含鹽廢水處理MVR技術(shù)運(yùn)用策略
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摘要：中國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度不斷加快，工業(yè)發(fā)展水平不斷提高，隨之而來(lái)的是環(huán)境問(wèn)題，比如，水資源因?yàn)楸晃廴径霈F(xiàn)了短缺的問(wèn)題，部分地區(qū)的水污染非常嚴(yán)重，對(duì)周圍的環(huán)境造成影響，威脅到了當(dāng)?shù)厝嗣竦慕】?。污水?wèn)題的處理關(guān)乎社會(huì)的和諧，也關(guān)乎人類的發(fā)展。污水處理中，含鹽廢水處理是很重要的部分，采用mvr技術(shù)可以獲得良好的效果?；诖耍恼轮赜谘芯苛薓VR技術(shù)在含鹽廢水處理領(lǐng)域的運(yùn)用策略，旨在為相關(guān)工作提供指導(dǎo)與借鑒。
關(guān)鍵詞：MVR技術(shù)；含鹽廢水處理；運(yùn)用；策略
在對(duì)化工工業(yè)廢水的處理中，含鹽廢水的處理是難點(diǎn)。在含鹽廢水中，無(wú)機(jī)鹽的濃度非常高，主要包括鈉離子、氯離子、鈣離子、鉀離子和硫酸根離子等等，含鹽量超過(guò)1%，但是同城不會(huì)超過(guò)5%。含鹽廢水的種類多，來(lái)源非常廣泛，其中所含有的成分也非常復(fù)雜，如果采用單一的處理方式不能獲得良好的效果，因此技術(shù)處理有很高的難度。在處理含鹽廢水的時(shí)候，主要采用的工藝技術(shù)包括生物處理技術(shù)、膜分離處理技術(shù)、焚燒處理技術(shù)、冷卻結(jié)晶處理技術(shù)以及加熱蒸發(fā)結(jié)晶處理技術(shù)[1]。其中，采用生物處理技術(shù)的時(shí)候，通常用于處理無(wú)毒鹽類廢水，但是如果廢水中含有耐鹽菌，處理難度就會(huì)增加；采用焚燒處理技術(shù)時(shí)，如果廢水中含有較多的有機(jī)物則比較適用，還可以獲得鹽固體；采用膜法脫鹽處理技術(shù)，含鹽廢水經(jīng)過(guò)處理之后還可以回收淡水，但是依然會(huì)有很多的濃鹽水被排放出來(lái)，況且膜對(duì)環(huán)境有很高的要求，對(duì)水質(zhì)也有一定的要求，還需要對(duì)膜定期更換，投入的資金量是比較大的；冷卻結(jié)晶技術(shù)，適用于鹽的溶解度會(huì)受到溫度的影響產(chǎn)生明顯的變化的廢水；采用加熱蒸發(fā)技術(shù)處理含鹽廢水的時(shí)候，不會(huì)對(duì)鹽的類別有所要求，也不會(huì)對(duì)鹽的濃度有任何的要求，可以將鹽類物質(zhì)分離出來(lái)[2]，加熱蒸發(fā)技術(shù)有非常廣的適用范圍，資金投入少，可以實(shí)現(xiàn)鹽類物質(zhì)“零排放”，如果要回收資源，采用這種處理技術(shù)是比較理想的，加熱蒸發(fā)處理技術(shù)中，較為常見的是多效蒸發(fā)技術(shù)和MVR技術(shù)，其中多效蒸發(fā)技術(shù)的應(yīng)用中需要有大量蒸汽消耗，還需要使用冷卻水，對(duì)于熱能并不能回收再利用，應(yīng)用MVR技術(shù)不需要消耗大量的能源，能夠做到鹽廢水“零排放”，而且可以回收資源，因此應(yīng)用非常廣泛[3]。
1MVR蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)
1.1MVR的基本介紹
MVR的運(yùn)行原理是將蒸發(fā)之后所產(chǎn)生的二次蒸汽回收并合理利用，使用壓縮機(jī)第二次壓縮蒸汽，隨著溫度壓力的提高，將被壓縮的蒸汽量通過(guò)加熱室傳輸，其可以作為熱源用于加熱來(lái)料，這樣可以起到節(jié)約能源的作用，在這個(gè)過(guò)程中，其自身都會(huì)釋放熱量會(huì)形成冷凝水之后排放出來(lái)。系統(tǒng)運(yùn)行中所需要的蒸汽量很多，隨著系統(tǒng)的運(yùn)行處于穩(wěn)定狀態(tài)，就不需要蒸汽了，或者只需要少量的蒸汽對(duì)熱平衡起到補(bǔ)充作用。在整個(gè)的系統(tǒng)匯總，加熱室只有一個(gè)，沒有冷凝器，也不需要冷卻水，設(shè)備的資金投入量減少了，而且動(dòng)力消耗量大大降低[4]。
