废水蒸发浓缩工艺在脱硫废水处理中的运用初探

摘要：我国重工业一直处于高速发展的状态，随着构建环境友好型社会战略的提出，人们越来越重视脱硫废水的处理工作。基于此，本文介绍了废水蒸发浓缩工艺与脱硫废水水质，探讨了应用废水蒸发浓缩工艺处理脱硫废水的方法，并分析了废水蒸发浓缩工艺的应用优势，旨在提高脱硫废水处理效率与质量。

关键词：蒸发浓缩；脱硫废水；废水处理；工艺应用

引言

脱硫废水中含有如COD、SS、氟化物等多种污染物质，采用有效的工艺处理脱硫废水对于环境保护、改良水质来讲十分重要。为了提高脱硫废水处理效率，争取实现废水零排放，有必要通过分析目前广泛应用的废水蒸发浓缩工艺的应用方法与应用实践，研发新型废水处理技术，改良与优化现有技术。

一、废水蒸发浓缩工艺概述

反渗透浓缩法、正渗透浓缩法、晶种法等是目前处理废水的常用工艺，例如，反渗透浓缩法系统运行较为复杂，需要进行预先处理，包括对废水浊度、结垢物质、COD等的处理。经过该工艺处理后的回收水质质量比晶种法处理后的回收水质质量低，而且不能实现废水零排放，即不能全部回收。反渗透浓缩法处理结果表明，有部分废水需要向附近地区排放，会给周边环境造成污染，增加了治理污染的成本。再比如，晶种法能够处理常规水系统中污染物质含量较低的废水，例如，钙离子、硫酸根离子等污染元素含量较低的废水，通过晶种法处理后的废水向附近地区排放，对环境的污染程度较低，且容易清理，后续治理污染的费用也较低。但是需要注意的是，脱硫废水进入到处理器中预热环节会因为温度升高而结垢，结垢会引起废水处理器运行，不利于设备维护保养，清洗处理器难度增加，降低设备使用寿命，增加设备成本。因此，采用废水蒸发浓缩工艺处理脱硫废水时应当采用有效措施，在提升水质的同时避免结垢，实现废水的循环利用，达成环境保护的目的，并保障企业的经济效益[1]。

二、脱硫废水水质概述

脱硫废水中污染物质包括固体悬浮物、硫酸盐、氯化物、重金属等。许多污染物质属于国家环保标准中第1类污染物质，需要严格控制。脱硫废水多产生于以应用煤炭能源为主的生产企业。煤炭在燃烧过程中其内含的多种元素在锅炉高温作用下会产生化学反应，继而生成大量化合物，其中一部分随着炉渣排出，另一部分会进入脱硫装置，逐渐溶解，并在溶解的过程中不断浓缩，导致脱硫废水中污染物质含量较高。具体而言，脱硫废水的PH值处于4.6到6.4之间，为酸性，结构稳定性低，硬度值较大，盐类物质覆盖范围大，且浓度较高，固体悬浮物22~61g/L，废水中氯离子含量高，不易于回收，容易产生化学反应，破坏处理器，水质处于动态变化的状态，成分种类多。可见，处理脱硫废水难度极大，相关企业的废水处理环压力较大，不利于提高企业运行效率[2]。

三、处理脱硫废水时蒸发浓缩工艺的有效运用

（一）蒸发固化法处理脱硫废水

图 1 蒸发固化法废水处理流程

烟道气蒸发法、蒸发结晶法共同构成了蒸发固化法，如图1所示。因此，分析运用蒸发固化法处理脱硫废水应从这两种技术着手。烟道气蒸发法的运用原理是，将脱硫废水运送到除尘烟道中，通过高温对其进行蒸发处理，然后由相关人员统一收集残余物质和飞灰。该废水处理法具有成本低的使用优势，但是在运行期间容易出现运行问题，蒸发效果不高，因此，针对该技术的应用研究人员还应当不断完善和改良，不断提高处理脱硫废水的效果。蒸发结晶法运用原理是，脱硫废水蒸发处理之后，需要将可回收水资源提炼出来，这一环节需要用到蒸发结晶法，主要运用的处理设备是结晶器，对回收的水资源进行蒸发浓缩、喷雾干燥，提高水资源循环利用率，该处理法为蒸发浓缩工艺的应用奠定了基础[3]。蒸发结晶法运用过程中耗电量较大，结晶器及其配套设备占用空间较大，同时，设备的维修保养工作成本较高，不容易控制脱硫废水水质。因此，运用结晶法后废水中往往会含有固化物，需要相关人员再次进行处理，这表示处理工作总体较为复杂。

