一、前言

　　天然氣凈化廠廢水主要包括脫硫、脫水、硫磺回收、尾氣處置、循環(huán)水和鍋爐房等工藝設(shè)備的排污水，脫硫、脫水等設(shè)備的檢修廢水，辦公和食堂的生活污水。此外，還有化驗(yàn)室廢水、酸水汽提塔事故排水，局部凈化廠還有原料氣帶入的氣田水。天然氣凈化廠廢水處置工藝可大致分為兩類：一類是高濃度廢水與中低濃度廢水摻合，采用中和生物法處置，一類是將中低濃度廢水采用生物法處置，高濃度廢水單獨(dú)處置。

　　生物法的主要流程為：

　　廢水→隔油→調(diào)理→好氧→混凝→過濾→排放，

　　廢水→預(yù)曝調(diào)理→厭氧→好氧→沉淀→排放。

　　采用生物法存在的主要問題為：對進(jìn)水濃度和水量大小請求比擬嚴(yán)厲，進(jìn)水的濃度低，無法對高含鹽廢水處置實(shí)施處置，出水經(jīng)常超標(biāo)嚴(yán)重。

　　二、高含鹽廢水的處置

　　天然氣凈化廠對高含鹽工業(yè)廢水處理之前多采用深井回注法，主要流程為：廢水→預(yù)處置→回注廢棄井中。采用該法的存在的主要問題為：對回注井選擇請求較高，如遇回注井滲漏，廢水將滲入公開水系統(tǒng)，形成環(huán)境污染。近年來，國度對生態(tài)文化建立的關(guān)注力度日趨注重，環(huán)保曾經(jīng)成為每個(gè)企業(yè)應(yīng)盡的社會(huì)義務(wù)，如何處置天然氣凈化廠的高含鹽廢水以到達(dá)合理資源化，已成為必然趨向。

　　關(guān)于高含鹽廢水，較為常見辦法主要有多效蒸發(fā)(MEE)、機(jī)械式蒸汽再緊縮(MVR)、高級氧化(AOPS)、正滲透(FO)、反滲透(RO)、電滲析(ED)等處置技術(shù)，有的以至采用多種技術(shù)的結(jié)合來資源化處置高含鹽廢水。

　　三、蒸發(fā)結(jié)晶工藝在天然氣凈化廠廢水處置中的應(yīng)用示例

　　以四川某天然氣凈化廠為例，廢水主要來源是尾氣處置設(shè)備、循環(huán)水及鍋爐房的排污水等，原水水質(zhì)如表1所示：

　　廢水水質(zhì)的剖析結(jié)果標(biāo)明，該天然氣凈化廠廢水存在以下特性：(1)主含為Na2SO4、NaCl及少量Ca2+,Mg2+，(2)含有一定的有機(jī)物，(3)TDS含量較低。對該類廢水的處置，可采用多種處置技術(shù)結(jié)合運(yùn)用，以下兩種處置計(jì)劃可供參考。

　　3.1 處置計(jì)劃一

　　在對廢水預(yù)處置后采用一級RO反滲透+納濾NF+ED電滲析+蒸發(fā)結(jié)晶處置工藝。在ED電滲析前增加納濾處置，可完成二價(jià)鹽與一價(jià)鹽的有效別離，此處置工藝將產(chǎn)生兩股濃水：

　　1)納濾(NF)濃水：TDS約為100,000mg/L(主含為硫酸鹽)

　　2)電滲析(ED)濃水：TDS約為200,000mg/L(主含為氯鹽)水質(zhì)如表2所示：

　　關(guān)于濃水的處置，可采用兩套蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備分別實(shí)施處置。

　　3.2 處置計(jì)劃二

　　采用兩級RO反滲透+蒸發(fā)結(jié)晶處置工藝，結(jié)合相圖原理，采用蒸發(fā)結(jié)晶對濃水實(shí)施分鹽，以到達(dá)鹽水別離，有價(jià)資源回收應(yīng)用的目的。二級RO反滲透產(chǎn)生的濃水?dāng)M采用一套蒸發(fā)結(jié)晶處置。

