山东***化工有限公司含盐废水处理技术方案
新乡市双诚环保设备有限公司
1、山东***化工有限公司（以下简称甲方）技术数据及要求：
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标号 |
含盐种类及含量 |
吨/吨产品 |
吨/天 |
|
1号水 |
12.09%氯化钠，14.06%硫酸钠，0.017%氢氧化钠 |
17.2 |
137.6 |
|
2号水 |
9.8%氯化钠，1.7%甲醇 |
5.7 |
45.6 |
|
3号水 |
7.2%氯化钾，16.9%硫酸钾 |
8.8 |
70.4 |
|
4号水 |
12.9%溴化钾，1.3%碳酸钾，9.3%碳酸氢钾 |
4.63 |
37.04 |
|
5号水 |
2.7%碳酸钾，13.8%硫酸钾，3%甲醇 |
4.6 |
36.8 |
山东***化工有限公司日产五种废水共计327.44吨，五种废水分别收集，分别处理。要求蒸发后盐类无害化处理，冷凝水生化后回用。
2、技术方案
2.1. 新乡市双诚环保设备有限公司（以下简称乙方）根据山东***化工有限公司提供的数据及废水小样，经实验室小试，得到如下数据：
|
标号 |
PH值 |
液相沸点(℃) |
气相沸点(℃) |
蒸发比(%) 搅拌蒸发 |
原水COD |
蒸发母液 COD |
冷凝液COD |
|
1 |
6 |
101-110 |
90-101 |
26.7 |
10160 |
8260 |
13680 |
|
2 |
7 |
78-103 |
77-100 |
63.6 |
520000 |
248000 |
784000 |
|
3 |
7-8 |
95--106 |
93-101 |
44 |
186000 |
302000 |
69600 |
|
4 |
7 |
100-106 |
98-104 |
≥80 |
24000 |
58800 |
13560 |
|
5 |
4 |
100-103 |
99-101 |
≥80 |
16000 |
44600 |
7860 |
根据以上实验数据及甲方提供的相关数据，本蒸发装置设计为处理能力16吨/小时；根据经验推算蒸发量按照12吨/小时设计。
氯化钾.硫酸钾.溴化钾.氯化钠.硫酸钠的溶解度对照表：
|
品名 |
0℃ |
10℃ |
20℃ |
30℃ |
40℃ |
50℃ |
60℃ |
70℃ |
80℃ |
90℃ |
100℃ |
|
氯化钠 |
35.7 |
35.8 |
35.9 |
36.1 |
36.4 |
37.0 |
37.1 |
37.8 |
38 |
38.5 |
39.2 |
|
硫酸钠 |
4.9 |
9.1 |
19.5 |
40.8 |
48.8 |
46.2 |
45.3 |
44.3 |
43.7 |
42.7 |
42.5 |
|
溴化钾 |
53.6 |
59.5 |
65.3 |
70.7 |
75.4 |
|
85.5 |
|
94.9 |
99.2 |
104 |
|
氯化钾 |
28 |
31.2 |
34.2 |
37.2 |
40.1 |
|
45.8 |
48.8 |
51.3 |
53.9 |
56.3 |
|
硫酸钾 |
7.4 |
9.3 |
11.1 |
13 |
14.8 |
|
18.2 |
|
21.4 |
22.9 |
24.1 |
2.2.根据甲方提供数据及乙方的试验数据设计如下
总体工艺流程设计：山东***化工有限公司的五种生产废水，废水根据含盐种类不同进入各自的调节池收集后，根据含盐种类，分为两类分别处理。第一种为含钠盐的两种废水（1#、2#）183.2T/d，结晶盐的主要成分为：氯化钠和硫酸钠。其中2#废水需要先经过脱溶处理，之后与1#废水混合进行多效蒸发处理。
第二种为含钾盐的三种废水（3#、4#、5#）144.24T/d。其中含溴化钾的4#废水37.04T/d，需先脱溶、脱溴；3#废水需要先脱溶；之后再与5#废水一起进行多效蒸发处理。结晶盐的主要成分为：氯化钾和硫酸钾 。
