大唐克旗廢水處理項目高濃度含鹽污水(濃鹽水系統)采用三效真空強制循環(huán)蒸發(fā)結晶技術(shù)，即多效蒸發(fā)技術(shù)。該技術(shù)從國內制鹽行業(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(guò)三效蒸發(fā)裝置進(jìn)行蒸發(fā)結晶，產(chǎn)水去化工區全廠(chǎng)凝結水裝置精處理回收利用，濃縮結晶液經(jīng)離心機分離后，鹽泥作固廢處理。多效蒸發(fā)裝置是實(shí)現公司污水“零排放”和系統鹽平衡的重要環(huán)節和關(guān)鍵控制裝置。

　　1、多效蒸發(fā)技術(shù)

　　蒸發(fā)就是指通過(guò)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(jìn)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(guò)脫鹽形成固體。蒸發(fā)操作的目的是將固體和液體進(jìn)行分離，本質(zhì)是熱量更換與傳遞。

　　多效蒸發(fā)是根據蒸汽溫度隨壓強降低而降低和只要有溫度差存在，就會(huì )有熱量傳遞發(fā)生的原理，只要有一個(gè)加熱器內溶液沸點(diǎn)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(shí)現方法是：降低該加熱器溶液的壓強(即降低了沸點(diǎn))。在多效蒸發(fā)過(guò)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(diǎn)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第一個(gè)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(guò)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(guò)程中產(chǎn)生的高含鹽水采取先進(jìn)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(mǎn)足無(wú)污水排放環(huán)保要求。

　　大唐克旗濃鹽水蒸發(fā)系統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，吸收蒸汽潛熱，自身蒸發(fā)、結晶，產(chǎn)生的二次蒸汽冷凝，冷凝水送化工區凝結水精處理崗位;其結晶物由過(guò)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(guò)蒸發(fā)預處理處理后，物料通過(guò)一、三效預熱器預熱后進(jìn)入到各效蒸發(fā)器，其中一效蒸發(fā)器通過(guò)生蒸汽加熱后進(jìn)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(jìn)入三效加熱室，三效蒸發(fā)器通過(guò)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(guò)程中，部分晶體析出形成一定的固/液比，濃縮液通過(guò)軸流泵、上下循環(huán)管進(jìn)行循環(huán)，避免結晶物粘在加熱室管束的內側上，各效通過(guò)轉料管將濃縮液轉入到尾效。尾效過(guò)熱的飽和料液通過(guò)排料泵送至離心機進(jìn)行離心脫鹽。產(chǎn)生的濾液通過(guò)濾液桶回收至蒸發(fā)調節池繼續蒸發(fā)。各效產(chǎn)生的蒸汽冷卻液收集后進(jìn)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(lái)，實(shí)際進(jìn)水量60~100m3/h，產(chǎn)鹽1~2t/h，較比設計值偏低。其進(jìn)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(jìn)水水質(zhì)指標及其他工況因素影響均超出設計值。通過(guò)嚴控來(lái)水水質(zhì)指標，優(yōu)化運行方式、三效倒料、排放系統母液等措施，改善了運行工況，降低了進(jìn)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(mǎn)足了公司水平衡相關(guān)水質(zhì)要求。具體進(jìn)水水質(zhì)指標、出水水質(zhì)指標、鹽泥相關(guān)指標見(jiàn)表1、表2、表3。

　　大唐克旗項目將制鹽行業(yè)蒸發(fā)―結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(xiàn)及蒸發(fā)塘的維護運行費用，真正實(shí)現“零”排放。且蒸發(fā)結晶裝置利用生產(chǎn)低壓蒸汽進(jìn)行結晶，處理成本大大下降。在該系統出現故障時(shí)，利用蒸發(fā)調節池可將濃鹽水混合后，再由濃鹽水輸送系統送蒸發(fā)塘自然蒸發(fā)，避免由于結晶裝置故障造成系統停滯。

　　4、存在問(wèn)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，總結了多效蒸發(fā)裝置在設計、施工、運行管理各階段存在的問(wèn)題、寶貴經(jīng)驗和優(yōu)化建議：

　　4.1 來(lái)水水質(zhì)成分復雜蒸發(fā)裝置來(lái)水為前端膜處理系統的濃水，當前系統處理水質(zhì)不能滿(mǎn)足設計值時(shí)，會(huì )使系統受到?jīng)_擊。另外因膜裝置加藥種類(lèi)數量較多，增加了蒸發(fā)系統含鹽量;當膜污堵嚴重時(shí)，化學(xué)清洗時(shí)還需添加表面活性劑，對蒸發(fā)系統影響較大。建議前端處理系統嚴控水質(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)系統運行不穩定的主要因素。