1.2MVR系統(tǒng)的構(gòu)成
MVR系統(tǒng)主要由壓縮機(jī)、分離室/結(jié)晶室、強(qiáng)制循環(huán)泵、加熱室所構(gòu)成。具體的功能介紹如下：（1）加熱室。加熱室是列管式的換熱器，管程中是物料，殼程中是蒸汽，在殼程中的折流板會(huì)隨著不斷擾動(dòng)而增加傳熱功能，此時(shí)運(yùn)行強(qiáng)制循環(huán)軸流泵，在動(dòng)力作用下使得物料蒸發(fā)而且循環(huán)操作，物料流動(dòng)的速度增加了，這樣可以避免換熱管中出現(xiàn)污垢凝結(jié)的問(wèn)題。（2）分離室/結(jié)晶室。分離室/結(jié)晶室為立式裝置，物料進(jìn)入到這個(gè)裝置中經(jīng)過(guò)蒸發(fā)之后使得蒸汽與液體之間產(chǎn)生分離，出現(xiàn)物料沉降，同時(shí)有晶體生長(zhǎng)出來(lái)。在設(shè)計(jì)分離室/結(jié)晶室的時(shí)候，需要足夠容納物料的空間，在裝置中將物料分離，可以避免產(chǎn)生物沫夾帶的問(wèn)題，在這個(gè)過(guò)程中，需要重點(diǎn)考慮的是晶體生長(zhǎng)空間。（3）強(qiáng)制循環(huán)泵。該種循環(huán)泵以軸流式循環(huán)泵為主，如果在大流量低揚(yáng)程的環(huán)境中，這種循環(huán)泵的應(yīng)用效果非常好，促使蒸發(fā)器中的物料流動(dòng)速度增加，防止在管中產(chǎn)生結(jié)垢的現(xiàn)象，由于流量非常大，能夠有效地降低溶液的平均過(guò)飽和度，局部爆發(fā)成核率也非常低，對(duì)晶體生長(zhǎng)可以起到促進(jìn)作用[5]。（4）壓縮機(jī)。壓縮機(jī)主要包括兩種，即離心式壓縮機(jī)和羅茨式壓縮機(jī)。離心式的壓縮機(jī)也被稱為葉片式的風(fēng)機(jī)，適用于大蒸發(fā)量的操作，如果物料沸點(diǎn)不是大幅度提升，就可以采用這種方法。壓縮機(jī)所具備的特點(diǎn)是，有很大的生產(chǎn)能力、均勻的供氣量、平穩(wěn)的流量，而且不需要太多的維護(hù)費(fèi)，整個(gè)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)也具有良好的可靠性，有很長(zhǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn)周期、不需要太多的人員參與操作，其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、很少有容易損壞的構(gòu)件，能夠有效地消除汽缸帶油，而且氣體質(zhì)量很好，但是其也存在缺點(diǎn)，在運(yùn)行的過(guò)程中出現(xiàn)喘振。羅茨式壓縮機(jī)沒有很大的蒸發(fā)量，但是也存在一個(gè)問(wèn)題，就是沸點(diǎn)升高的幅度比較大，就可以采用這種壓縮機(jī)。其所具備的特點(diǎn)是，運(yùn)行中的工作效率和壓比都相對(duì)較高一些，不會(huì)過(guò)高地要求進(jìn)氣壓力有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，也不會(huì)產(chǎn)生喘振的問(wèn)題，排量很小，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，在運(yùn)行的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很大的震動(dòng)，需要經(jīng)常檢修，且需要投入較高的維護(hù)費(fèi)。所以，在選擇壓縮機(jī)的時(shí)候，需要考慮料液的特點(diǎn)[6]。