进行多效蒸发之后分三步处理：（1）冷凝液进入污水处理系统；（2）蒸发母液（大部分盐分和有机物残液）部分进入焚烧炉系统焚烧做无害化处置，部分可以根据情况循环蒸发（母液循环以不影响固液分离为前提）；（3）蒸发浓缩经过固液分离的盐（含有一定量的有机物）经过焙烧炉焙烧无害化，作为资源回用。
废水处理系统装置包括以下单元构成：有机溶剂脱除单元，置换脱溴处理单元，蒸发单元，焙烧焚烧单元，冷却水处理单元。 工艺流程图如下：
2.2.1.置换脱溴单元工艺说明
[1].由于溴离子在蒸发过程中对很多金属材料腐蚀严重（包括钛材），所以前期脱除溴元素很有必要，再加上溴元素价格昂贵，有一定的回收价值，并且有利于回收钾盐的资源化利用。
将4#废水储存于专用储存池中，先进行脱溶处理，然后用盐酸进行酸化，过滤、除杂，用泵送到高位槽，保持一定的液位，使流出的废水压力稳定，高位槽中的废水均匀的通过流量计进入预热器，用生蒸汽加热。预热后自蒸馏塔顶部加入塔内，经分配板均匀喷淋在填料表面上，向塔的下部流动。
液氯贮存于钢瓶内，通过液氯汽化器汽化。再经过气液分离器稳定地经转子流量计进入蒸馏塔下部，沿塔上升，与流下的废水逆向接触，进行化学反应。
经过减压后的生蒸汽，从分气缸的调节阀稳定均匀地进入蒸馏塔下部，加热废水，并将游离的溴汽化。溴蒸汽与水蒸气和过量氯气一起加热后，容重减小，借蒸汽推动沿塔上升，制溴废容重较大，沿塔下流由于重力差，在蒸馏塔内完成了溴与废水的分离。制溴废水从塔底排出，经过调PH值进入蒸发系统。
溴与水混合蒸汽由塔的上部蒸馏而出，随即引入玻璃冷凝器内。玻璃冷凝器外部用冷水冷却，使蒸汽凝结成液体。这种液体除了大部分为溴之外，还有溴水，一起进入分离瓶内。因为溴的比重较溴水大3倍，溴在底部，溴水在上部，得到分离。溴水回流入蒸馏塔内。分离瓶底部的液溴含氯和有机物等杂质，即得成品溴。
本装置设计根据废液的特点，不需要再单独上精馏装置，我们在塔的设计过程中，考虑到溴素的提纯过程，从蒸馏塔冷凝器排出的液体溴流入蒸馏塔上部，并分布在填料表面向塔底流动。经过反复蒸发、凝结、回流，纯度更高的精溴集于釜内，并经除水装置，连续排出，经冷却器降温后进入贮溴罐中，定期地经计量收集。
未被冷凝器凝结的气体中，含有溴和氯，引入回收塔下部。未预热的废水从顶部加入，两者在填料表面接触。大部分溴和氯被废水吸收，回流入蒸馏塔内。未被吸收的气体从回收塔顶部排到大气中去。生产装置工艺框图：
[2].将废水中溴离子回收经济效益分析
⑴.成品质量
溴（Br2）主含 ≥98.5%； 氯(Cl2) ≤0.15% ；
⑵.制造成本
|
序号 |
品名 |
吨溴消耗 |
含税 价格 |
合计价格 |
序号 |
其他费用 |
含税价格 |
|
|
1 |
液氯99%（吨） |
0.65 |
800 |
520 |
4 |
维修费 |
100 |
运行工6人，检修电焊工1人，主管1人。 |
|
2 |
蒸汽0.6Mpa（吨） |
2 |
200 |
400 |
5 |
人工 |
500 |
|
|
3 |
电kw |
150 |
0.80 |
120 |
6 |
其它 |
200 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
合计： 1840元 |
||||||||
⑶.含税年利润：
每天的产量：129kg/m3×37.04m3/d×159/238×90%=2873kg
每年按照300天计，产量：2873kg×300d =861.9吨
目前，现在溴素的含税价格约为26000元/吨，则每年产生的含税利润为：
（26000元-1840元）×861.9吨=2082.4万元
2.2.2.有机溶剂脱除单元工艺说明
根据实验结果，2#、3#、4#废水含有较多的低沸点有机物，该部分有机物需要预先脱除。这样做的目的第一是保证多效蒸发器的正常运行，第二是可以回收有机溶剂。
脱溶建议采用脱溶效率高、设计简单、运行稳定可靠的降膜蒸发设备。工艺流程图如下：
2.2.3.蒸发单元工艺说明
