高盐废水“零排放”处理技术

研发单位：中安联合煤化有限责任公司等

一直以来，高盐废水的“零排放”处理就是个棘手难题。

高盐废水一般来源于电力、煤化工等工业生产过程中，这些高耗水行业在生产生活中会产生大量的无机盐废水，含盐量高，属于高含盐废水。除了大量的无机盐外，废水中的成分复杂多样，对微生物生长具有较强的抑制作用，因此造成高盐废水处理起来的技术难度远远大于普通生产生活污水。然而，有一支团队却掌握了让高盐废水“消失”的魔法。

中安联合煤化有限责任公司（以下简称“中安联合”）地处安徽省淮南市，毗邻淮河，主要从事煤矿和煤化工的生产经营。由于淮河流域的环境容量小、风险大，所以进行污水处理是中安联合生产中不可或缺的环节。基于此，中安联合与多家兄弟单位联合开发出了一套具有回收率高、能耗低、集成化、模块化的“煤化工高盐废水零排放成套技术”，成功将污水完全回收利用，实现零排放。这项技术达到国际领先水平，不仅为我国煤化工行业高盐废水零排放提供了全新的解决方案，更为全球的煤化工行业打造碧水蓝天工程创造了有利条件。

坚守原则 打造绿色企业

中安联合牢牢树立“绿水青山就是金山银山”的发展理念，承诺会“像保护眼睛一样呵护淮河生态环境”，践行“不让一滴污水排入淮河”的承诺，坚持把安全环保作为生存发展的底线和不可触碰的“红线”。从自身来看，中安联合需要大量优质水资源供应，提升水资源的循环利用，减少水资源的消耗，是其实现长周期稳定运行并打破煤化工发展瓶颈的关键一招。

从环境治理来看，如果不能高效处理，污水会对淮河流域水源造成无法估量的污染，尤其是气化工艺产生的高盐废水，包含有机物和溶解性固体质量分数大于3.5%，成分复杂且治理难度大，若直接排入水体，对环境的污染危害极大。早在2009年2月，国家环保部在项目批复中，明确要求中安联合煤化工项目供排水系统“清污分流、雨污分流、一水多用”，在任何情况下污染物都不得进入淮河。面对如此严苛的环保要求，加上当时市场、技术等综合因素影响，此项目一度陷入困境，从2015年10月起暂缓建设。

2017年初，中国石化集团公司作出中安联合煤化工项目复建的决策，由中安联合总经理施华彪担任项目负责人。复工初期，中安联合依旧坚持把生态发展的重托扛在肩上，施华彪多次组织集团内外部专家、设计施工单位，反复研究如何确保废水“全部回用、不得外排”，如何确保零排放稳定运行，如何确保不让一滴污水流入淮河。污水处理工艺路线几易其稿，投资计划不断改进，最终，在项目总投资中规划出20.3亿元作为环保投资，其中污水处理投资12亿元、“零排放”项目投资4.8亿元，大大超过最初设计。

对于中安联合在煤化工污水处理方面的先行先试，中国石化集团公司给予大力支持，2017年9月，成立了由中国石化长城能源化工有限公司牵头，中国石化工程建设有限公司（SEI）、中国石化大连石油化工研究院、中国石化北京化工研究院和中安联合组成的联合攻关团队，致力于把煤化工高盐废水处理项目打造成为全行业内实现零排放的第一家。

与油气存储、聚乙烯和聚丙烯生产技术等强势学科不同，污水处理专业稍显冷门，尤其是石化行业从事相关研究人员较少，因而发展水平也相对缓慢。项目复工后，研发团队马上开启了全国范围内的走访调研，几乎跑遍了国内大大小小的煤化工污水处理装置。当时，行业内已经有部分煤化工项目开展了废水零排放技术应用，在一定程度上实现了污水的“零排放”，例如宁夏能化、中天合创等企业，但其技术最终产生的均为混盐，未实现盐类的资源化，带来高昂的处置费用，制约着企业发展。因此，实现高盐污水的分质分盐是实现煤化工企业污水资源化利用的必由之路。

攻坚克难五大技术实现零排放

中安联合煤化污水处理场是中国石化第一个煤化工污水零排放分盐项目。此前，国内煤化工项目尚无长周期稳定运行分盐零排放案例，更没有成熟的经验可以参考。为尽快实现“零排放”的目标，此项目被列为中国石化“十条龙”攻关项目之一。

项目负责人施华彪告诉记者：“受地域、煤种原水水质等诸多影响，不同地区处理污水的方式也不同。中安联合与其他煤化工企业相比，具有环境风险高、气化废水水量水质波动大，以及处理过程产生的高盐水水质成分复杂、浓度高、波动大等技术难点。 ”项目攻关团队不仅要解决高盐条件下有机物高效协同去除的系统性技术障碍，而且要兼顾处理产品的全部回用，可谓困难重重。另外，整条污水处理线的工艺流程比较长，一家公司单打独斗很难完成全线技术，需要各方强势技术集成才更加现实。

结合实地的水质特点与排放要求，为从源头实现污水处理，研发团队决定将整条工艺路线分为高盐废水预处理、纳滤处理、蒸发分盐三大块，避免了杂质与杂盐混在一起处理的“大杂烩”难题。研究、设计、开发包括预处理、减量化、深度浓缩、分质盐结晶等七类单元在内的高盐废水整体工程技术解决方案。长城能化负责项目整体规划，协调、确认总体工艺路线；SEI担任“智多星”，负责工艺流程研究和优化，计算处理水平衡以及离子平衡，进行材料选型、防腐渗透，布置、配管研究等；中安联合负责工程装置的建设，并解决项目建设以及开车过程中的问题；大连院负责“预处理-膜浓缩”单元技术优化研究；北化院负责分盐工艺的整体方案制定与实施。

