污水汽化處理工藝流程及問題分析

吳洪煒

（安慶師范大學，安徽 安慶 246052）

節約用水并且加強水資源的使用效率是當下的應盡之責，否則，水資源匱乏的難題會阻礙我國的經濟的高速建設，最終將會對我國的經濟發展產生無法計量的影響[1]。高效率的利用排放的廢水，加強各行業排放廢水的使用效率。同時，加大廢液處理強度，提升我國在廢液治理技術方面的開展[2]，將極大地促進水資源有效保護。現如今，有機廢液的排放量巨大，廢液中化學需氧量排放總量是2423.7萬噸，其中，現代化工業的化學需氧量排放總量是338.5萬噸[3]。盡管我們國家對于相關水資源的有效使用、環境維護、治理方面也頒布了許多的政策和法規，同時也投入巨量的專用于環境維護的資金，環境保護依舊達不到效果，因環境引起的危害不斷增加，污染環境的整治依舊是歷史使命的重點[4]。

基于工業發達國家的有機廢液處理程序發展的歷史，投資建造二級污水處理廠能夠對水質的改善起到決定性作用。在20世紀70年代初期，許多經濟較為發達的國度都統一運用二級生物處置技術，但是該治理技術會消耗大量能源，運轉的成本很高，所需的基本投資額也巨大[6]。每年，美國都因二級生物處置技術需耗費能源費用逾越10億美元，同時美國也在加大廢液治理的研究力度，力爭發展出能夠符合當前工業化發展要求的先進治理方法，在較少投入的同時產生更大的效能[5]。有機廢液處理程序的優化已經成為了各個國家深入研究的新課題。

1 污水汽化處理工藝流程

1.1 污水汽化處理工藝流程現狀

在我國污水處理的工藝設備眾多，目前常見的工藝流程有：傳統的活性污泥治理工藝技術、AB工藝技術、水解-好氧工藝技術、氧化溝工藝技術、氧化塘等技術[7]。當前比較通用的污水汽化處理技術主要有離子交換法、吸附法、反滲透法、蒸發結晶法等四種方式方法[8]。污水在凈化時可以采用汽化結晶法處理，這種方法是通過蒸發濃縮，致使污水中的鹽離子濃度處于飽和狀態，形成晶核從而析出，通過過濾等方法實現固液分離，從而獲得固態結晶體[9-10]。廢液可通過數次的蒸發濃縮，進而達到環境治理的要求。

2010年，針對SAGD采出水技術中蒸汽產生過程中出現的技術問題，孫繩昆[11]借鑒加拿大SAGD開采技術，在遼河油田曙一區開展了降膜蒸發法處理超銅油采出水的先導試驗研究。用于做實驗的有機廢液經過了重力沉降以及浮選處理的技術，同時加入了相應劑量的化學物質處理之后，用于蒸發設備的供水。因為實驗時規模不大，因此只需要采用較小的蒸汽鍋爐便能滿足實驗要求的熱源，而不需要采用規模較大的蒸汽壓縮機。經過多次試驗，相關實驗人員發現：降膜蒸發管的結垢水平極低，內壁上只出現了很少的難溶物質；同時在進料水中加入苛性鈉這種物質，明顯極大的改變了蒸發管裝置內的結垢程度。

2012年，鄒龍生等[12]人進行了豎管降膜蒸發器處理稠油污水的試驗研究。將混合池中的桐油廢液添加適當劑量的pH調節劑、阻垢劑和消泡劑后，用泵送到蒸發器內進行再處理。實驗結果證明：傳熱系數與傳熱溫差、有機廢液蒸發的負荷、循環線的速率等因素呈反向變化關系；同時，油含量指標不滿足要求，除此之外其余的物質指標都能夠符合注汽鍋爐用水的條件。因此，只需對蒸餾水進行去油處理就可以用作鍋爐用水。也證明熱回收系統對于有機廢液處理具備良好的應用價值。

2018年，趙松等[13]人對哈得四聯合站污水蒸發裝置蒸發池長時間高液位運作以及外表浮油對四周環境造成損害的難題，對污水蒸發裝置運轉模式進行了全面的升級處理，裝置各方面的性能也有了很大的提升；根據HSE標準化站隊建立，提高廢液蒸發體系的利用效率并建立高質量的廢液處理體系，進而完成廢液排放的高效利用目的。

