低溫蒸發應用于工業廢水零排放的現狀及展望

程 凱

（中海石油中捷石化有限公司，河北 滄州 061101）

工業廢水“零排放”對國家能源安全戰略及可持續發展均有重要影響。有擔當的企業均以其作為發展目標，但受管理、技術、資金水平限制，我國目前距真正實現“零排放”還有不小差距，需進一步提升工業水處理管理品質，優化工業水水量平衡及分質回用，有效降低各環節水處理技術使用成本。

目前，作為“零排放”工作中末端處理的蒸發結晶工藝，因其高成本一直制約著工業廢水“零排放”的發展。因此，較傳統蒸發技術運行成本更低的低溫蒸發，應用越來越廣泛[1-3]。低溫蒸發是指運行溫度低于70℃的蒸發工藝，但按照操作壓力不同，分為低溫減壓蒸發和低溫常壓蒸發。

1 低溫減壓蒸發

通過借助真空設備降低系統壓力，實現低溫蒸發。常見工藝有低溫多效蒸發（LT-MED）和機械蒸汽再壓縮（MVR）兩種。

1.1 低溫多效蒸發（LT-MED）

將一系列降膜蒸發于40℃至70℃的溫差范圍內串聯起來，用一定量的蒸汽輸入通過多次蒸發冷凝。其能源來自蒸汽，工藝成熟，效數與除鹽效果正相關，與成本負相關[4]。

1.2 機器蒸汽再壓縮技術（MVR）

通過蒸汽壓縮機做功重新利用自身產生的二次蒸汽能量，進行蒸發冷凝。其能源主要來自電力，設備可小型化，配套的公用工程及工程總投資較LT-MED少，運行平穩，自動化程度高，且可在40℃以下蒸發，尤其適合含熱敏性物料的工業廢水[5]。

1.3 應用現狀

LT-MED常用于海水淡化領域，運行成本90%以上來自于蒸汽熱源。廠區中如有大量廉價余熱，一般多用LT-MED。周姣研究了LT-MED應用于電廠脫硫廢水處理及回用時，產鹽品質難以達到工業鹽品質要求，由于脫硫廢水的水質，設備依然存在腐蝕結垢問題。唐剛等研究了LTMED應用于礦井高鹽廢水處理，發現多效豎管和多效水平管降膜蒸發系統耦合，可以降低總處理成本。于永輝對應用于稠油污水深度處理回用熱采鍋爐，進行了中試研究，發現將氣浮-過濾和LT-MED組合，處理高含鹽高硬度稠油污水并回用是可行的，噸成本8元。何海將LT-MED應用于高含硫氣田廢水處理，通過合理規劃結合其它水處理工藝實現零排放［6-9］。

MVR由于可達到更低的運行溫度，常用于成分復雜，含有揮發成分的高鹽廢水處理中。左名景等將MVR技術用于煤化工高鹽廢水零排放進行了中試研究，結果表明該方法可最大限度地回收了淡水，出水TDS達到81mg/L，可回用從而達到廢水零排放。運行成本約為20元/噸。吳佩熹等對MVR聯合臭氧催化氧化實現了精細化工污水零排放。

2 低溫常壓蒸發

2.1 氣液交互技術（GaLiCos）

GaLiCos是近年來應用的低溫蒸發技術，是指在密閉容器內模擬自然氣象中的水蒸發及降雨循環，用空調制冷系統制造冷空氣，與加溫液體進行能量交互，通過開孔弧度控制和特殊板面加工，實現多層微米級交互面，增大蒸發效率，其能源主要來自電力，可采用塑料材質，耐腐蝕。

2.2 應用現狀

該工藝常見單效處理，目前已應用于染料、石油化工、精細化工、制藥等多各領域。張傳可等對單效低溫蒸發處理稀酸廢水進行了中試，所產濃縮稀酸回用于生產，冷凝出水TDS小于200 mg/L回用于循環水，實現廢水零排放。Willem Vriesendorp等介紹了低溫常壓蒸發技已應用于多領域工業廢水處理中，大幅降低能耗，減少系統結垢[10]。

3 結論與展望

從現有應用情況看，LT-MED、MVR、GaLiCos工藝在整體工業廢水“零排放”路線設計合理的基礎上，已得到廣泛應用。LT-MED、MVR工藝相對較成熟，已有幾十年的應用經驗，并且較傳統蒸發工藝，成本已有一定降低，腐蝕結垢問題也得到緩解，但依然存在，并繼續成為限制該工藝應用于工業廢水零排放的兩大因素。

GaLiCos工藝，能耗較前兩者總體更低，并已出現塑料材質的類型，腐蝕問題由此得以解決，但總體應用時間較短，工藝及設備穩定性有待進一步驗證及提高，但其節能和耐腐蝕的特點會對其未來應用產生巨大的推動作用。

綜上，降低綜合成本、提高資源化程度、合理設計工藝組合將是低溫蒸發應用于工業廢水零排放未來研究的重要方向。通過利用廉價余熱、設計多效利用、研發新型低價質優的防腐防垢設備材料；研發具有分鹽能力和揮發氣體回收能力的低溫蒸發工藝；不同低溫蒸發工藝間組合或與其它水處理工藝組合使用，都可進一步擴大低溫蒸發工藝的發展空間，并促進企業積極開展工業廢水零排放。