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低温蒸发应用于工业废水零排放的现状及展望

工业废水“零排放”对国家能源安全战略及可持续发展均有重要影响。有担当的企业均以其作为发展目标,但受管理、技术、资金水平限制,我国目前距真正实现“零排放”还有不小差距,需进一步提升工业水处理管理品质,优化工业水水量平衡及分质回用,有效降低各环节水处理技术使用成本。


目前,作为“零排放”工作中末端处理的蒸发结晶工艺,因其高成本一直制约着工业废水“零排放”的发展。因此,较传统蒸发技术运行成本更低的低温蒸发,应用越来越广泛[1,2,3]。低温蒸发是指运行温度低于70℃的蒸发工艺,但按照操作压力不同,分为低温减压蒸发和低温常压蒸发。


1低温减压蒸发


通过借助真空设备降低系统压力,实现低温蒸发。常见工艺有低温多效蒸发(LT-MED)和机械蒸汽再压缩(MVR)两种。


1.1 低温多效蒸发(LT-MED)


将一系列降膜蒸发于40℃至70℃的温差范围内串联起来,用一定量的蒸汽输入通过多次蒸发冷凝。其能源来自蒸汽,工艺成熟,效数与除盐效果正相关,与成本负相关。


1.2 机器蒸汽再压缩技术(MVR)


通过蒸汽压缩机做功重新利用自身产生的二次蒸汽能量,进行蒸发冷凝。其能源主要来自电力,设备可小型化,配套的公用工程及工程总投资较LT-MED少,运行平稳,自动化程度高,且可在40℃以下蒸发,尤其适合含热敏性物料的工业废水。


1.3 应用现状


LT-MED常用于海水淡化领域,运行成本90%以上来自于蒸汽热源。厂区中如有大量廉价余热,一般多用LT-MED。周姣研究了LT-MED应用于电厂脱硫废水处理及回用时,产盐品质难以达到工业盐品质要求,由于脱硫废水的水质,设备依然存在腐蚀结垢问题。唐刚等研究了LT-MED应用于矿井高盐废水处理,发现多效竖管和多效水平管降膜蒸发系统耦合,可以降低总处理成本。于永辉对应用于稠油污水深度处理回用热采锅炉,进行了中试研究,发现将气浮-过滤和LT-MED组合,处理高含盐高硬度稠油污水并回用是可行的,吨成本8元。何海将LT-MED应用于高含硫气田废水处理,通过合理规划结合其它水处理工艺实现零排放。


MVR由于可达到更低的运行温度,常用于成分复杂,含有挥发成分的高盐废水处理中。左名景等将MVR技术用于煤化工高盐废水零排放进行了中试研究,结果表明该方法可最大限度地回收了淡水,出水TDS达到81mg/L,可回用从而达到废水零排放。运行成本约为20元/吨。吴佩熹等对MVR联合臭氧催化氧化实现了精细化工污水零排放。


2低温常压蒸发


2.1 气液交互技术(GaLiCos)


GaLiCos是近年来应用的低温蒸发技术,是指在密闭容器内模拟自然气象中的水蒸发及降雨循环,用空调制冷系统制造冷空气,与加温液体进行能量交互,通过开孔弧度控制和特殊板面加工,实现多层微米级交互面,增大蒸发效率,其能源主要来自电力,可采用塑料材质,耐腐蚀。


2.2 应用现状


该工艺常见单效处理,目前已应用于染料、石油化工、精细化工、制药等多各领域。张传可等对单效低温蒸发处理稀酸废水进行了中试,所产浓缩稀酸回用于生产,冷凝出水TDS小于200mg/L回用于循环水,实现废水零排放。Willem Vriesendorp等介绍了低温常压蒸发技已应用于多领域工业废水处理中,大幅降低能耗,减少系统结垢。


3结论与展望


从现有应用情况看,LT-MED、MVR、GaLiCos工艺在整体工业废水“零排放”路线设计合理的基础上,已得到广泛应用。LT-MED、MVR工艺相对较成熟,已有几十年的应用经验,并且较传统蒸发工艺,成本已有一定降低,腐蚀结垢问题也得到缓解,但依然存在,并继续成为限制该工艺应用于工业废水零排放的两大因素。


GaLiCos工艺,能耗较前两者总体更低,并已出现塑料材质的类型,腐蚀问题由此得以解决,但总体应用时间较短,工艺及设备稳定性有待进一步验证及提高,但其节能和耐腐蚀的特点会对其未来应用产生巨大的推动作用。


综上,降低综合成本、提高资源化程度、合理设计工艺组合将是低温蒸发应用于工业废水零排放未来研究的重要方向。通过利用廉价余热、设计多效利用、研发新型低价质优的防腐防垢设备材料;研发具有分盐能力和挥发气体回收能力的低温蒸发工艺;不同低温蒸发工艺间组合或与其它水处理工艺组合使用,都可进一步扩大低温蒸发工艺的发展空间,并促进企业积极开展工业废水零排放。


林工  18005022609



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