（二）膜浓缩减量法处理脱硫废水

图 2 脱硫废水处理流程

运用膜浓缩减量法处理脱硫废水，主要依托于正渗透浓缩工艺与反渗透浓缩工艺实现对脱硫废水的高效率处理,如图2所示。关于正渗透浓缩工艺运行原理，该工艺依据渗透压差完成对废水的引导，将废水引导直至汲取液之后，针对可溶解的污染物质进行截留处理。在引导废水，实现水分汲取与分离的这一过程，需要借助其他技术加以辅助，提高脱硫废水处理效率与质量，回收污染物含量较小的水资源。该工艺的运用要点是，汲取液可以反复利用，且使用该工艺能够避免使用高压泵设备，这表示设备运行成本低。但是因为正渗透浓缩工艺处理脱硫废水耗时较长，处理成本会随着运行时间的增加而增加。另外，还有可能提升氨泄漏概率，阻碍系统运行。相对而言，反渗透浓缩工艺应用优势更明显，脱硫废水盐分浓度较高，应用反渗透浓缩工艺时，应当适当加强膜截留性能，并注意记录相关问题，积累运用经验。若企业生产期间产生的脱硫废水过多，应当快速采用膜浓缩减量法控制脱硫废水量，同时启动废除处理装置，确保提高废水处理效率，在一定情况下可以结合应用正渗透与反渗透浓缩工艺。

除上述脱硫废水处理法之外，还有热浓缩法、多效蒸发法、机械蒸汽再压缩法等可以用于处理脱硫废水的工艺。其中，多效蒸发法运行原理是综合热源沿用与热能多次利用针对脱硫废水进行蒸发浓缩处理，等到固液完全分离，再对废水进行循环处理。机械蒸汽再压缩法依托于压缩机、蒸发器等设备完成对脱硫废水的处理，处理废水期间，蒸汽热量呈扩散式外放，处理后需要使用压缩设备再次进行处理，循环往复下实现对废水的处理。机械蒸汽再压缩法具有占用空间小、废水处理效率高、成本较低的应用优势，但该脱硫废水处理法在使用期间会受物料沸点影响，若应用该技术可以结合多效蒸发法，提高脱硫废水处理质量与效率。

（三）晶种法处理脱硫废水

运用晶种法能够完全避免蒸发器换热管因废水结垢而出现损坏，晶种法处理后浓缩废水一般会被送往结晶器或者干燥器，将废水结晶或者干燥为固体，之后再运往填埋区域。企业若采用晶种法处理废水，只需循环上述流程即可。晶种法在处理脱硫废水中的应用方法如下，若脱硫废水中盐分、TDS含量较高，废水在蒸发的过程中，TDS物质容易产生化学反应附着在设备上出现结垢情况，轻则会影响设备运行效率，重则会堵塞设备。因此，解决废水结垢的问题，是保障设备稳定运行，降低设备维修维护成本与提高废水处理效率的关键。晶种法能够有效解决该问题，采用晶种法处理废水所使用的设备被称作蒸发器或者卤水浓缩器（Brine Concentrator）。废水在蒸发器作用下，TDS含量十分高，可达到300，000pp,之后将其投入结晶器或者干燥器做固化处理，然后填埋。晶种法运作原理是基于硫酸钙开展工作，即是说，废水里必须含有钙与硫化物，处理废水前，若其中钙或者硫化物含量过低，相关人员应当补充，添加钙或者硫化物，保证废水中二者的含量适当。也就是说，废水在蒸发时，钙与硫化物的含量应当相适应。废水蒸发过程中，水里的污染物质就会附着在钙离子上，并处于悬浮状态，不会附着在设备上。蒸发器一般能够运行一年以上，之后才需要定期维护保养。正常状态下，只有在处理前可能需要添加钙或者硫化物，运行时通常不需要。

