工业园区高盐水综合利用示范工程
——以榆横煤化工业园工业污水处理厂为例

姬 涛 潘永宝

(1中国地质调查局西安地质调查中心陕西西安7100542陕西省现代建筑设计研究院陕西西安710048)

工业园区高盐水综合利用示范工程
——以榆横煤化工业园工业污水处理厂为例

姬 涛1潘永宝2

(1中国地质调查局西安地质调查中心陕西西安7100542陕西省现代建筑设计研究院陕西西安710048)

本文主要以榆横工业园污水厂为例分析园区污水水质特点、来源及水量，结合国内外高盐水处理现状对园区污水处理厂采用的工艺可行性进行分析。

工业园；高盐水；综合利用

1 引言

榆横工业区是世界级绿色高效能源化工综合性新区，地处鄂尔多斯地台南缘与黄土高原北部过渡地带，位于毛乌素沙漠边缘，属温带半干旱大陆性季风气候，蒸发量远大于降水量，常年昼夜温差大，日照时间长，水资源短缺。榆横工业区总面积914km2，主要包括榆林经济开发区、榆林高新区、横山西南新区、榆横煤化工业区（南区）和榆横煤化工业区（北区）。规划以煤、盐等资源的深度转化和综合高效利用为原则，形成从资源开发、粗加工、精细化工、加工制造等为一体的完整生产体系。

榆横煤化工业园（南区）是榆横工业区内优先发展的重点区域，位于横山县白界乡沙河境内，园区为东西长7.7km，南北宽5km，面积为38.5km2的矩形区域。主要发展煤焦化、烯烃生产及加工业、碳一化工、氮肥生产及加工业、盐化工、电力等产业，园区已有4家企业入驻，分别为陕西延长石油榆林煤化有限公司、陕西榆林凯越煤化有限公司、中煤陕西榆林能源化工有限公司和华电集团。

目前，榆横煤化工业园（南区）水资源匮乏，不能满足榆横煤化工业区（南区）发展的用水需求，且随着区域内其他工业区的建设，势必削弱榆横煤化工业园区的供水能力。为了节水减排，该园区内企业均遵从循环利用的原则，对各自企业内的生产废水和生活污水进行处理后回用，园区企业的外排水为无法回用的浓盐水（包括锅炉排水、循环冷却排水、脱盐水站排放的高盐水），由于该园区的纳污水体只有无定河，高盐水的排放势必会给无定河以及其支流水文情势及水环境质量、无定河湿地自然保护区产生较大影响。因此，对园区高盐水实施处理后回用具有显著的社会效益和环境效益。

2 污水来源及水质

园区内企业采用节水减排措施，各企业废水经各自厂内处理后回用到循环水系统。园区企业的外排水为无法回用的浓盐水（包括锅炉排水、循环冷却排水、脱盐水站排放的高盐水），达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准后外排，因此园区内废水主要为各企业排出的高盐水。园区近期废水量根据入园企业排水量进行估算，目前已经入园的企业有：（1）陕西延长石油榆林煤化有限公司；（2）陕西榆林凯越煤化有限公司；（3）中煤陕西榆林能源化工有限公司；（4）华电。近期废水排放量见表1。

废水主要来源为：（1）循环冷却水系统排污水，盐含量2500 mg/L～3000mg/L；（2）锅炉排污水，盐含量3000 mg/L～4000mg/L；（3）脱盐水站排污水，盐含量6000 mg/L～8000mg/L。

废水含盐量较高，平均含盐量为5000mg/L,其他各项污染物指标均符合《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中一级排放标准，具体水质见表2。

表1 园区近期高含盐废水排放量

表2 园区高含盐废水水质表

高盐水处理站处理后的脱盐水作为园区中水回用，其回用水标准达到《城市污水再生利用-工业用水水质》（GB/T 19923-2005）和《城市污水再生利用-城市杂用水水质》（GB/T 18920-2002）标准以及《循环冷却水用再生水水质标准》（HG-T3923-2007），中水回用水质指标见表3。

表3 回用水质指标

3 高盐水处理技术概述

根据煤化工高盐水[1]的特点及处置需求，现阶段通常采用的高盐水处理工艺有膜分离技术、热蒸发技术以及两种技术形成的组合工艺三大类。

3.1 膜分离技术

膜分离技术[2,3]是利用膜对混合物中各组分选择透过性能的差异来分离、提纯和浓缩目标物质的新型分离技术。目前，在化工及石油工业领域已广泛应用的膜分离技术有五种，分别是超滤、微滤、纳滤、电渗析和反渗透。按照脱盐能力的大小可将其进行初步划分，即微滤＜超滤＜纳滤≤电渗析＜反渗透。

超滤、微滤、纳滤主要用于气、液相微粒、细菌以及其他污染物的截留去除，最小截留分子量可达80 Dal～1000Dal。但以上技术的脱盐效果并不理想，其一般可作为料液的澄清、保安过滤、空气除菌、大分子有机物的分离与纯化等。电渗析与反渗透是脱盐技术中常用的两种方法。前者是以电位差作为推动力，后者则是以渗透压作为推动力的膜分离过程。前者利用自动频繁倒换电极的方式，有效解决了装置持续、稳定运行与频繁结垢的问题；后者使RO在pH较高的条件下，通过两级软化、脱气处理去除了硬度和二氧化碳，提高了硅的结垢极限，有效控制了生物和有机物的污堵，并大大提高了废水回用率（＞90%）。由于EDR技术电耗大、处理成本高、操作经验不足、回用水率普遍不高等原因，目前已逐渐被具有节能、处理成本低、规模大、技术成熟等特点的反渗透膜分离技术所取代。但反渗透膜分离技术也存在着亟待需要解决的膜污染、堵塞、腐蚀、使用寿命短等问题，尤其是当给水TDS高于6000mg/L时，其脱盐率会急剧下降[4]。