1.2 污水汽化處理工藝流程存在的問題

1）有機廢液的處理方式方法有些過時，已經無法滿足當前大規模生產要求。2）有機廢液處理技術需要大量的專業研究團隊以及專業設施，這些的缺失導致處理工藝改善滯后。

2 污水汽化處理的工作原理及常見問題的預防

2.1 污水汽化處理裝置工作原理及技術特點

圖1 污水汽化處理工藝流程圖

污水汽化處理裝置被數個蒸發器聯結形成的換熱裝置，圖1是有預熱系統的多效蒸發順流技術流程圖，現將從原料水、加熱蒸汽以及不凝氣三側的操作流程以及運作的基本原理進行介紹。

原料水側：首先，有機廢液是儲存在原料水儲存罐中的，然后經過原料水泵P1再被運到末效二次蒸汽冷凝裝置，由冷凝裝置首先加熱，然后其中一些會被當做凝結水放出，剩下的則作為裝置進料水依次經過預熱裝置，然后進入首效蒸發裝置噴淋管，噴淋管將原料液均勻噴淋在頂排換熱管上，最后以薄膜的形式依次向下流動。

蒸汽側：加熱后的蒸汽先進入首效蒸發器的部分，通過與管外污水的換熱而凝結水為淡水，管外污水蒸發產生的二次蒸汽首先經過預熱器對原料水進行加熱，之后作為下個加熱蒸汽與該效產生的濃縮液重復換熱。首效蒸汽凝結水返回鍋爐作為鍋爐給水，其余各效凝結水回收到淡水儲罐內。

不凝氣側：在淡水緩存罐、各效蒸發器的蒸發和末效二次蒸汽冷凝器的汽側，通過真空管線與其空泵相連，因裝置運轉需要在一定的真空度下進行，因此，需將裝置內的不凝氣體放出。

2.2 污水汽化處理工程運行過程中存在的問題

由于污水中含有大量的鹽，尤其是在蒸發過后會形成高濃度的鹽溶液，進行多次蒸發后再濃縮，會出現晶體。晶體越積累越多，就會附著在換熱管的內壁，進而形結垢。結垢會對設備造成極大的損害，無論是對換熱器的運行效率或是對換熱管的有效運行，都會引起換熱管淤塞，進而不可逆的影響設備的有效運轉。濃鹽廢液的組分復雜，含有多種物質，如：鈣離子、鎂離子以及硫酸根離子和硅酸鹽等諸多化學成分，上述各種物質在經過設備處理之后，濃度會逐漸增加，進而產生化合物，諸如硫酸鈣、碳酸鈣、硅酸鹽等不易溶解的物質，從而結垢。需要用酸洗以除去垢，但酸洗又會對裝置造成侵蝕，最終影響設備的使用壽命。

2.3 相關問題的預防措施

1）晶種法。本方法是利用晶種會對飽和的鹽溶液產生親和作用，從而使得廢液中硫酸鈣的過飽和度有所下降，廢液中的飽和鹽離子會首先和晶體結合，從而減少在加熱管壁上的附著，晶種通常會選用硫酸鈣或氯化鈣。

2） 加阻垢劑法。一些阻垢劑的有效使用，可以特定的螯合成一些金屬離子，因為污水中存在諸多的結垢金屬離子，阻垢劑的加入可以有效減少這些結垢離子與碳酸根、硫酸根的結合。

3）加酸法。由于在污水中的結垢離子多為鈣、鎂，可碳酸或碳酸氫根結合而結垢，通過加酸，將pH降到5以下，從而除去污水中的碳酸或碳酸氫根，最終起到防止結垢的作用。

3 結論

前人對于污水汽化處理已經有了較多的研究，一部分的研究通過對裝置進行改進，雖然解決了諸如鹽度增高問題，然而，由于廢液組成部分的繁雜特性，應該對多效蒸發設備在各個方面都進行不斷地提升。因此本文主要對污水汽化處理的相關研究進展進行了概述，通過對廢液汽化處置的技術進行介紹，并對常見問題提出相應的預防措施，以期為后續污水汽化裝置的優化提供相關的理論支撐。