2含鹽廢水處理中MVR技術(shù)的應(yīng)用
化工生產(chǎn)中都會(huì)有含鹽廢水產(chǎn)生，其中的主要化學(xué)物質(zhì)包括氯化鈉、硫酸鈉等等。要回收廢水中的無(wú)機(jī)鹽，可以循環(huán)利用資源，降低生產(chǎn)成本，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，且不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。含鹽廢水的類型不同，采用的技術(shù)處理方法也有所不同，大多會(huì)采用MVR技術(shù)處理含鹽廢水，使廢水處理獲得良好效果。對(duì)于合成化工廠生產(chǎn)中所產(chǎn)生的廢水，因?yàn)槠渲泻邢跛徜@濃度非常高，在處理的過(guò)程中采用MVR技術(shù)，會(huì)出現(xiàn)絮凝狀沉淀，這些沉淀經(jīng)過(guò)物化處理之后過(guò)濾，應(yīng)用MVR技術(shù)進(jìn)行蒸發(fā)并濃縮處理，發(fā)揮RO膜的作用，就可以有效回收廢水中所含有的硝酸銨。廢水經(jīng)過(guò)技術(shù)處理之后產(chǎn)生的濃縮液可以用于生產(chǎn)化肥，經(jīng)過(guò)基礎(chǔ)處理之后產(chǎn)生的淡水可以用于生產(chǎn)。廢水經(jīng)過(guò)技術(shù)處理之后產(chǎn)生的雜質(zhì)銅元素，可作為生產(chǎn)原料，這樣廢水就能被充分利用，其中所含有的鹽類也能得到有效利用[7]。含鹽廢水中含有高濃度的污染物，諸如氨氮例子、Cu例子和氯離子等等，多屬于腐蝕性元素，對(duì)廢水進(jìn)行技術(shù)處理后，經(jīng)過(guò)混凝沉淀，再進(jìn)行過(guò)濾處理，之后這些元素就會(huì)流入到MVR蒸發(fā)系統(tǒng)當(dāng)中，就會(huì)有氯化物生產(chǎn)出來(lái)，可以用作企業(yè)的產(chǎn)品出售。在處理二次汽凝水的過(guò)程中，用離子交換的方法處理樹脂，出水符合規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，可以循環(huán)利用。對(duì)于濃度非常高的硫酸銨廢水也可采用MVR技術(shù)進(jìn)行處理，由于硫酸銨有較高的沸點(diǎn)，可以采用兩級(jí)MVR系統(tǒng)。運(yùn)行AspenPlus軟件建模，比較單級(jí)MVR系統(tǒng)的熱力性能、兩級(jí)MVR系統(tǒng)的熱力性能和三效蒸發(fā)系統(tǒng)熱的力性能。與傳統(tǒng)的三效蒸發(fā)相比較，MVR系統(tǒng)的整體性能系數(shù)要高很多，能夠達(dá)到75.9%，MVR系統(tǒng)有較高的節(jié)能效率，甚至已經(jīng)超過(guò)了70%。與單級(jí)MVR統(tǒng)方案的整體熱力性能相比較，兩級(jí)MVR系統(tǒng)要高11%[8]。通過(guò)分析各種影響因素可以發(fā)現(xiàn)，一級(jí)排出濃度是32%的時(shí)候，能源消耗量是非常低的，溫度升高到2.4～4℃最為適宜。從鹽分的具體情況出發(fā)建立Yong模型，在運(yùn)行模式的時(shí)候計(jì)算出MVR處理系統(tǒng)的Yong效率超過(guò)10%，壓縮比逐漸減小，就會(huì)大幅度地提升蒸發(fā)溫度，對(duì)含鹽廢水處理中MVR技術(shù)的應(yīng)用起到促進(jìn)作用。如果含鹽廢水中含有固體懸浮物、微量重金屬以及硫酸鹽等等，需要采用的處理方法是預(yù)處理軟化結(jié)合使用MVR技術(shù)，同時(shí)采用離心干燥包裝工藝和三效混流強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)，可以有效地回收鹽類物料，實(shí)現(xiàn)廢物再利用，同時(shí)廢水達(dá)到零排放的效果。