含鹽廢水處理MVR技術運用策略
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摘要：中國的經(jīng)濟發(fā)展速度不斷加快，工業(yè)發(fā)展水平不斷提高，隨之而來的是環(huán)境問題，比如，水資源因為被污染而出現(xiàn)了短缺的問題，部分地區(qū)的水污染非常嚴重，對周圍的環(huán)境造成影響，威脅到了當?shù)厝嗣竦慕】怠Ｎ鬯畣栴}的處理關乎社會的和諧，也關乎人類的發(fā)展。污水處理中，含鹽廢水處理是很重要的部分，采用mvr技術可以獲得良好的效果?；诖耍恼轮赜谘芯苛薓VR技術在含鹽廢水處理領域的運用策略，旨在為相關工作提供指導與借鑒。
關鍵詞：MVR技術；含鹽廢水處理；運用；策略
在對化工工業(yè)廢水的處理中，含鹽廢水的處理是難點。在含鹽廢水中，無機鹽的濃度非常高，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1%，但是同城不會超過5%。含鹽廢水的種類多，來源非常廣泛，其中所含有的成分也非常復雜，如果采用單一的處理方式不能獲得良好的效果，因此技術處理有很高的難度。在處理含鹽廢水的時候，主要采用的工藝技術包括生物處理技術、膜分離處理技術、焚燒處理技術、冷卻結晶處理技術以及加熱蒸發(fā)結晶處理技術[1]。其中，采用生物處理技術的時候，通常用于處理無毒鹽類廢水，但是如果廢水中含有耐鹽菌，處理難度就會增加；采用焚燒處理技術時，如果廢水中含有較多的有機物則比較適用，還可以獲得鹽固體；采用膜法脫鹽處理技術，含鹽廢水經(jīng)過處理之后還可以回收淡水，但是依然會有很多的濃鹽水被排放出來，況且膜對環(huán)境有很高的要求，對水質也有一定的要求，還需要對膜定期更換，投入的資金量是比較大的；冷卻結晶技術，適用于鹽的溶解度會受到溫度的影響產(chǎn)生明顯的變化的廢水；采用加熱蒸發(fā)技術處理含鹽廢水的時候，不會對鹽的類別有所要求，也不會對鹽的濃度有任何的要求，可以將鹽類物質分離出來[2]，加熱蒸發(fā)技術有非常廣的適用范圍，資金投入少，可以實現(xiàn)鹽類物質“零排放”，如果要回收資源，采用這種處理技術是比較理想的，加熱蒸發(fā)處理技術中，較為常見的是多效蒸發(fā)技術和MVR技術，其中多效蒸發(fā)技術的應用中需要有大量蒸汽消耗，還需要使用冷卻水，對于熱能并不能回收再利用，應用MVR技術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，因此應用非常廣泛[3]。
1MVR蒸發(fā)結晶技術
1.1MVR的基本介紹
MVR的運行原理是將蒸發(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加熱室傳輸，其可以作為熱源用于加熱來料，這樣可以起到節(jié)約能源的作用，在這個過程中，其自身都會釋放熱量會形成冷凝水之后排放出來。系統(tǒng)運行中所需要的蒸汽量很多，隨著系統(tǒng)的運行處于穩(wěn)定狀態(tài)，就不需要蒸汽了，或者只需要少量的蒸汽對熱平衡起到補充作用。在整個的系統(tǒng)匯總，加熱室只有一個，沒有冷凝器，也不需要冷卻水，設備的資金投入量減少了，而且動力消耗量大大降低[4]。
1.2MVR系統(tǒng)的構成