　　水質(zhì)如表3所示：

　　3.3 工藝計(jì)劃比選

　　計(jì)劃一的優(yōu)點(diǎn)是在蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備之前，對廢水實(shí)施了分鹽處置，進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶的水質(zhì)比擬單一，對蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)和控制較為有益，缺陷是除了反滲透膜濃縮以外，需求額外建立納濾(NF)設(shè)備及電滲析(ED)設(shè)備，且后續(xù)需配套兩套蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備處置濃水，需思索兩套設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)計(jì)劃，操作比擬繁瑣，工藝流程較長，一次性投資較高，占空中積較大，操作崗位較多，維護(hù)較費(fèi)事。

　　計(jì)劃二采用兩級RO膜實(shí)施提濃，RO膜的淡水可用于生產(chǎn)用水，濃水進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶，應(yīng)用Na2SO4、NaCl兩種鹽溶解度的差別實(shí)施分鹽操作，蒸出水可用于設(shè)備回用及凈化廠補(bǔ)水。優(yōu)點(diǎn)是工藝流程較短，一次性投資較小，占空中積較小，操作崗位較少，缺陷是分鹽操作在蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備內(nèi)實(shí)施，實(shí)踐操作中對蒸發(fā)終點(diǎn)的控制較為嚴(yán)厲，若控制不當(dāng)，將影響硫酸鈉質(zhì)量。

　　綜合投資、占地、操作難易水平等要素，采用計(jì)劃二：兩級RO濃縮+蒸發(fā)結(jié)晶對上述廢水實(shí)施處置。

　　3.4 工藝流程簡述

　　凈化廠產(chǎn)生的廢水首先進(jìn)入RO膜處置設(shè)備，經(jīng)過兩級膜濃縮后，淡水回用，濃水進(jìn)入濃水池，經(jīng)進(jìn)料泵進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)。在蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)中，由于Na2SO4和NaCl的溶解度不同，隨著水分的蒸發(fā)，料液進(jìn)一步濃縮，Na2SO4優(yōu)先結(jié)晶析出，構(gòu)成硝漿，硝漿經(jīng)漿料泵進(jìn)入離心脫水系統(tǒng)，固液別離后，離心母液返回蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)，固體鹽作為工業(yè)鹽外賣。隨著蒸發(fā)的實(shí)施，進(jìn)原水中的COD隨著水分的減少而實(shí)施富集，造成蒸發(fā)罐內(nèi)料液粘度增大，嚴(yán)重影響蒸發(fā)過程中鹽的結(jié)晶，因而，當(dāng)COD富集到一定濃度時(shí)，需將高濃度COD母液排入枯燥系統(tǒng)處置。

　　3.5 蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)的控制

　　由于需求在蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)中完成分鹽，同時(shí)對工業(yè)鹽的質(zhì)量有嚴(yán)厲請求，因而關(guān)于蒸發(fā)終點(diǎn)的控制極為重要。

　　以100℃下Na2SO4-NaCl-H2O的相圖為例，簡述蒸發(fā)過程。

　　如圖所示，△AEC為Na2SO4的結(jié)晶相區(qū)，F點(diǎn)為本蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備的原料的組成點(diǎn)，隨著蒸發(fā)的實(shí)施，系統(tǒng)點(diǎn)F向水含量減小的方向挪動(dòng)，O點(diǎn)與F點(diǎn)構(gòu)成連線OF并向AB延伸，與CE交于G點(diǎn)，抵達(dá)G點(diǎn)后，蒸發(fā)過程進(jìn)入Na2SO4相區(qū)，Na2SO4開端析出，隨著水分的蒸發(fā)，系統(tǒng)點(diǎn)從G點(diǎn)沿OF繼續(xù)挪動(dòng)，與AE交于H點(diǎn)，為硫酸鈉單鹽析出的終點(diǎn)。爾后，若繼續(xù)蒸發(fā)，系統(tǒng)點(diǎn)將進(jìn)入Na2SO4和NaCl的混溶區(qū)，Na2SO4將與NaCl一同析出，構(gòu)成雜鹽。但由于實(shí)踐的生產(chǎn)操作中有一定的動(dòng)搖，宜將蒸發(fā)終點(diǎn)控制在H點(diǎn)之前，防止由于過度蒸發(fā)，造成NaCl析出，影響Na2SO4的質(zhì)量。

