廢水蒸發(fā)濃縮工藝在脫硫廢水處理中的運(yùn)用初探

水處理網(wǎng)訊:摘要：我國重工業(yè)一直處于高速發(fā)展的狀態(tài)，隨著構(gòu)建環(huán)境友好型社會(huì)戰(zhàn)略的提出，人們越來越重視脫硫廢水的處理工作?；诖?，本文介紹了廢水蒸發(fā)濃縮工藝與脫硫廢水水質(zhì)，探討了應(yīng)用廢水蒸發(fā)濃縮工藝處理脫硫廢水的方法，并分析了廢水蒸發(fā)濃縮工藝的應(yīng)用優(yōu)勢，旨在提高脫硫廢水處理效率與質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：蒸發(fā)濃縮；脫硫廢水；廢水處理；工藝應(yīng)用

引言

脫硫廢水中含有如COD、SS、氟化物等多種污染物質(zhì)，采用有效的工藝處理脫硫廢水對于環(huán)境保護(hù)、改良水質(zhì)來講十分重要。為了提高脫硫廢水處理效率，爭取實(shí)現(xiàn)廢水零排放，有必要通過分析目前廣泛應(yīng)用的廢水蒸發(fā)濃縮工藝的應(yīng)用方法與應(yīng)用實(shí)踐，研發(fā)新型廢水處理技術(shù)，改良與優(yōu)化現(xiàn)有技術(shù)。

一、廢水蒸發(fā)濃縮工藝概述

反滲透濃縮法、正滲透濃縮法、晶種法等是目前處理廢水的常用工藝，例如，反滲透濃縮法系統(tǒng)運(yùn)行較為復(fù)雜，需要進(jìn)行預(yù)先處理，包括對廢水濁度、結(jié)垢物質(zhì)、COD等的處理。經(jīng)過該工藝處理后的回收水質(zhì)質(zhì)量比晶種法處理后的回收水質(zhì)質(zhì)量低，而且不能實(shí)現(xiàn)廢水零排放，即不能全部回收。反滲透濃縮法處理結(jié)果表明，有部分廢水需要向附近地區(qū)排放，會(huì)給周邊環(huán)境造成污染，增加了治理污染的成本。再比如，晶種法能夠處理常規(guī)水系統(tǒng)中污染物質(zhì)含量較低的廢水，例如，鈣離子、硫酸根離子等污染元素含量較低的廢水，通過晶種法處理后的廢水向附近地區(qū)排放，對環(huán)境的污染程度較低，且容易清理，后續(xù)治理污染的費(fèi)用也較低。但是需要注意的是，脫硫廢水進(jìn)入到處理器中預(yù)熱環(huán)節(jié)會(huì)因?yàn)闇囟壬叨Y(jié)垢，結(jié)垢會(huì)引起廢水處理器運(yùn)行，不利于設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)，清洗處理器難度增加，降低設(shè)備使用壽命，增加設(shè)備成本。因此，采用廢水蒸發(fā)濃縮工藝處理脫硫廢水時(shí)應(yīng)當(dāng)采用有效措施，在提升水質(zhì)的同時(shí)避免結(jié)垢，實(shí)現(xiàn)廢水的循環(huán)利用，達(dá)成環(huán)境保護(hù)的目的，并保障企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益[1]。

二、脫硫廢水水質(zhì)概述

脫硫廢水中污染物質(zhì)包括固體懸浮物、硫酸鹽、氯化物、重金屬等。許多污染物質(zhì)屬于國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)中第1類污染物質(zhì)，需要嚴(yán)格控制。脫硫廢水多產(chǎn)生于以應(yīng)用煤炭能源為主的生產(chǎn)企業(yè)。煤炭在燃燒過程中其內(nèi)含的多種元素在鍋爐高溫作用下會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，繼而生成大量化合物，其中一部分隨著爐渣排出，另一部分會(huì)進(jìn)入脫硫裝置，逐漸溶解，并在溶解的過程中不斷濃縮，導(dǎo)致脫硫廢水中污染物質(zhì)含量較高。具體而言，脫硫廢水的PH值處于4.6到6.4之間，為酸性，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性低，硬度值較大，鹽類物質(zhì)覆蓋范圍大，且濃度較高，固體懸浮物22~61g/L，廢水中氯離子含量高，不易于回收，容易產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，破壞處理器，水質(zhì)處于動(dòng)態(tài)變化的狀態(tài)，成分種類多?？梢姡幚砻摿驈U水難度極大，相關(guān)企業(yè)的廢水處理環(huán)壓力較大，不利于提高企業(yè)運(yùn)行效率[2]。