采用MVR系統(tǒng)進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，能源消耗量降低。對(duì)于高鹽廢水中含有10%的氯化鈉采用建模分析的方法，對(duì)能效比需要充分考慮，分析循環(huán)加熱器傳熱過(guò)程中產(chǎn)生的溫差，對(duì)壓縮比介于1.7至2的情況進(jìn)行分析，可以明確，當(dāng)蒸發(fā)結(jié)晶器的操作壓力達(dá)到45～60kPa的時(shí)候，工藝參數(shù)為最優(yōu)，此時(shí)模擬操作所獲得的結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)結(jié)果保持一致。
3在含鹽廢水處理應(yīng)用MVR技術(shù)的不足之處
3.1產(chǎn)生系統(tǒng)結(jié)垢的問(wèn)題
如果系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中出現(xiàn)蒸發(fā)效率下降的問(wèn)題，就要考慮換熱器器壁產(chǎn)生結(jié)垢的問(wèn)題。當(dāng)出現(xiàn)這種現(xiàn)象的時(shí)候會(huì)增加熱阻，傳熱系數(shù)相應(yīng)地降低，換熱器就無(wú)法有效地發(fā)揮其應(yīng)有的性能。為防止MVR裝置使用中產(chǎn)生結(jié)垢的問(wèn)題，可以使用采板式塑料膜換熱器，當(dāng)換熱器運(yùn)行的時(shí)候，蒸汽產(chǎn)生波動(dòng)，帶動(dòng)塑料膜產(chǎn)生變形，但是變形的幅度不是很大，就會(huì)使污垢層自行剝落，如此清洗蒸發(fā)結(jié)晶器的周期就會(huì)延長(zhǎng)。比較傳統(tǒng)換熱器，這種方法可以避免換熱器表面有污垢聲場(chǎng)，自清洗功能良好。
3.2產(chǎn)生溫度升高的問(wèn)題
應(yīng)用MVR蒸發(fā)技術(shù)的時(shí)候，溫度升高的幅度要控制在8～20℃之間。如果沸點(diǎn)升高的幅度比較大時(shí)，應(yīng)用MVR技術(shù)就不能很好地發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。對(duì)于此，可以采用濃縮含鹽廢水的方法，也可以采用結(jié)晶高鹽廢水的方法。前一種方法是在沸點(diǎn)不是很高的情況下進(jìn)行處理，將多數(shù)的水蒸發(fā)；后一種方法是當(dāng)廢水處于沸點(diǎn)高的時(shí)候蒸發(fā)，產(chǎn)生結(jié)晶之后就會(huì)有鹽析出。
4結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)上面的研究可以明確，在工業(yè)廢水處理中，應(yīng)用MVR技術(shù)可以發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，尤其是在鹽廢水的處理中，其優(yōu)勢(shì)是非常明顯的，因此，該技術(shù)被國(guó)家重視，在中國(guó)綠色發(fā)展戰(zhàn)略中鼓勵(lì)新興產(chǎn)業(yè)積極引入該技術(shù)。MVR技術(shù)支撐含鹽廢水MVR零排放結(jié)晶回收技術(shù)發(fā)揮作用，后者作為中國(guó)自主研發(fā)的技術(shù)，得到了政策的支持，也獲得了一定的資金支持。但是，在含鹽廢水處理中應(yīng)用MVR技術(shù)也有不當(dāng)之處，比如，材料會(huì)出現(xiàn)被腐蝕的問(wèn)題，很有可能出現(xiàn)系統(tǒng)結(jié)垢的現(xiàn)象，所以，還需從實(shí)際情況出發(fā)，結(jié)合使用其他的處理技術(shù)，并對(duì)MVR技術(shù)進(jìn)行深入研究。
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作者：滕麗 單位：中鹽金壇鹽化責(zé)任有限公司