MVR技術(shù)在含鹽廢水處理領(lǐng)域的運(yùn)用策略

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?chē)沫h(huán)境造成影響，威脅到了當(dāng)?shù)厝嗣竦慕】怠Ｎ鬯畣?wèn)題的處理關(guān)乎社會(huì)的和諧，也關(guān)乎人類(lèi)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。基于此，文章著重于研究了MVR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

中圖分類(lèi)號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2020）11-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.11.035

Application strategy of MVR technology in salt wastewater treatment

Teng Li

（Zhongyan Jintan Salt Chemical Co.，Ltd.，Changzhou Jiangsu 213200，China）

Abstract：Chinas economic development speed is accelerating，and the level of industrial development is constantly improving，followed by environmental problems，for example，the shortage of water resources due to pollution，some areas of water pollution is very serious，affecting the surrounding environment，threatening the health of the local people.The treatment of sewage is related to the harmony of society and the development of human beings.In wastewater treatment，salt wastewater treatment is a very important part，MVR technology can achieve good results.Based on this，this paper focuses on the application strategy of MVR technology in the field of salt wastewater treatment，aiming to provide guidance and reference for related work.

Key words：MVR technology;Salt wastewater treatment;Application; Strategy

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(lèi)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(lèi)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(lèi)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(lèi)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(lèi)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(jiàn)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]。

1 MVR蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)

1.1 MVR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(méi)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]。

1.2 MVR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(méi)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(lèi)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(lèi)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(shù)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(lèi)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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收稿日期：2020-09-11

作者簡(jiǎn)介：滕麗（1987-），女，本科學(xué)歷，助理工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境。