三、處理脫硫廢水時(shí)蒸發(fā)濃縮工藝的有效運(yùn)用

（一）蒸發(fā)固化法處理脫硫廢水

圖 1 蒸發(fā)固化法廢水處理流程

煙道氣蒸發(fā)法、蒸發(fā)結(jié)晶法共同構(gòu)成了蒸發(fā)固化法，如圖1所示。因此，分析運(yùn)用蒸發(fā)固化法處理脫硫廢水應(yīng)從這兩種技術(shù)著手。煙道氣蒸發(fā)法的運(yùn)用原理是，將脫硫廢水運(yùn)送到除塵煙道中，通過高溫對其進(jìn)行蒸發(fā)處理，然后由相關(guān)人員統(tǒng)一收集殘余物質(zhì)和飛灰。該廢水處理法具有成本低的使用優(yōu)勢，但是在運(yùn)行期間容易出現(xiàn)運(yùn)行問題，蒸發(fā)效果不高，因此，針對該技術(shù)的應(yīng)用研究人員還應(yīng)當(dāng)不斷完善和改良，不斷提高處理脫硫廢水的效果。蒸發(fā)結(jié)晶法運(yùn)用原理是，脫硫廢水蒸發(fā)處理之后，需要將可回收水資源提煉出來，這一環(huán)節(jié)需要用到蒸發(fā)結(jié)晶法，主要運(yùn)用的處理設(shè)備是結(jié)晶器，對回收的水資源進(jìn)行蒸發(fā)濃縮、噴霧干燥，提高水資源循環(huán)利用率，該處理法為蒸發(fā)濃縮工藝的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)[3]。蒸發(fā)結(jié)晶法運(yùn)用過程中耗電量較大，結(jié)晶器及其配套設(shè)備占用空間較大，同時(shí)，設(shè)備的維修保養(yǎng)工作成本較高，不容易控制脫硫廢水水質(zhì)。因此，運(yùn)用結(jié)晶法后廢水中往往會(huì)含有固化物，需要相關(guān)人員再次進(jìn)行處理，這表示處理工作總體較為復(fù)雜。

（二）膜濃縮減量法處理脫硫廢水

圖 2 脫硫廢水處理流程

運(yùn)用膜濃縮減量法處理脫硫廢水，主要依托于正滲透濃縮工藝與反滲透濃縮工藝實(shí)現(xiàn)對脫硫廢水的高效率處理,如圖2所示。關(guān)于正滲透濃縮工藝運(yùn)行原理，該工藝依據(jù)滲透壓差完成對廢水的引導(dǎo)，將廢水引導(dǎo)直至汲取液之后，針對可溶解的污染物質(zhì)進(jìn)行截留處理。在引導(dǎo)廢水，實(shí)現(xiàn)水分汲取與分離的這一過程，需要借助其他技術(shù)加以輔助，提高脫硫廢水處理效率與質(zhì)量，回收污染物含量較小的水資源。該工藝的運(yùn)用要點(diǎn)是，汲取液可以反復(fù)利用，且使用該工藝能夠避免使用高壓泵設(shè)備，這表示設(shè)備運(yùn)行成本低。但是因?yàn)檎凉B透濃縮工藝處理脫硫廢水耗時(shí)較長，處理成本會(huì)隨著運(yùn)行時(shí)間的增加而增加。另外，還有可能提升氨泄漏概率，阻礙系統(tǒng)運(yùn)行。相對而言，反滲透濃縮工藝應(yīng)用優(yōu)勢更明顯，脫硫廢水鹽分濃度較高，應(yīng)用反滲透濃縮工藝時(shí)，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)加強(qiáng)膜截留性能，并注意記錄相關(guān)問題，積累運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)。若企業(yè)生產(chǎn)期間產(chǎn)生的脫硫廢水過多，應(yīng)當(dāng)快速采用膜濃縮減量法控制脫硫廢水量，同時(shí)啟動(dòng)廢除處理裝置，確保提高廢水處理效率，在一定情況下可以結(jié)合應(yīng)用正滲透與反滲透濃縮工藝。

