
近年来,随着焦化废水零排放处理技术的发展和进步,多效蒸发装置在焦化废水深度处理方面得到越来越多的应用。相较于膜处理工艺,多效蒸发工艺具有出水指标优良、运行稳定、设备使用周期长、综合成本低的特点。其产生的蒸馏水水质优良,盐含量低,可直接回用于循环水,蒸发后剩余的固体废盐及浓盐浆可配煤处理。
目前多效蒸发后残留的浓盐浆通常送至煤场用于配煤。热的盐浆在移动过程中,易造成外溢,操作人员存在烫伤的风险。中转槽内的盐浆如不及时转运,盐浆冷却会产生大量的固体沉淀,造成中转槽堵塞。另外,将含有固体的饱和盐浆配煤,无法准确计量配煤量,易造成焦炭质量波动。为了解决此问题,对固液分离设备进行了改造。
1 废盐的性质及组分分析
为了探索废盐固液分离的可行性,对现有废盐的组分进行了分析,分析结果见下表:
组分 | 硫酸钠/% | 氯化钠/% | 钙离子/% | 镁离子/% |
含量 | 30~60 | 30~60 | 约1.5 | 约0.9 |
组分 | COD/% | 硝酸根/% | 氟离子/% | 其他 |
含量 | 约5 | 约0.5 | 0.1~0.2 | 约1.8 |
由上表可以看出,废盐主要成分是硫酸钠和氯化钠,且混有部分污泥、钙、镁等离子,分离前盐浆中固体含量约30%~50%,干燥后的晶体细度>0.1mm,采用离心机能够实现固液相的连续分离。因浓盐浆中含有大量的氯离子,且温度在60℃左右,因此在选择离心机材质时,应选择耐腐蚀的钛材。
2 卧式螺旋离心机的应用
卧式螺旋离心机目前已在水处理、医药、环保等行业得到广泛的应用,其具有适应性好、处理能力大、自动化程度高、安全可靠、耐腐蚀性强、操作环境好等特点。盐浆经进料管进入离心机转鼓后,在主机高速旋转产生的离心力作用下,固体颗粒沉积在转鼓内壁上,与转鼓做相对运动的螺旋叶片连续将沉积在转鼓内壁上的固体颗粒刮下并排出排渣口,分离后的清液经堰板开口流出离心机转鼓。
3 焦化废水浓盐浆处理方案
卧式螺旋离心机可用于焦化废水蒸发装置固液相的分离处理。将浓缩后的焦化废水盐浆先送至稠厚器,边搅拌边用循环水进行间接换热,待浆液温度降至35℃左右后,打开稠厚器底部阀门向卧式螺旋离心机进料。浆液在高速运转的离心机中实现固液分离,分离出的固体通过溜槽落入底部吨包中暂存,便于后期转运。分离出的液相自流入中转槽,定时用泵送至煤场配煤。卧式螺旋离心机采用全密封形式,正面设可封闭的观察清扫口,顶部设尾气收集孔,产生的尾气经管道引至卧式螺旋离心机进料口。
4 实际运行及工艺完善
卧式螺旋离心机投入运行后,实现了焦化废水盐浆的固液分离,抗腐蚀效果好,能够连续稳定运行。固体废盐及液体废水集中处理,现场环境明显改善,劳动强度大大降低,同时消除了高温盐浆运输的安全风险。经过一段时间的运行,发现存在以下问题:受蒸发装置进水COD指标影响,进水COD过高时易造成盐浆分离困难,分离出的固体盐及浓盐浆含泥量增加,固体盐产量下降,蒸发装置能耗升高。受浓盐浆含泥量偏高影响,分离出的浓盐浆无法直接返回蒸发装置进行二次蒸发,否则会出现蒸发器爆沸,造成产水指标异常。
为了解决上述问题,在蒸发装置进水前增加1套板框式压滤装置,该装置作为过滤器使用。离心后的浓盐浆部分返回蒸发装置,与系统进水混合后经压滤机过滤,滤除污泥等影响蒸发的有机物后,返回蒸发装置进行二次蒸发。此操作可明显增加固体盐产量,降低固体盐含泥量及含水量,蒸发装置能耗明显降低。
5 离心机选用及操作注意要点
(1)由于氯离子对普通碳钢及不锈钢设备具有一定的腐蚀性,因此处理焦化废水所选用的离心机建议选用钛材质。稠厚器至离心机盐浆管道应保证足够的高差并极大限度地缩短管线长度,管道上设置清水冲洗阀,每次使用后用清水冲洗,防止堵塞管道。
(2)卧式螺旋离心机每次离心结束后,应在低速下用清水冲洗干净,防止再次启动时螺旋与滤网间卡料造成设备损坏。
(3)夏季稠厚器内物料温度以35℃为宜,冬季可将温度下调至25℃,同时分离出的浓盐浆应避免长时间储存,防止浓盐浆在低温下再次结晶,堵塞后续的管道及输送泵。
(4)盐浆管道应进行适当的保温,否则可能会造成分离出的浓盐浆再次结晶。
6 废盐资源化利用的设想
卧式螺旋离心机可分离出固体废盐,废盐目前常规的处理方式是配煤处理或委托环保公司进行处理。配煤处理会影响焦炭质量指标,尤其是对焦炭Na+指标造成影响。进行危废处理的费用比较高,经济上不合算,因此废盐资源化利用成为较佳选择。
通过焚烧的方式可以消除废盐中含有的有机污染物,通过分盐精制过程实现氯化钠和硫酸钠的分离和提纯,使产出的氯化钠产品满足T/CCT 002-2019《煤化工副产工业盐氯化钠》的标准要求,硫酸钠产品满足T/CCT 001-2019《煤化工副产工业盐硫酸钠》的标准要求,从而实现氯化钠与硫酸钠的资源化利用。
该工艺与膜处理工艺相比,工艺链长、一次性投资大,但其运行可靠,耐冲击力尤其是耐有机物冲击力强,操作弹性大。设备使用周期长,整体设备维修或更换费用比膜处理工艺低。焦化废盐经过焚烧处理后,有害物质去除更彻底,精制盐质量指标稳定可控。
7 结语
(1)卧式螺旋离心机应用于焦化废水蒸发结晶工艺,可以解决设备腐蚀、无法连续分离、无法准确计量等难题,具有良好的应用前景。
(2)新建项目可在工程设计时结合废盐资源化利用技术,综合考虑系统的配置,降低蒸发装置进水的COD及含泥量,使系统更为完善。