 0316932.1

第二部分  二○一四年主要业绩

一、工程项目

1、中石化川西气田高氯废水无害化处理二期工程

1)工程简述:

川西气田高氯废水低温蒸馏处理站二期建设项目由我院独立设计、成套设备装置采购、安装、调试完成。工程主体设备投资4000万元,设计处理能力为600m3/d,采用真空蒸发结晶分离技术和四效蒸发罐组合方式,处理后水质达到了农业灌溉水要求,盐质达到工业盐标准,使天然气开采废水处理实现“零排放”,成功打造天然气开采废水综合治理示范工程,20146月投入运行。

工程项目全景图

项目现场

施工现场

2)主要技术指标

1、原水水质对比

 项目 

单位

PH

Cl

Ca2+

Mg2+

NH4-H

COD

设计

mg/L

66200

3807

1033

1107

运行

mg/L 

6.73

73769

4656

688

122

1812

2、外排水水质对比

项目 

单位

PH

氯化物

色度

悬浮物

NH4-H

COD

设计

mg/L

6--9

300

50

70

15

100

运行

mg/L 

8.27

36

12

<19

3、盐产品质量指标对比

  项目 

PH

Ca2+Mg2+

SO42-

NaCL

设计

%

6--9

0.25

0.3

99.1

运行

%

8.29

0.16

0.015

99.37

2、中石油西南分公司安岳气田污水处理项目

1)工程简述:

中石油西南分公司安岳气田污水处理项目由我院成都分院(四川久大制盐工程设计有限公司)与CPE西南分公司合作完成。项目按中石油工程建设的三化标准设计实施,在模块化、撬装化设计和施工中进行了大胆创新。2014625日,项目通过了中石油集团总部(北京)专家组评审验收,标志着我院专有的蒸发技术能够满足环保项目技术要求,在含盐废水领域具有广泛的综合推广价值和应用市场前景。

施工项目现场

2)主要技术指标

处理规模:300m3/d,处理后达到循环水补充水标准。

3、浙江湖州华能长兴电厂“上大压小”废水结晶处理

工程简述

浙江湖州华能长兴电厂“上大压小”工程是中国第一个火电站污水“零”排放处理项目。工程投资5000万,其中蒸发结晶装置由我院总承包,项目采用膜处理加蒸发结晶技术,处理后水质达标排放,可回收无机盐产品,20153月投产运行。

控制室画面

4、中石油安环院低温多效蒸发结晶试验装置

工程简述:

装置主要用于石油、石化污水处理与低温热利用耦合工艺模拟现场试验研究,具备开展多效蒸发技术的动态模拟、效率考察和经济性评价试验功能,装置采用撬装化设计,工艺流程、装置结构参照工程化应用标准和规范,可全面考察多效蒸发技术在石油、石化污水处理中的低温热利用率、淡水回收率等关键性能。该实验装置废水处理能力为1.5 m3/h,主体设备投资约为400万元,建在北京市昌平区中国石油创新基地,预计于201510月投入使用。

二、设计项目

1、土库曼斯坦气田水综合处理项目

1)项目简述:

土库曼斯坦气田水综合处理项目建于2014年,规模为1500m3/d。气田水主要成分为Na+,K+,Ca2+,Cl,我院采用四效蒸发脱氯化钠和氯化钾+浓胆罐脱氯化钙的综合处理技术,实现盐水分离,蒸发出的冷凝水作为锅炉补水,蒸发出的盐作为化雪剂,解决了采用蒸发池自然蒸发带来的占地面积大、蒸发强度低、混盐无法利用的难题。同时可大部分的水作为锅炉补水,一定程度上解决了整个厂区用水问题。

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2)主要技术指标

2、四川和邦草甘膦蒸发、冷冻结晶装置

项目简述:

根据我院中试装置经验,通过蒸发结晶将双甘膦氧化成草甘膦,再冷却草甘膦氧化后母液回收其中有价值物料,既降低了母液量,又产生了良好的经济价值。装置2014年投入运行以来,满足了草甘膦生产装置工艺要求,受到了业主好评。

3、中石油安岳磨西站气田水电渗析及蒸发结晶处理项目

项目简述:

项目采用了我院与中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司联合开发的 “天然气气田开发污水零排放的新型工艺”专利技术.(专利号201310273856)。项目采用生化处理、电渗析处理、蒸发结晶处理相结合的集成处理工艺,通过系统性方案,解决了天然气净化厂各类污水的处理及有效回用,具有适用范围广、处理效果好且稳定、操作简便、污水回用率高、综合能耗低等特点,可实现天然气净化厂污水零排放。由于工艺先进、技术领先、适用面广、可靠性强,且采用撬装化、模块化设计、制作、加工,大大缩短了建设周期和现场焊接量,在天然气净化行业有广泛的推广应用价值,经济效益环境效益和社会效益俱佳。