　　4.2 開(kāi)車(chē)初期出泡沫

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

　　4.3 差壓液位計不準

　　蒸發(fā)裝置來(lái)水為前端膜處理系統的濃水，由于水質(zhì)指標波動(dòng)，造成濃鹽水密度隨時(shí)在變化，蒸發(fā)罐內液位指示經(jīng)常出現“漂移”、現場(chǎng)指示與DCS上數據不一致現象，而液位是蒸發(fā)系統的關(guān)鍵控制參數?？似旃就ㄟ^(guò)技改增設了射燈視鏡觀(guān)看蒸發(fā)沸騰狀況，效果較好。

　　4.4 低壓蒸汽波動(dòng)

　　總管低壓蒸汽壓力易波動(dòng)，蒸汽溫度易過(guò)熱;崗位應穩定低壓蒸汽管網(wǎng)蒸汽壓力，加強對蒸發(fā)罐差壓變送器的監測，穩定好罐內液位，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)罐內濃鹽水沸騰激烈等原因，二次蒸汽霧?i夾帶嚴重。嚴重時(shí)發(fā)生飛料問(wèn)題，易造成蒸發(fā)裝置產(chǎn)品水電導率超標嚴重。實(shí)際運行過(guò)程中，通過(guò)提高現場(chǎng)操作人員技術(shù)水平、及時(shí)采取應急預案，將產(chǎn)水切回到調節池。此問(wèn)題是蒸發(fā)系統穩定運行的難點(diǎn)。探尋蒸發(fā)系統進(jìn)水和濃縮液中有機物的去除方案、泡沫控制方案，加強進(jìn)水水質(zhì)和產(chǎn)鹽成分的監測，提高除沫器效率，解決或減輕“飛料”和霧沫夾帶問(wèn)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(huì )下降，如果蒸發(fā)母液排放沒(méi)有去處，長(cháng)周期運行造成COD累積，使多效蒸發(fā)系統無(wú)法正常運行，降低多效蒸發(fā)負荷，進(jìn)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(méi)有成型的工藝，尚處于研究階段，去危廢填埋場(chǎng)填埋，成本較高?？似炜疾旄浇嚓P(guān)單位，成本約3000元/t，此問(wèn)題在將來(lái)會(huì )是環(huán)保焦點(diǎn)問(wèn)題。

　　4.8 加熱室結垢、堵塞

　　多效蒸發(fā)裝置運行末端因加熱室結垢、堵塞問(wèn)題停車(chē)進(jìn)行清洗，應嚴控水質(zhì)指標，尤其進(jìn)水鈣離子、鎂離子含量高于設計值時(shí)，易造成蒸發(fā)系統結垢。應根據進(jìn)水水質(zhì)條件，調整蒸發(fā)系統加藥設施運行工況，以降低水體結垢傾向

　　4.9 蒸發(fā)母液排放

　　多效蒸發(fā)裝置運行過(guò)程中，將會(huì )造成系統COD累積，使多效蒸發(fā)產(chǎn)水、系統濃鹽水及產(chǎn)品鹽COD含量增高，雖然現在還不能確定多效蒸發(fā)系統可以承受多高的COD含量，但蒸發(fā)母液累計經(jīng)常出現“飛料”現象，而且蒸發(fā)器霧沫夾帶及結垢也比較嚴重，產(chǎn)水進(jìn)入濁循環(huán)系統造成系統含鹽量、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(guò)多效蒸發(fā)裝置多個(gè)周期運行摸索，克旗公司蒸發(fā)裝置不投加晶種進(jìn)行開(kāi)車(chē)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(wèn)題，是蒸發(fā)運行長(cháng)期摸索研究的問(wèn)題。

　　4.11 設計、施工方面的相關(guān)問(wèn)題

　　蒸發(fā)裝置設計、施工時(shí)，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(shí)，要考慮濃鹽水管線(xiàn)的防腐、脫鹽管線(xiàn)設置等問(wèn)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(wèn)題值得去研究。

　　4.13 離心機選型

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

　　5、結論與討論

　　(1)大唐克旗碎煤加壓氣化廢水經(jīng)過(guò)有機污水處理、中水回用、高鹽水膜濃縮、多效蒸發(fā)結晶裝置逐級處理，所產(chǎn)清水全部回用，廢水無(wú)外排，產(chǎn)生污泥和鹽泥通過(guò)汽車(chē)運輸至填埋場(chǎng)進(jìn)行填埋處理，真正實(shí)現了煤化工廢水的零排放;

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

　　(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是首創(chuàng )，在節能、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(mǎn)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(shí)際運行過(guò)程中還存在著(zhù)許多問(wèn)題，比如加熱室結垢堵塞、蒸發(fā)母液排放、物料夾帶、飛料、結晶鹽的資源化利用等相關(guān)問(wèn)題還需不斷進(jìn)行探索總結和優(yōu)化工藝，保持各環(huán)節的運行工況，從而保證整個(gè)零排放系統安全、穩定、長(cháng)時(shí)間的運行。(來(lái)源：內蒙古大唐國際克什克騰煤制天然氣有限責任公司)