某煤化工廢水零排放單元離心脫水機的運行狀況分析

摘要：某煤化工項目在蒸發結晶處理工段采用了推料式離心脫水機進行鹽水分離，成功地將廢水中的鹽從鹽鹵料中分離出來；此推料式離心脫水機有操作簡便、產鹽率高、在線率長，運行成本低等優點。本文主要對影響推料式離心脫水機運行的因素進行了分析，并提出可行性解決辦法。關鍵詞：推料式離心脫水機存在的問題解決辦法某煤化工項目污水生化處理單元設計處理能力800m3/h；含鹽廢水膜處理單元設計處理能力1500m3/h，主要包括生化尾水、熱電化學水排污水、循環冷卻水排污水等，含鹽廢水膜處理單元設計回收率75%；含鹽廢水膜處理單元反滲透濃縮液約375m3/h進入高效膜濃縮單元（HERO工藝技術），高效膜濃度單元設計回收率87.5%，設計余量120%；每小時產生反滲透濃縮液約57m3，這部分高鹽廢水進入蒸發結晶單元（MVR降膜蒸發器技術）。離心脫水機作為蒸發結晶單元固液分離的關鍵設備，其運行效果直接決定著零排放系統的穩定運行，下面對離心脫水機脫鹽效果的影響因素進行簡要分析。一、脫水機運行效果的影響因素（一）脫水機篩網選型的影響脫水機在運行一段時間后篩網孔會被堵塞，導致進入脫水機的鹽漿無法被均勻分散開，導致分散在脫水機轉鼓上的巖漿不均，轉鼓受力失衡造成脫水機振動升高而聯鎖跳停。對于雜鹽離心脫水機篩網易選擇0.15～0.2mm的孔徑，篩網過大，不易截留析出的鹽分；篩網過小，容易發生篩網污堵，影響脫水效果。（二）脫水機轉速的影響脫水機的轉速是可調節設置，轉速調節范圍在800～1500r/min之間。當結晶器內COD濃度較低時，可提高脫水機的負荷，此時相應提高脫水機轉速能夠提升脫鹽效率。當COD濃度較高時，鹽鹵水進入脫水機后會有部分鹽漿粘附在轉鼓上，此時若脫水機在高轉速下運行，則會有越來越多的粘液粘附在轉鼓上，在推料盤作用下不能隨鹽層向前推移出鹽，粘附在轉鼓上的粘液會造成脫水機振動值增加。當粘液粘附轉鼓后轉鼓就會被堵塞，導致鹵水中的水不能被離心甩出，最終導致出鹽含水率高，甚至無鹽析出，出鹽口呈水流狀態。（三）脫水機轉鼓沖洗頻次的影響脫水機轉鼓格（如圖一），脫水機運行一段時間后會有部分細小鹽粒存留在格柵間隙間，此時脫水機在轉動過程中會因受力不均勻而出現振動值增加；因此，每隔一定時間對脫水機轉鼓應進行沖洗。當鹽鹵水中COD濃度偏高時，鹽鹵水粘度增加，脫水機運行過程中就會有越來越多的鹽粘附在轉鼓上，此時應加大轉鼓的沖洗頻次，并延長沖洗時間直至把轉鼓上粘附的鹽漿徹底清除。轉鼓的沖洗頻次和沖洗時間可依據鹵水中COD濃度的變化而設定，脫水機的轉鼓沖洗以在線沖洗為主，在沖洗時出鹽含水率會升高。圖一：脫水機轉鼓和篩網（四）蒸發器濃縮倍數的影響該煤化工項目蒸發器濃縮倍率控制在3～4倍，HERO濃水TDS設計值≤60000mg/l，蒸發器鹽水槽TDS含量18%～24%。但在實際運行中HERO濃水電導會高于設計值，若控制蒸發器濃縮倍率在4倍，會造成蒸發器排污總溶解固體含量值升高。這些高鹽廢水在結晶器進一步濃縮后鹽鹵水中鹽體積占比增加，在脫水機處理相同流量的鹽鹵水時脫水機負荷增加，會造成脫水機振動上升，出鹽含水率增加，出鹽質量下降。綜上所述，蒸發器濃縮倍數應依據HERO濃水的TDS含量選擇適當的濃縮比率。（五）鹽鹵粘度的影響某煤化工項目蒸發器進水COD設計值≤1000mg/l，經蒸發器濃縮后其排污濃鹽水中COD高達4000mg/l，這些高COD濃鹽水進入結晶器進一步濃縮。