MVR系統(tǒng)主要由壓縮機、分離室/結晶室、強制循環(huán)泵、加熱室所構成。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隨著不斷擾動而增加傳熱功能，此時運行強制循環(huán)軸流泵，在動力作用下使得物料蒸發(fā)而且循環(huán)操作，物料流動的速度增加了，這樣可以避免換熱管中出現(xiàn)污垢凝結的問題。（2）分離室/結晶室。分離室/結晶室為立式裝置，物料進入到這個裝置中經(jīng)過蒸發(fā)之后使得蒸汽與液體之間產(chǎn)生分離，出現(xiàn)物料沉降，同時有晶體生長出來。在設計分離室/結晶室的時候，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)生物沫夾帶的問題，在這個過程中，需要重點考慮的是晶體生長空間。（3）強制循環(huán)泵。該種循環(huán)泵以軸流式循環(huán)泵為主，如果在大流量低揚程的環(huán)境中，這種循環(huán)泵的應用效果非常好，促使蒸發(fā)器中的物料流動速度增加，防止在管中產(chǎn)生結垢的現(xiàn)象，由于流量非常大，能夠有效地降低溶液的平均過飽和度，局部爆發(fā)成核率也非常低，對晶體生長可以起到促進作用[5]。（4）壓縮機。壓縮機主要包括兩種，即離心式壓縮機和羅茨式壓縮機。離心式的壓縮機也被稱為葉片式的風機，適用于大蒸發(fā)量的操作，如果物料沸點不是大幅度提升，就可以采用這種方法。壓縮機所具備的特點是，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費，整個的設計結構也具有良好的可靠性，有很長的運轉周期、不需要太多的人員參與操作，其設計結構比較簡單、很少有容易損壞的構件，能夠有效地消除汽缸帶油，而且氣體質量很好，但是其也存在缺點，在運行的過程中出現(xiàn)喘振。羅茨式壓縮機沒有很大的蒸發(fā)量，但是也存在一個問題，就是沸點升高的幅度比較大，就可以采用這種壓縮機。其所具備的特點是，運行中的工作效率和壓比都相對較高一些，不會過高地要求進氣壓力有較強的穩(wěn)定性，也不會產(chǎn)生喘振的問題，排量很小，結構相對復雜，在運行的過程中會產(chǎn)生很大的震動，需要經(jīng)常檢修，且需要投入較高的維護費。所以，在選擇壓縮機的時候，需要考慮料液的特點[6]。
2含鹽廢水處理中MVR技術的應用
化工生產(chǎn)中都會有含鹽廢水產(chǎn)生，其中的主要化學物質包括氯化鈉、硫酸鈉等等。要回收廢水中的無機鹽，可以循環(huán)利用資源，降低生產(chǎn)成本，產(chǎn)生經(jīng)濟效益，且不會對環(huán)境造成污染。含鹽廢水的類型不同，采用的技術處理方法也有所不同，大多會采用MVR技術處理含鹽廢水，使廢水處理獲得良好效果。對于合成化工廠生產(chǎn)中所產(chǎn)生的廢水，因為其中含有硝酸銨濃度非常高，在處理的過程中采用MVR技術，會出現(xiàn)絮凝狀沉淀，這些沉淀經(jīng)過物化處理之后過濾，應用MVR技術進行蒸發(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)過技術處理之后產(chǎn)生的濃縮液可以用于生產(chǎn)化肥，經(jīng)過基礎處理之后產(chǎn)生的淡水可以用于生產(chǎn)。廢水經(jīng)過技術處理之后產(chǎn)生的雜質銅元素，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，對廢水進行技術處理后，經(jīng)過混凝沉淀，再進行過濾處理，之后這些元素就會流入到MVR蒸發(fā)系統(tǒng)當中，就會有氯化物生產(chǎn)出來，可以用作企業(yè)的產(chǎn)品出售。在處理二次汽凝水的過程中，用離子交換的方法處理樹脂，出水符合規(guī)定的標準，可以循環(huán)利用。對于濃度非常高的硫酸銨廢水也可采用MVR技術進行處理，由于硫酸銨有較高的沸點，可以采用兩級MVR系統(tǒng)。運行AspenPlus軟件建模，比較單級MVR系統(tǒng)的熱力性能、兩級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，能夠達到75.9%，MVR系統(tǒng)有較高的節(jié)能效率，甚至已經(jīng)超過了70%。