某煤电一体化项目废水零排放处理系统工艺的确定

材料，使其适于大规模工业化生产。孔的尺寸也是个重要因素，小到最小的细菌和病毒都无法通过，才能保证水的纯净。

某煤电一体化项目废水零排放处理系統纳滤工艺后续采用反渗透+高压卷式反渗透工艺。反渗透设备设2套，每套出力72m3/h，一运一备，回收率≥70%;反渗透系统的膜通量不高于16lmh，选用抗污染聚酰胺复合膜。高压卷式反渗透装置为2套，一运一备，每套出力15m3/h，回收率≥50%。

通过纳滤+反渗透+高压卷式反渗透系统的处理，将高盐废水浓缩减量至15m3/h进入后续蒸发结晶工艺。

3.3蒸发结晶工艺

3.3.1蒸发结晶工艺的对比与确定

经膜浓缩处理后产生的浓水含盐量比较高，在6-8万mg/L，主要以氯化钠为主，则需要对该浓水进行蒸发结晶处理，方可实现零排放。目前，国内主要有低温多效（MED）、机械压缩再循环（MVR）两种蒸发方式，其特点对比如下：

项目 低温多效蒸发（MED） 机械压缩再循环蒸发（MVR）

适用范围 可蒸发浓度较高的溶液，对于粘度较大的物料也能适用，但不适合易结垢物料。 可蒸发浓度较高的溶液，对于粘度较大的物料也能适用，但不适合易结垢物料。

特点 热利用率高，传热系数大，蒸发速度快，物料可以浓缩到较高的浓度。消耗蒸汽 热利用率高，传热系数大，蒸发速度快，物料可以浓缩到较高的浓度。消耗电能

运行可靠性 较稳定，管束有结垢，平均半年需清洗一次 较稳定，管束结垢少，平均半年到一年需清洗一次

上述蒸发结晶方式在废水零排放项目中均有应用案例，结合目前投运业绩以及运行成本等考虑，某煤电一体化项目采用综合能耗更占一定优势的机械压缩再循环蒸发（MVR）技术。

3.3.2蒸发结晶设计原理基础

MVR蒸发结晶的设计原理是浓盐废水进入MVR蒸发结晶系统时，当浓盐废水温度达到沸点时溶剂开始蒸发，浓盐废水不断浓缩，当废水浓缩至饱和溶液后，溶质以盐的形式结晶出来，因此，浓盐废水的溶解度和沸点是MVR蒸发结晶的关键。根据提供的水样参数可知，废水中的主要物质是氯化钠，氯化钠的溶解度随着温度变化波动不明显[1]，而氯化钠溶液中质量分数与沸点的关系如图所示。

3.3.3蒸发结晶工艺

原水浓缩后的高盐水作为原液进入原液槽，在进料泵加压后经过预热进入蒸发结晶单元，结晶器的液位计控制调节原料进料阀门，从而控制物料的进料量。结晶器内物料在设定的温度下蒸发，物料温度及蒸发温度由压缩机的设定值确定，可在一定范围内调节。结晶、干燥流程如图所示。

物料在循环泵的推动下经加热器加热，沿结晶器中心管上升，在液面表面蒸发，产生最大过饱和度，由于同时有大量的晶粒存在，使过饱和度消耗在晶粒生长上，避免了自发形成晶核。结晶器中设有密度检测仪，当物料的密度达到设定值时，晶浆泵开始将晶浆送至离心分离单元。结晶器内部设有高效捕沫器，可以提高汽液分离效率，降低雾沫夹带对冷凝水的污染以及对蒸汽压缩机的腐蚀。经过多次的循环蒸发、去沫、汽液分离后，水分被蒸出去，盐水中氯化钠的质量分数不断提升，当盐含量自动检测系统检测到母液中氯化钠的质量分数达到设定值时，蒸发系统进入稳定工作状态。

溶液中的氯化钠达到过饱和状态开始连续结晶析出，当固液比达到设定值时，晶浆混合物通过排料泵送至旋流器进行体外浓缩，清液回流至原料液罐，浓缩液进入晶浆罐，晶浆罐浓浆进入离心机进行脱水，离心后的母液回流至原料液罐，湿氯化钠晶体进入干燥系统，将含水率降至0.5%，最终得到产品纯度达97.5%的氯化钠结晶盐。

蒸发结晶器中产生的二次蒸汽进入蒸汽压缩机加压升温后继续进入蒸发器中为废水加热，在蒸发器中发生相变，释放能量后转为冷凝水。

蒸汽压缩机系统采用强制循环蒸发结晶工艺，系统运行过程中，母液随运行时间的增加被不断浓缩，母液中的杂质含量升高，同时沸点也随之升高。为保持蒸发量不变，必须提高压缩机温升。为保证系统正常稳定运行，該系统选用温升适应范围更宽的罗茨式压缩机。罗茨式压缩机为容积式压缩机，温升可调范围宽，适用于蒸汽量较小且需要较高温升的场合，单台压缩机即可实现温升16℃以上。相对于多级串联实现温升达到设计要求的离心式压缩机，单级罗茨式压缩机效率更高、更节能。

二次蒸汽经压缩后进入蒸发器的加热器管程并发生相变，释放热量后转变为冷凝水。

蒸发器换热产生的冷凝水进入冷凝水罐收集，与原料液换热后，进入冷凝水回收系统。

4 结论

通过工艺方案的比较选型和确定，某煤电一体化项目废水零排放处理主要工艺流程如下：

联合使用膜浓缩减量和MVR蒸发结晶工艺，高盐废水中的水以冷凝液的形式被最大限度回用，溶解盐被分质结晶，得到纯度为97.5%的工业精制二级盐，实现资源化利用。某煤电一体化项目废水零排放项目实施后，节水效果显著，即节约了水资源，又保护了环境，保证某煤电一体化项目长期、安全、经济地运行，有显著的社会效益和经济效益。

参考文献：

[1]席华.氯化钠溶液物性关系式[J].天津轻工业学院学报，1997（2）：72-74

（作者单位：内蒙古国电建投内蒙古能源有限公司）

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