　　另外，進(jìn)料中的COD約為280mg/L，隨著蒸發(fā)的實(shí)施，COD的含量不時(shí)升高，過高的COD會(huì)造成蒸發(fā)罐內(nèi)起泡，嚴(yán)重時(shí)以至?xí)尸F(xiàn)翻液現(xiàn)象，同時(shí)，高COD會(huì)使溶液的粘度增大，結(jié)晶析出的晶體無法沉降下來。故COD的含量到達(dá)一定濃度時(shí)，須將母液排出蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)，采用真空枯燥或者噴霧枯燥對高COD母液實(shí)施處置。

　　3.6 本工藝的特性

　　3.6.1 依據(jù)天然氣凈化廠廢水的特性，采用兩級RO膜濃縮+蒸發(fā)結(jié)晶兩種處置技術(shù)的聯(lián)用，完成了無機(jī)鹽、有機(jī)物及水的有效別離。由于廢水的TDS較低，前期思索采用兩級RO提濃，抵達(dá)一定濃度以后進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)，并在蒸發(fā)系統(tǒng)中完成分鹽。

　　3.6.2 蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)在制鹽、制硝、處置高含鹽廢水等方面應(yīng)用普遍，技術(shù)成熟牢靠，可依據(jù)當(dāng)?shù)啬茉礃?gòu)造，選擇運(yùn)用MVR或多效蒸發(fā)，有些地域思索汽電均衡，可采用MVR+多效蒸發(fā)聯(lián)用的工藝實(shí)施處置。依據(jù)處置范圍的大小，又可采用單效、多效(多至五效以至六效)對廢水實(shí)施處置，節(jié)能效果明顯。近年來，已將蒸發(fā)結(jié)晶工藝勝利引入天然氣凈化廠，并在磨溪天然氣凈化廠勝利運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　3.6.3 依據(jù)廢水特性，本設(shè)備的選材主要采用鈦材及316L不銹鋼。由于鈦材具有良好的傳熱性能、耐腐蝕性、耐磨性及外表光亮度，采用鈦合金和純鈦管作加熱管，可使洗罐周期大大延長，設(shè)備維修工作量及費(fèi)用減少，設(shè)備運(yùn)用壽命長達(dá)15年以上，綜合經(jīng)濟(jì)效℃較好。

　　3.6.4 處置設(shè)備若采用橇裝模塊化設(shè)計(jì)，鋼構(gòu)造和管道預(yù)制好以后，直接在現(xiàn)場實(shí)施組裝，可最大水平的減少現(xiàn)場工作量。

　　3.6.5 采用DCS對整個(gè)設(shè)備實(shí)施自動(dòng)化控制，可大大降低生產(chǎn)強(qiáng)度，延長生產(chǎn)周期。

　　四、總結(jié)

　　本文以四川某天然氣凈化廠的生產(chǎn)廢水為例，引見了蒸發(fā)結(jié)晶工藝在天然氣凈化廠廢水處置中的運(yùn)用思緒，并分離Na2SO4-NaCl-H2O的相圖，對蒸發(fā)結(jié)晶分鹽過程實(shí)施闡明。蒸發(fā)結(jié)晶不單是鹽和水別離的過程，能夠分離各無機(jī)鹽的溶解度特性，在蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)中實(shí)施分步出鹽，可將無機(jī)鹽實(shí)施有效別離。該技術(shù)以相均衡作為支撐，不只可應(yīng)用于凈化廠廢水處置中，在氣田水、公開鹵水，鹽湖水，及含多種無機(jī)鹽的廢水處置中均可應(yīng)用，在到達(dá)鹽水別離的前提下，進(jìn)一步到達(dá)鹽鹽別離，別離出來的無機(jī)鹽，可依據(jù)別離出來的質(zhì)量，實(shí)施多種回用，或作為化工原料，或作為畜牧用鹽，這樣既可完成終端廢水零排放，又可完成多種有價(jià)資源的合理化回收應(yīng)用。