3.2 热蒸发技术

热蒸发技术主要针对含盐量在4%（质量分数）左右或更高浓度的含盐废水进行蒸发浓缩的工艺，其特点主要表现在：(1)一般使用物理方法进行蒸发浓缩，有时可见化学法（焚烧、高级氧化等）；(2)废水处理量普遍不大，有的甚至很小；(3)处理成本和能耗普遍较高；(4)固废产生量大，成分复杂，无法有效回收再利用等。热蒸发技术主要有多效蒸发[5]、机械压缩再蒸发、膜蒸馏等技术[6]。

3.3 膜分离与热蒸发组合技术

随着国家及地方针对煤化工废水排放的环保政策与要求的不断深化，高盐水处理的工艺组合技术得到了较快的发展与研究，正向多样化、可协同处理的成熟路线稳步发展。该组合工艺最大的优点在于工艺的选择性多，水质适应性好，可根据脱盐规模大小、水质要求、地理气候条件、技术与安全性、投资来源与管理体制等实际条件形成不同的处理方法。该工艺主要采用了石灰石软化、超滤、反渗透、热蒸发组合技术。

4 榆横工业园污水处理工艺流程简述

本项目高盐水站进水有相当大部分本身就为常规反渗透脱盐后的浓水，采用常规的脱盐工艺流程是不合适的，差异性主要体现在：（1）常规的脱盐工艺流程是以提高产水品质，提高淡水回收率为目的；（2）本项目高盐水站的目的是为了尽量提高淡水回收率，减少浓水排放，其核心点在于减排。淡水含盐量不超过1000mg/L即可；（3）本项目高盐水站的浓盐水要实现零排放，需要经过后续的浓缩蒸发结晶和蒸发塘来消纳，高盐水站排放的浓盐水量直接影响工程占地和投资，比例大约为工程投资的30%～50%。

鉴于以上理由，园区污水处理厂必须强化预处理流程，以达到较高水平的淡水回收率，减少浓液排放。

预处理主要侧重于软化除硬度、浊度、悬浮物、强化除油、去COD，工艺核心在于除硬度，以提高后续膜单元的淡水回收率，综合考虑物料性质、环境条件及工艺特征等进行选择，因此，本项目高盐水站处理采用工艺组合如下：石灰澄清+气浮强化处理+砂滤+离子软化除钙镁+HTUF超滤+HTRO脱盐+WLAO高级氧化+WST技术+自然蒸发。

图1 工艺流程框图

采取以上工艺具有以下特性：（1）该项目的HTRO脱盐工艺运行稳定，运行成本低（比一般传统的RO要低15%～20%）投资费用低（一般比传统的RO要低30%），占地面积更低。（2）通过调节RO进水的PH值到8.5以上，提高RO的回收率，达到95%的回收率。（3）提高运行pH值还有控制有机物粘污的作用。在高pH值条件下,有机物被乳化或被皂化,使其不会粘附在反渗透膜上,而常规反渗透膜的有机物粘污只能通过化学清洗来清除。（4）HERO工艺中反渗透膜的防垢是通过预处理系统来实现的,即在预处理系统中去除给水中的硬度、碳酸盐碱度以及其它易引起结垢的物质；而常规反渗透膜的防垢是通过加药来实现的。（5）台风蒸发技术是目前世界上处理高盐分废水最可靠、最有效的技术解决方案。该技术通过模拟自然降雨过程使废水中的净水在较低的温度条件下就能蒸发出来形成雨滴得到净化，从而实现高含盐废水的处理。在得到洁净水时，废水中的盐分沉积下来形成固体盐分，实现含盐废水的零排放。同时也可以根据需要，得到任意含水率的盐分。该方法利用人工蒸发结晶和自然蒸发相结合，既考虑了投资费用的问题，又考虑了占地面积的使用问题，相对经济合理。（6）该方法充分利用了自然条件及其强化过程实现废水在低温状态下的净化分离，节能环保，运行费用低，处理彻底，没有二次污染问题。

5 结语

榆横工业园污水处理厂项目本身即是一个环保工程，其环境效益显著。项目建成后，大大削减了园区内各类废水污染物的排放，有利于改善外界地表水体的环境质量状况；污水处理厂中水回用于园内各企业，可大幅度减少新鲜水的取用量，节约用水，缓解当地水资源缺乏的现状。本项目建成投产后，实现了废水污染物减排和废水的综合利用，减少了环境污染，具有良好的经济、社会和环境效益。

[1]张国梁.煤化工高盐水处理技术概述与问题探讨[J].工业技术, 2012,12（中）：106-107.

[2]罗金华.钢铁工业废水零排放中的浓盐水处理技术[J].冶金动力,2011(2)：57-59.

[3]陈翠萍,谌伟艳.膜分离技术及其在废水处理中的应用[J].污染防治技术,2007(3)：42-44.

[4]谢鹏.超滤及反渗透组合工艺处理高盐水[J].中国资源综合利用,2005(9)：27-29.

[5]赵鹏,等.多效蒸发与热压缩技术在制盐行业中的应用[J].苏盐科技，2007(4)：1-3.

[6]吴庸烈.膜蒸馏技术及其应用进展[J].膜科学与技术,2003,23(4)：67-69.

姬涛（1981—），女，汉，山西原平人，硕士，中级工程师，主要从事环境影响评价工作。