高含盐废水零排放蒸发结晶技术进展

北极星环保网讯:随着水资源的日益短缺,实现工业废水零排放是大势所趋,用于高含盐废水零排放的蒸发结晶技术的核心是蒸发。介绍了多效蒸发、热力蒸汽再压缩蒸发、机械蒸汽再压缩蒸发、降膜式机械蒸汽再压缩循环蒸发等的工艺流程、技术特点、存在的问题及其应用情况,指出不同企业应根据实际情况,选择适宜的蒸发结晶工艺,在最大限度地对废水进行回用的基础上实现废水零排放,为可持续发展作贡献。

关键词：高含盐废水；零排放；蒸发结晶

水资源短缺已成为制约我国经济和社会发展的重要因素,实现工业废水零排放是大势所趋。美国在1970年首次提出了废水零排放的规定,美国电力研究中心将废水零排放定义为“不向地面水域排放任何形式的水(包括排出或渗出),所有离开电厂的水都是以湿气的形式或是固化在灰渣中”[1-2]。

我国于2005年颁布的《中国节水技术政策大纲》明确提出要发展外排废水回用及“零排放”技术。实现工业废水零排放,首先要通过优化工艺,提高装置的用水效率,降低水耗；之后采用超滤(UF)、电渗析(EDR)、反渗透(RO)等工艺将废水充分回用；经过深度浓缩的高含盐废水再通过蒸发结晶等过程最终实现废水的零排放。本文对几种蒸发结晶技术及其应用情况进行介绍。

1几种蒸发工艺流程介绍

对于废水深度处理过程产生的高含盐污水,可以通过蒸发结晶技术最终实现液体的零排放。蒸发结晶的技术核心是蒸发,目前国内外常用的蒸发技术主要有多效蒸发、热力蒸汽再压缩蒸发、机械蒸汽再压缩蒸发以及降膜式机械蒸汽再压缩循环蒸发等[3]。

1.1多效蒸发

多效蒸发(MultipleEffectEvaporation,MEE)是将几个蒸发器连接起来操作,前一效蒸发器产生的二次蒸汽作为后一效蒸发器的热源,以提高热能利用效率,图1为五效蒸发的流程简图。MEE的优点是进水预处理简单；应用较灵活,既可以单独使用,也可以与其它方法联合使用；系统操作安全可靠。

图1五效蒸发流程示意图

1.2热力蒸汽再压缩蒸发

热力蒸气再压缩蒸发(ThermalVaporRecompression,TVR)根据热泵原理,生蒸汽经过文丘里蒸气喷射式热泵,产生相对的负压环境,抽吸来自一效加热室的二次蒸汽的一部分,混合增压、提升温度后作为一效的加热蒸汽,以提高热能利用率,流程如图2所示[4]。

根据其效能特点,使用一台热力蒸汽压缩器所节约的能源与增加一效蒸发器所节约的能源相当,因此应用较为广泛。

在设备上TVR较多效蒸发系统只增加了蒸汽喷射泵,多效+蒸汽喷射泵组合比单纯的多效蒸发更节能。TVR技术根据喷射泵原理操作,没有活动部件,设计简单、有效,并能确保操作的高度可靠性。热力蒸汽压缩器在运行过程中仍需连续供给一定数量的鲜蒸汽[5]。

图2热力蒸气再压缩蒸发流程示意图

1.3机械蒸汽再压缩蒸发

机械式蒸汽再压缩(MechanicalVaporRecompression,MVR或MVC),又称机械热压缩,其流程示意图见图3。MVR采用机械压缩机将蒸发器产生的全部二次蒸气压缩,增加热焓后送到蒸发器的加热室作热源,使料液维持沸腾状态,而加热蒸汽本身冷凝成水。

在装置启动过程中需供给生蒸气,正常运行后不再需要生蒸气的供给,因此提高了热效率,减少了对外部热源的需求,降低了能耗。MVR采用单效操作,料液停留时间短,能耗和运行成本低,占地面积小,公用工程配套少[6]。

图3机械式蒸汽再压缩蒸发流程示意图

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