[1].蒸发器的具体设计数据
由山东***化工有限公司（甲方）提供废水原始数据及小样，结合新乡双诚环保设备有限公司的实验室小试数据，为设计依据。蒸发器的具体设计数据如下：
山东***化工有限公司日产废水327.44吨，按照16吨/小时处理量12吨/小时蒸发量设计；四效升膜顺流式蒸发器；全自动化配置；材质为钛材或者2205双相不锈钢。包括：原料预热、再加热单元，蒸发单元，真空冷凝单元，冷却水单元，应急排污单元，盐浆处理，系统清洗，七个部分。
[2].设计操作数据
名称： Ⅰ效 Ⅱ效 Ⅲ效 Ⅳ效（详见流程图）
蒸发温度：
操作压力：
[3].蒸发单元各组成部分工艺介绍
原料预热、再加热单元
A、工艺描述：生产废水由进料泵经流量计计量与控制、送入乏汽预热器，在乏汽预热器内与四效产生的二次蒸汽及一效生蒸汽冷凝水进行预热，温度升高到65℃左右后，进入一效蒸发系统。
B、单元构成：进料泵、管式过滤器、流量计、流量控制阀组、乏汽预热器、管路
蒸发单元
A、工艺描述：生产废水预热到设计温度后进入一效强制循环升膜加热室，沿列管换热器自下而上流动，并与加热室另一通道的蒸汽进行热交换，之后进入一效分离室进行汽--液分离，二次蒸汽作为热源进入下一蒸发单元。浓缩液进入二效蒸发器。
浓缩液进入二效分离室，在自重力作用下沿分离室下锥底经二效强制循环泵加压，进入二效加热室，沿列管换热器自下而上流动，并与加热室另一通道的二次蒸汽（来自一效）进行热交换，之后进入二效分离室进行汽--液分离，二次蒸汽作为热源进入三效蒸发器，利用潜热给三效蒸发器内物料加热。浓缩液进入三效蒸发器。
浓缩液进入三效分离室，在自重力作用下沿分离室下锥底经三效强制循环泵加压，进入三效加热室，沿列管换热器自下而上流动，并与加热室另一通道的二次蒸汽（来自二效）进行热交换，之后进入三效分离室及稠厚器进行汽--液分离，二次蒸汽作为热源进入四效蒸发器，利用潜热给四效蒸发器内物料加热。浓缩液可以进入四效蒸发器，也可以直接出料（视情况而定）。
浓缩液经进入四效分离室，在自重力作用下沿分离室下锥底经四效强制循环泵加压，进入四效加热室，沿列管换热器自下而上流动，并与加热室另一通道的二次蒸汽（来自三效）进行热交换，之后进入四效分离室及稠厚器进行汽--液分离，二次蒸汽作为热源进入乏汽预热器，利用潜热给生产废水预热。
浓缩液进入冷却搅拌槽进行冷却后进入结晶工段。建议结晶温度15℃.
原料流向：
B、构成单元：一效加热器、一效分离器、二效加热器、二效分离器、三效加热器、三效分离器及稠厚器、四效加热器、四效分离器及稠厚器、出料泵、强制循环泵、管路。
真空冷凝单元
A、工艺描述：真空泵通过真空管路直接连通表面冷凝器，表面冷凝器真空体系压力维持在-0.093MPa左右，各效通过真空管路实现三个分离器内不同的真空度。
真空流向：
各效加热器内的不凝气通过真空管路导出。冷凝液从冷凝器排出，送入指定工序。
冷却水单元
A、工艺描述：高温冷凝水通过视盅分离不凝气与液态水后经管路汇聚在冷凝水罐内，经冷凝水泵送入下一工序。
冷凝水流向：
泵机封腔内用水取自循环水管路。
B、单元构成：冷凝水泵，冷凝水罐、管路。
应急排污单元
A、工艺描述：蒸发单元物料管的低点均设排污管，通过阀门与排污主管路互通，用于定期排污或应急排污。
B、单元构成：阀门、管路
[4]. 盐浆处理
本工艺采用三、四效集中排盐，三、四效分离器下部设置稠厚器，用于液态下固液初步分离。之后稠厚器中的浓盐液排入冷却结晶装置，之后进入连续卧式离心机离心分离出盐，部分离心母液回蒸发室再次蒸发结晶（因实验样品的量的限制，母液连续蒸发不易实现，母液返回比在工程调试中确定）。
[5].系统清洗
本工艺设计有在线清洗系统，用于换料清洗或者停车时清洗以达到保护设备和预防结垢的目的。
[6].自动控制系统
(1).自控系统说明
我方提供探测传感单元、执行单元。控制单元由卖方提供。
(2) .系统原理框图
(3).自动控制系统主要设备表
|
序号 |
内容 |
单位 |
数量 |
品牌 |
|
1 |
流量计 |
台 |