該項目在結晶器前端設置了強制循環熱交換器，其采用0.46Mpa新鮮蒸汽來提供熱源，新鮮蒸汽溫度在190~250℃。在結晶器運行過程中，通過調節新鮮蒸汽量在強制循環熱交換器內將鹽鹵料溫度加熱在100~110℃。部分COD在經過水利分離器時會隨重組分進入脫水機，COD在結晶器內不斷富集，該煤化工項目結晶器內COD最高達100000mg/l。在強制循環熱交換器100~110℃溫度下，結晶器內COD的濃縮會使鹽鹵粘度越大，進而會使鹽粒粘度增大。有粘度的鹽鹵料進入脫水機后會粘附在脫水機轉鼓上，導致脫水機振動及電流上漲，嚴重會導致脫水機無法正常出鹽。此時，為控制出鹽含水率應降低脫水機轉速，加大脫水機轉鼓的沖洗頻次并延長沖洗時間。如通過降低轉速仍不能控制出鹽含水率，則應降低脫水機負荷，使進料能夠均勻分散在脫水機轉鼓上。通過以上方法調整后，若出鹽含水率能夠得到控制但脫水機振動出現上漲，則應加大脫水機進料篩網沖洗頻次并延長沖洗時間。（六）運行負荷的影響在結晶器內COD濃度較低時脫水機負荷大小對出鹽含水率影響不大，當COD濃度越來越大時，脫水機負荷對出鹽含水率的影響比較明顯；其兩者濃度較大時如繼續維持脫水機高負荷，鹽鹵料進入脫水機后在經過篩網的均勻分布時會有部分鹽粒粘附在篩網上，導致篩網無法將鹵料均勻分布在轉鼓上，進而會影響脫水機的振動、電流及出鹽含水率。此時應降低負荷使鹵料進入脫水機篩網后能夠均勻分布在轉鼓上形成均勻的鹽層，鹵料中水分透過轉鼓格柵，鹽粒被格柵截留，出鹽含水率得到控制。（七）氯化鈉晶粒增長的影響因素1.溶液的溫度理論上溶液的溫度越高，粘度越小，溶質的擴散速度越快，晶體的成長速度也快。因此，溶液溫度較高時容易得到較大粒徑的產品。如下圖二所示：圖二：各種溫度條件下鹽晶體成長速度與過飽和濃度的關系2.溶液中的雜質濃度及懸浮物的變化在相同的溫度條件下，溶液中雜質含量及懸浮物增加，則溶液濃度增高。溶液粘度上升，溶液的擴散速度下降，就會影響晶體的成長速度。3.晶體在蒸發結晶器內停留時間根據溶液中NaCl的成核速率與產品排出速率基本一致,為滿足NaCl晶體的成長速率和產品粒徑的要求，確定晶體在蒸發結晶器內的停留時間尤為重要，據資料介紹，產品要求平均粒徑0.4mm時其停留時間應控制在1小時以上。4.循環溶液流量當加熱蒸汽量一定時，循環溶液流量和溶液的過飽和度成反比函數關系，循環流量確定了蒸發結晶器各部位的流速大小，速度大會引起晶體之間、晶體與器壁之間的碰撞加劇，致使晶體破碎形成二次晶核的可能性增大，因此，要嚴格控制循環溶液流量。5.鹽漿濃度指參加循環料液中的晶體濃度（固液比），在一定的條件下，鹽漿濃度高則蒸發結晶器內晶體的保有量多。晶體停留時間增長有利于料液過飽和度的消除和晶體成長。但鹽漿濃度過高，晶體之間、晶體與器壁之間碰撞機率增多，對晶體成長也不利，所以要求嚴格控制適當的晶體濃度，最佳固液比在20%左右為宜。二、結論1.脫水機轉速的調整，轉鼓、篩網的沖洗頻次和沖洗時間會影響脫水機的連續出鹽及出鹽含水率。在生產中應依據實際運行工況靈活調整轉速設定值，轉鼓和篩網的沖洗。2.鹵水中液體的粘度會影響到晶體的成長及晶粒的大小，粘液會粘附在脫水機轉鼓及篩網上，導致脫水機無法正常出鹽。3.晶體在結晶器內的成長及晶核的大小是影響脫水機出鹽的本質條件，晶核越大出鹽越好，在實際生產中應盡量控制在晶核成長的最佳條件。參考文獻：

韓洪軍，徐春艷.現代煤化工廢水近零排放技術難點及展望[j].工業水處理，2019，3