除上述脫硫廢水處理法之外，還有熱濃縮法、多效蒸發(fā)法、機(jī)械蒸汽再壓縮法等可以用于處理脫硫廢水的工藝。其中，多效蒸發(fā)法運(yùn)行原理是綜合熱源沿用與熱能多次利用針對脫硫廢水進(jìn)行蒸發(fā)濃縮處理，等到固液完全分離，再對廢水進(jìn)行循環(huán)處理。機(jī)械蒸汽再壓縮法依托于壓縮機(jī)、蒸發(fā)器等設(shè)備完成對脫硫廢水的處理，處理廢水期間，蒸汽熱量呈擴(kuò)散式外放，處理后需要使用壓縮設(shè)備再次進(jìn)行處理，循環(huán)往復(fù)下實(shí)現(xiàn)對廢水的處理。機(jī)械蒸汽再壓縮法具有占用空間小、廢水處理效率高、成本較低的應(yīng)用優(yōu)勢，但該脫硫廢水處理法在使用期間會(huì)受物料沸點(diǎn)影響，若應(yīng)用該技術(shù)可以結(jié)合多效蒸發(fā)法，提高脫硫廢水處理質(zhì)量與效率。

（三）晶種法處理脫硫廢水

運(yùn)用晶種法能夠完全避免蒸發(fā)器換熱管因廢水結(jié)垢而出現(xiàn)損壞，晶種法處理后濃縮廢水一般會(huì)被送往結(jié)晶器或者干燥器，將廢水結(jié)晶或者干燥為固體，之后再運(yùn)往填埋區(qū)域。企業(yè)若采用晶種法處理廢水，只需循環(huán)上述流程即可。晶種法在處理脫硫廢水中的應(yīng)用方法如下，若脫硫廢水中鹽分、TDS含量較高，廢水在蒸發(fā)的過程中，TDS物質(zhì)容易產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)附著在設(shè)備上出現(xiàn)結(jié)垢情況，輕則會(huì)影響設(shè)備運(yùn)行效率，重則會(huì)堵塞設(shè)備。因此，解決廢水結(jié)垢的問題，是保障設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，降低設(shè)備維修維護(hù)成本與提高廢水處理效率的關(guān)鍵。晶種法能夠有效解決該問題，采用晶種法處理廢水所使用的設(shè)備被稱作蒸發(fā)器或者鹵水濃縮器（Brine Concentrator）。廢水在蒸發(fā)器作用下，TDS含量十分高，可達(dá)到300，000pp,之后將其投入結(jié)晶器或者干燥器做固化處理，然后填埋。晶種法運(yùn)作原理是基于硫酸鈣開展工作，即是說，廢水里必須含有鈣與硫化物，處理廢水前，若其中鈣或者硫化物含量過低，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)補(bǔ)充，添加鈣或者硫化物，保證廢水中二者的含量適當(dāng)。也就是說，廢水在蒸發(fā)時(shí)，鈣與硫化物的含量應(yīng)當(dāng)相適應(yīng)。廢水蒸發(fā)過程中，水里的污染物質(zhì)就會(huì)附著在鈣離子上，并處于懸浮狀態(tài)，不會(huì)附著在設(shè)備上。蒸發(fā)器一般能夠運(yùn)行一年以上，之后才需要定期維護(hù)保養(yǎng)。正常狀態(tài)下，只有在處理前可能需要添加鈣或者硫化物，運(yùn)行時(shí)通常不需要。