3 |
上海科隆 |
|
2 |
压力变送器 |
台 |
5 |
上海威尔泰 |
|
3 |
液位传感器 |
套 |
4 |
上海威尔泰 |
|
4 |
温度传感器PT100 |
台 |
7 |
北京赛亿凌 |
|
5 |
常规低压电器原件 |
套 |
|
施耐德 |
|
6 |
电器柜800*600*2100 |
台 |
1 |
新乡市蓝鑫机电 |
|
7 |
IP67开关箱 |
套 |
1 |
新乡市蓝鑫机电 |
|
8 |
照明 |
|
|
|
|
9 |
铜芯屏蔽测量电缆ZR-DJYVRP 2*0.75 |
米 |
|
|
|
10 |
铜芯测量屏蔽电缆ZR-KVVRP 3*1 |
米 |
|
|
|
11 |
铜芯阻燃电力电缆RVV-450/750V4*2.5 |
米 |
|
|
|
12 |
铜芯全塑阻燃控制电缆 ZR-KVVR 10*1 |
米 |
|
|
|
13 |
超五类网线 |
米 |
|
|
|
14 |
桥架 |
米 |
|
旭阳 |
|
15 |
安装制作编程调试 |
|
|
|
|
16 |
使用培训 |
|
|
|
3. 执行标准及其他约定
3.1甲方负责范围
3.1.1.设备到场后，负责卸货和吊装就位；
3.1.2.将水、电、汽送至离设备框架一米的距离；
3.1.3.设备安装时提供临时电源；
3.1.4.设备和管道保温；
3.1.5.乙方安装人员的食宿。
3.2.乙方承包方式和范围
3.2.1.承包方式：包工包料，包括设备所有配泵及自控系统（见附件）。
3.2.2.承包范围：
（1）工艺设备的设计；
（2）整体设备的制作；
（3）设备及系统管路、系统电气、现场就地仪表的安装；
（4）人员培训、试车，并能达到生产要求；
（5）蒸发工艺的操作说明。
3.3.合同工期
合同生效后,乙方收到甲方的预付款之日起 70天，到达甲方指定的施工 场地， 20 天设备调试合格。
3.4.质量标准
按照确认后的施工图纸、技术协议及国家设备管道施工验收规范，全部工程质量达到国家有关工程质量评定标准的合格条件，设备材质符合图纸技术要求。达到额定蒸发水量 12t/h。
3.5.设计制造遵循的标准规范
《压力容器》 GB150-2011
《管壳式换热器》 GB151-1999及第1号修改单
《空冷式热交换器》 NB/T47007-2010
《钢结构设计规范》 GB50017-2003
《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》 GB50058-92
《压力容器用钢板》 GB713-2008
《压力容器用爆炸焊接复合板》 NB/T47002.1-2009
《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》 GB/T8923-1988
《钢结构工程施工质量验收规范》 GB50205-2011
《钢制压力容器焊接工艺评定》 JB4708-2000
《钢制压力容器焊接规程》 JB/T4709-2007
《压力容器涂敷与运输包装》 JB/T4711-2003
《承压设备用碳素钢和低压合金钢用锻件》 NB/T47008-2010
《承压设备无损检验》 JB/T4730-2005
《钢制常压容器制造》 GB/T4735-1997
《固定式压力容器安全技术监察规程》 TSG R0004-2009
《压力容器用焊条订货技术条件》 JB/T4747-2007
《化工钢制管法兰、垫片及紧固件》 HG/T20592~20635-2009
《钢质塔式容器》 JB4710-2005
《塔器设备设计规定》 HG20652-1998
《耳式支座》 JB/T4725-92
《腿式支座》 JB/T4713-92
《支承式支座》 JB/T4724-92
《化工设备吊耳及工程技术要求》 HG/T21574-2008
《旋转电机定额和性能》 GB 755-2008
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