4、四川汇金化工科技有限公司新建硫酸钙晶须项目

项目简述:

四川汇金化工科技有限公司新建硫酸钙晶须项目位于四川省富顺县晨光工业园区内,总用地面积约53533.28㎡。项目建设分10kt/a硫酸钙晶须及15kt/a高纯氯化钡两大系统。

设计项目是利用工业副产物生产硫酸钙晶须产品,将工艺过程中产生的废盐酸用于酸化毒重石,分离出的钙用于生产硫酸钙晶须,分离出的钡用于副产氯化钡。项目既利用了该地区钙资源丰富特点,通过工艺处理消化了主产品生产中产生的废盐酸,不产生新的污染源,是一个典型的节能降耗、资源综合利用的循环经济项目。

项目严格执行环境保护 “三同时”要求 ,处理后的废气、废水可以达到了四川环境污染物排放标准。

根据氯化钡易溶于水的特性,采用了MVR强制循环蒸发结晶技术,产品生产工艺技术先进,稳定可靠,运行能耗低,以最低的运行成本和最好的解决方案达到蒸发分离效果,降低了生产成本,减轻了环保压力。

5、遂宁赛思科天然气生物脱硫项目污水处理工程

工程简述:

工程是我院首次将“蒸发结晶”技术应用到天然气生物脱硫污水处理领域,创新性地解决了天然气生物脱硫废水的处理难题,是天然气处理过程中的脱硫废水处理的标杆示范工程。

工程处理规模为240m3/d,采用“四效全逆流蒸发结晶技术”,将以前经罐车运送到污水处理厂的含盐废水进行蒸发结晶分离,蒸发水可作为循环水补充水,结晶的盐(芒硝)作为产品进行销售。

三、科研及工艺包开发

1、中石化四川元坝气站采出水零排放项目

工程简述:

元坝气田是中国石化新建的天然气生产基地,总规模年产气34×108 m3,预计日产出污水量600 m3。按《环保法》要求,元坝气田污水必须做到趋零排放。

我院承担了本项目中的科研及低温蒸馏部分的设计任务。针对元坝气田采出水,开展了从脱硫、除硬、除悬浮物,到脱氨、脱盐、脱COD的深度处理成套技术研究,成功开发出天然气开采废水处理达标排放或达标回用的工艺技术路线。目前,元坝气田采出水零排放综合处理关键技术研究项目已经完成了小试、放大试验和中试,元坝气田采出水零排放综合处理工程可研报告(我院低温蒸馏部分工作)已完成并已提交至相关部门审查,下一步即将开展初步设计和施工设计。

说明: wps734

科研人员正在做中试

说明: wps733

中试装置

建设场地踏勘

2、长宁公司压裂返排液除盐处理技术研究项目

项目简述:

项目在对川, 南片区页岩气开采压裂返排液进行广泛调研、分析基础上,开展了除悬浮物、除硬度等预处理研究、除盐及结晶工艺研究、冷凝水质量保证后处理实验研究等工作,成功研究开发出针对川南片区的页岩气开采压裂返排液和气田水处理达标排放的技术路线。压裂返排液经除盐处理后,最终出水水质达到了《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中一级排放标准的要求,结晶盐达到了《工业盐》GB5462-2003指标要求。项目的研究成功,为页岩气开采压裂返排液的处理回用提供了有效可行的技术处理路线,可广泛应用于页岩气开采压裂返排液和生产水的处理回用。

科研项目现场

3、国电都匀福泉电厂烟气脱硫装置废水处理项目

项目简述:

201518,我院完成了国电都匀发电有限公司福泉电厂2×600MW级机组烟气脱硫装置18t/h废水处理项目初步的研究设计工作。国电都匀发电有限公司福泉电厂2×600MW级机组烟气脱硫工程采用有机胺脱硫工艺,通过有机胺对烟气中的SO2进行吸收和解析,解析出的SO2用于制备硫酸。烟气进入吸收塔之前,在预洗涤塔内采用水洗方式将烟气中的粉尘及部分离子去除,洗涤水循环利用,杂质不断富集,需定期排放一定量的废水维持洗涤水中的粉尘及离子浓度。为此,我院开展了除悬浮物、除钙镁等杂质成分预处理研究、脱盐实验研究、冷凝水水质保证研究、结晶固形物无害化处理及工业品品质保证研究等系列实验研究。将原有的废水处理设施调整工艺方案作为废水蒸发结晶系统的预处理单元,再建设一套废水蒸发结晶装置,将浓盐水蒸发固化,既达到废水零排放的目的,同时也将蒸发水回收作循环水使用,固化物硫酸钠可作为工业级产品出售,大幅降低了运行成本。                                

科研取水样现场

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