（四）运用蒸发浓缩处理工艺的一般流程

蒸馏废水之前，需要对其进行软件处理，尽可能去除废水中的钙离子、镁离子、硫酸离子，降低废水高温结垢概率，之后将废水送到结晶器进行蒸发，蒸发后将其投入干燥器加以固化。具体作如下分析，软件处理，废水进入软件处理系统后，使用芒硝-石灰-烟道气法软化废水，除去容易结垢的离子。第一步，添加石灰乳、芒硝，化学作用下获取溶解液与无水芒硝，结合废水处理系统运行需求调整PH值，一般为12.8左右。第二步，将废水导入烟道气，利用二氧化碳与氢氧化钠反应后形成的碳酸钙去除钙离子，此时PH值一般处于10.5到11.5之间。通过陶瓷膜过滤。蒸发处理，可以使用MVR系统，将软件处理过的废水导入MVR系统，保证其在系统内充分反应，同时确保系统内蒸汽量足够，进而增加设备换热率。MVR系统能够蒸发80%的废水。干燥处理，可以综合应用离心机、流化床干燥机、自动包装机设备干燥处理流化物质，将干燥后的物质进行存储，便于填埋处理。蒸发浓缩工艺流程简单，便于操作，自动化程度高，与我国企业现代化发展趋势相吻合[4]。

四、运用蒸发浓缩工艺处理脱硫废水的优势

废水蒸发浓缩工艺具有低碳环保、物料循环、节能、不结垢低腐蚀、安全性高等运用优势。具体而言，在低碳环保方面，烟道气中的二氧化碳与废水中的钙离子相互反应形成溶解性低的碳酸钙物质，进而实现去除钙离子减排二氧化碳的效果。在物料循环方面，结晶器作用后的碳酸钠能够成为软件处理原料进行循环利用，结晶后的氯化钠纯度高于98%，可以作为工业生产物料重复使用。另外，MVR系统作用下形成的冷凝水盐分低于0.02%，将其进行二次处理后，可以用于锅炉补给水。在节能方面，MVR废水蒸发浓缩系统，它依托于负压降膜一效两体蒸发器，最大程度上提高能源使用率，1吨水的能源使用量是传统蒸发器的五分之一，有助于节约成本，提高企业经济效益。在不结垢不腐蚀方面，综合运用软化处理器与阻垢剂有助于防止结垢，能够从根源上避免系统出现结垢问题，MVR系统的专业设计还能够维持蒸发处于低温差状态，提高设备运行安全性。另外，高质量的材质也提高了设备的防腐性能，延长其使用寿命。总之，运用废水蒸发处理工艺的大量实践表明，该工艺具有高安全系数与可靠性，结构合理，操作简便，易于维护保养，且能够实现自动化处理，具有巨大应用价值。

五、总结

综上所述，废水蒸发浓缩工艺具有效率高、能耗低、成本低等运用优势，将其运用到处理脱硫废水中具有一定的应用价值。我国现代化、环保型社会的建设需要实现资源的高效运用与合理控制，脱硫废水处理效率对我国国民生活质量与社会经济发展均有重要影响。因此，有必要投入更多的精力对其进行研究。

参考文献：

[1]郑利兵,魏源送,焦赟仪,等.零排放形势下热电厂脱硫废水处理进展及展望[J].化学工业与工程,2019,36(01):24-37.

[2]费博凯.脱硫废水零排放深度处理工艺[J].化工设计通讯,2018,44(12):207.[3]李响. 石灰石石膏湿法脱硫废水浓缩蒸发及氯迁移研究[D].浙江大学,2018.[4]叶春松,黄建伟,刘通,等.燃煤电厂烟气脱硫废水处理方法与技术进展[J].环境工程,2017,35(11):10-13+51.