與單級MVR統(tǒng)方案的整體熱力性能相比較，兩級MVR系統(tǒng)要高11%[8]。通過分析各種影響因素可以發(fā)現(xiàn)，一級排出濃度是32%的時候，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，在運行模式的時候計算出MVR處理系統(tǒng)的Yong效率超過10%，壓縮比逐漸減小，就會大幅度地提升蒸發(fā)溫度，對含鹽廢水處理中MVR技術的應用起到促進作用。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處理軟化結合使用MVR技術，同時采用離心干燥包裝工藝和三效混流強制循環(huán)蒸發(fā)結晶技術，可以有效地回收鹽類物料，實現(xiàn)廢物再利用，同時廢水達到零排放的效果。采用MVR系統(tǒng)進行蒸發(fā)濃縮，能源消耗量降低。對于高鹽廢水中含有10%的氯化鈉采用建模分析的方法，對能效比需要充分考慮，分析循環(huán)加熱器傳熱過程中產(chǎn)生的溫差，對壓縮比介于1.7至2的情況進行分析，可以明確，當蒸發(fā)結晶器的操作壓力達到45～60kPa的時候，工藝參數(shù)為最優(yōu)，此時模擬操作所獲得的結果與現(xiàn)場試驗產(chǎn)生的數(shù)據(jù)結果保持一致。
3在含鹽廢水處理應用MVR技術的不足之處
3.1產(chǎn)生系統(tǒng)結垢的問題
如果系統(tǒng)在運行的過程中出現(xiàn)蒸發(fā)效率下降的問題，就要考慮換熱器器壁產(chǎn)生結垢的問題。當出現(xiàn)這種現(xiàn)象的時候會增加熱阻，傳熱系數(shù)相應地降低，換熱器就無法有效地發(fā)揮其應有的性能。為防止MVR裝置使用中產(chǎn)生結垢的問題，可以使用采板式塑料膜換熱器，當換熱器運行的時候，蒸汽產(chǎn)生波動，帶動塑料膜產(chǎn)生變形，但是變形的幅度不是很大，就會使污垢層自行剝落，如此清洗蒸發(fā)結晶器的周期就會延長。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，自清洗功能良好。
3.2產(chǎn)生溫度升高的問題
應用MVR蒸發(fā)技術的時候，溫度升高的幅度要控制在8～20℃之間。如果沸點升高的幅度比較大時，應用MVR技術就不能很好地發(fā)揮其優(yōu)勢。對于此，可以采用濃縮含鹽廢水的方法，也可以采用結晶高鹽廢水的方法。前一種方法是在沸點不是很高的情況下進行處理，將多數(shù)的水蒸發(fā)；后一種方法是當廢水處于沸點高的時候蒸發(fā)，產(chǎn)生結晶之后就會有鹽析出。
4結束語
通過上面的研究可以明確，在工業(yè)廢水處理中，應用MVR技術可以發(fā)揮其優(yōu)勢，尤其是在鹽廢水的處理中，其優(yōu)勢是非常明顯的，因此，該技術被國家重視，在中國綠色發(fā)展戰(zhàn)略中鼓勵新興產(chǎn)業(yè)積極引入該技術。MVR技術支撐含鹽廢水MVR零排放結晶回收技術發(fā)揮作用，后者作為中國自主研發(fā)的技術，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用MVR技術也有不當之處，比如，材料會出現(xiàn)被腐蝕的問題，很有可能出現(xiàn)系統(tǒng)結垢的現(xiàn)象，所以，還需從實際情況出發(fā)，結合使用其他的處理技術，并對MVR技術進行深入研究。
參考文獻
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作者：滕麗 單位：中鹽金壇鹽化責任有限公司