团队分工明确，通力协作，从技术、材料、设备和运维等多方面入手，最终形成了“预处理-反渗透浓缩-纳滤预处理-纳滤分质分盐-热法分质结晶”的成套工艺技术，实现了工业化稳定运行，并形成了五大技术亮点。五大创新技术中当属“纳滤”技术最为突出，北化院经过无处次的实验，首创出低压力、大通量高效膜法快速除硬、除硅、除氟反应过滤一体化工艺技术（NMF）。通过污染物去除机理研究、集成技术研究和工艺运行条件优化，建立了处理水质、药剂种类、运行工艺及处理效果的构效关系，实现了高盐水中硬度、硅、氟等多种污染物的协同去除，保证了纳滤单元的进水水质，出水钙镁离子少于10毫克/升、溶硅少于20毫克/升，保证了纳滤单元的稳定运行。另外，北化院开发的前置纳滤分盐二级二段工艺也是五大创新点之一，建立了硫酸根离子、氯离子纳滤膜选择分离性能、影响因素及工艺条件的构效关系，实现一价、二价离子的高效分离，解决了淮河水丰、枯水季盐硝倒挂问题，实现了后续盐硝的分质结晶。在此过程中，研发团队将微滤膜、反渗透膜、纳滤膜等先进技术应用得淋漓尽致，是污水处理装置中的一次大胆尝试。

此外，研发团队大连院还开发了高盐废水钙、镁、硅、氟的高效协同去除技术；开发了高盐条件下的复合材料基和三氧化二铝基臭氧氧化催化剂，实现了高盐条件下低浓难生物降解有机物的高效去除；SEI开发了双五效强制循环真空蒸发技术，实现了高盐废水盐硝低能耗分质结晶和资源化利用。

2019年12月25日，中安联合高盐水系列蒸发结晶单元顺利打通全流程，成功分离出硫酸钠、氯化钠产品。至此，中安联合成为纯煤化工企业首家攻克 “分质化处理、资源化利用”这个世界难题的团队。截至目前，此套技术已经获得8项专利授权。

快马加鞭 保质保量完成任务

浑浊的污水全部变成了可以循环利用的净水与高纯度的无机盐，攻关团队出色地完成了任务，从通过审查到全线贯通完成测试，仅仅用了两年的时间。

2017年，集团公司便明确了此项目的工程进度，规定要在2018年进入装置建成中交时段、2019年7月进行投料试车。

中安联合煤化工装置现场的特殊“客人 ”——一群群白鹭在装置间的草坪上觅食嬉戏

按照总体进度来看，一项一项攻克技术再进行集成会远远超出预期时间，所以，整个项目“设计、施工、投产”三阶段同时进行。项目研发团队的工作人员与中安联合装置建设者面临着前所未有的压力和挑战。

施华彪自豪的说：“我们拥有一个敢闯敢试的团队，各单位积极负责，完成任务的愿望十分强烈。同时，这也是一支向心力极强的队伍，我们经常加班加点研讨方案，远程视频会是家常便饭，方案推翻重来也时有发生，面对种种困难和工作压力，却没有一个人掉链子，各方通力合作、协同创新，最终创造性完成了全线流程方案。”

SEI组织了近20支施工队伍，披星戴月、挂图作战，克服了工艺技术路线复杂、工期紧张、工程量大等困难，用一年时间完成了35万寸管道焊接、8万立方米混凝土浇筑、1190台工艺设备安装、542公里电气电缆和597公里仪表电缆铺设等施工作业任务，确保了污水处理场项目顺利建成投用。同时，为保证主体装置试车进度不受影响，他们还在污水装置现场新建了8台共40万立方米的储罐，用于暂存试生产期间及正常运行的各类盐水。北化院、大连院同步开工，一边进行科研开发，一边进行现场验证，克服了时间紧、经验少等困难，出色完成了任务。

2019年12月，一个个晶莹剔透的盐粒在中安联合的场地里堆积成了一座小雪山。研发团队成功突破了煤化工废水零排放技术瓶颈，开发出煤化工高盐废水分质分盐、零排放成套技术，氯化钠、硫酸钠总质量收率达78%，产品质量指标分别达到国家工业盐二级标准、工业无水硫酸钠Ⅲ类标准。

经过8个多月的连续运行及优化，中安联合煤化工高盐废水处理装置在2020年9月达到性能考核标定条件，经过72小时的满负荷连续运行，各项指标均优于设计值。随后，中安联合“煤化工高盐废水零排放成套技术”顺利通过集团公司科技部组织的技术鉴定。2021年，此项目一举拿下集团公司科技进步一等奖。

中安联合煤化工项目的探索实践，是煤化工行业首个实现长周期稳定运行的高效资源化利用案例，具有回收率高、能耗低、集成化、模块化的技术特征，为煤化工高盐废水零排放提供了整体解决方案，更为我国的绿水青山增添了一抹鲜丽的色彩。接下来，中安联合将继续精进工艺，为实现高盐废水的高回收率、低成本利用而努力。