（四）運(yùn)用蒸發(fā)濃縮處理工藝的一般流程

蒸餾廢水之前，需要對其進(jìn)行軟件處理，盡可能去除廢水中的鈣離子、鎂離子、硫酸離子，降低廢水高溫結(jié)垢概率，之后將廢水送到結(jié)晶器進(jìn)行蒸發(fā)，蒸發(fā)后將其投入干燥器加以固化。具體作如下分析，軟件處理，廢水進(jìn)入軟件處理系統(tǒng)后，使用芒硝-石灰-煙道氣法軟化廢水，除去容易結(jié)垢的離子。第一步，添加石灰乳、芒硝，化學(xué)作用下獲取溶解液與無水芒硝，結(jié)合廢水處理系統(tǒng)運(yùn)行需求調(diào)整PH值，一般為12.8左右。第二步，將廢水導(dǎo)入煙道氣，利用二氧化碳與氫氧化鈉反應(yīng)后形成的碳酸鈣去除鈣離子，此時(shí)PH值一般處于10.5到11.5之間。通過陶瓷膜過濾。蒸發(fā)處理，可以使用MVR系統(tǒng)，將軟件處理過的廢水導(dǎo)入MVR系統(tǒng)，保證其在系統(tǒng)內(nèi)充分反應(yīng)，同時(shí)確保系統(tǒng)內(nèi)蒸汽量足夠，進(jìn)而增加設(shè)備換熱率。MVR系統(tǒng)能夠蒸發(fā)80%的廢水。干燥處理，可以綜合應(yīng)用離心機(jī)、流化床干燥機(jī)、自動(dòng)包裝機(jī)設(shè)備干燥處理流化物質(zhì)，將干燥后的物質(zhì)進(jìn)行存儲(chǔ)，便于填埋處理。蒸發(fā)濃縮工藝流程簡單，便于操作，自動(dòng)化程度高，與我國企業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展趨勢相吻合[4]。

四、運(yùn)用蒸發(fā)濃縮工藝處理脫硫廢水的優(yōu)勢

廢水蒸發(fā)濃縮工藝具有低碳環(huán)保、物料循環(huán)、節(jié)能、不結(jié)垢低腐蝕、安全性高等運(yùn)用優(yōu)勢。具體而言，在低碳環(huán)保方面，煙道氣中的二氧化碳與廢水中的鈣離子相互反應(yīng)形成溶解性低的碳酸鈣物質(zhì)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)去除鈣離子減排二氧化碳的效果。在物料循環(huán)方面，結(jié)晶器作用后的碳酸鈉能夠成為軟件處理原料進(jìn)行循環(huán)利用，結(jié)晶后的氯化鈉純度高于98%，可以作為工業(yè)生產(chǎn)物料重復(fù)使用。另外，MVR系統(tǒng)作用下形成的冷凝水鹽分低于0.02%，將其進(jìn)行二次處理后，可以用于鍋爐補(bǔ)給水。在節(jié)能方面，MVR廢水蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)，它依托于負(fù)壓降膜一效兩體蒸發(fā)器，最大程度上提高能源使用率，1噸水的能源使用量是傳統(tǒng)蒸發(fā)器的五分之一，有助于節(jié)約成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。在不結(jié)垢不腐蝕方面，綜合運(yùn)用軟化處理器與阻垢劑有助于防止結(jié)垢，能夠從根源上避免系統(tǒng)出現(xiàn)結(jié)垢問題，MVR系統(tǒng)的專業(yè)設(shè)計(jì)還能夠維持蒸發(fā)處于低溫差狀態(tài)，提高設(shè)備運(yùn)行安全性。另外，高質(zhì)量的材質(zhì)也提高了設(shè)備的防腐性能，延長其使用壽命?？傊?，運(yùn)用廢水蒸發(fā)處理工藝的大量實(shí)踐表明，該工藝具有高安全系數(shù)與可靠性，結(jié)構(gòu)合理，操作簡便，易于維護(hù)保養(yǎng)，且能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化處理，具有巨大應(yīng)用價(jià)值。

五、總結(jié)

綜上所述，廢水蒸發(fā)濃縮工藝具有效率高、能耗低、成本低等運(yùn)用優(yōu)勢，將其運(yùn)用到處理脫硫廢水中具有一定的應(yīng)用價(jià)值。我國現(xiàn)代化、環(huán)保型社會(huì)的建設(shè)需要實(shí)現(xiàn)資源的高效運(yùn)用與合理控制，脫硫廢水處理效率對我國國民生活質(zhì)量與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展均有重要影響。因此，有必要投入更多的精力對其進(jìn)行研究。

參考文獻(xiàn)：

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原標(biāo)題:廢水蒸發(fā)濃縮工藝在脫硫廢水處理中的運(yùn)用初探