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随着经济的快速发展和人民越来越高的环境保护需求, 有色金属加工企业加大了对工业废水处理的资金投入和技术探索力度, 在确保工业废水达标排放基础, 力争做到工业废水零排放。
反渗透 (RO) 作为目前废水资源化利用的典型技术之一, 被广泛应用于企业废水二级出水的深度处理。然而, RO浓水具有含盐量高, 采用普通方法处理时出水水质难于达到排放标准, 针对RO浓水的新型处理技术的开发显得尤为重要。
MVR工艺很好的解决RO浓水处理难的问题, 其巨大有的技术优势, 可以广泛用于生物化工、石化、制药、食品制造、环境保护、海水淡化等诸多领域。韶关冶炼厂将MVR蒸发技术用于处理RO膜浓水, 可使RO浓水再浓缩, 同时蒸出水可以再次利用, 做到废水处理与资源化相结合, 浓缩到结晶阶段, 结晶经过后续处理后可以得到以硫酸钠为主的无机盐, 最终达到冶金工业废水零排放。
1 MVR蒸发技术原理
蒸汽机械再压缩机技术 (Mechanical Vapor Recompression, MVR) , 将蒸发器蒸发产生的原本需要冷却水冷凝的二次蒸汽, 经压缩机压缩后, 提高其压力和饱和温度, 增加热焓, 再送入蒸发器加热器作为热源, 替代生蒸汽循环利用, 二次蒸汽的潜热又得到了充分的利用, 从而达到了节能的目的。机械蒸汽再压缩 (MVR) 技术与传统的多效蒸发相比, 总能耗比多效蒸发总节能70%以上。
2 MVR蒸发技术的工程应用
21 MVR工程应用
MVR技术逐渐被运用于废水的浓缩处理环节, 由于其节能效果显著、技术成熟可靠, 可为企业节省了大量的投资、运行经费, 大大降低了生产成本, 因此带来了巨大的经济效益。
有色金属冶炼企业探索性的引入MVR蒸发技术解决工业废水, 本文以韶关冶炼厂运用MVR技术处理废水为工程实例, 探讨MVR蒸发技术在冶金工业废水零排放中的应用。
韶关冶炼厂是经过40余年的探索和创新, 在工艺技术、装备水平、环境保护等方面处于国内同行业先进水平的大型铅锌冶炼企业。工厂工业废水采用生物制剂处理重金属的化学沉淀法、膜分离技术和RO浓水MVR蒸发结晶, 使得工业废水做到零排放。
韶冶在冶炼的各个环节上严格规范用水量, 并努力提高工业水的循环利用率, 严格把关进入末端废水处理系统的污水总水量, 这样使得工厂工业废水总量减少, 同时使得废水水质含无机盐比较高, 通过除重金属工艺和膜系统技术之后, 最终得到RO浓水, 其无机盐含量比较高。
由于用MVR蒸发技术处理有色冶炼废水尚无先例, 所以工厂通过若干次技术探索, 最终采用“预处理软化+降膜蒸发器蒸发+强制循环蒸发结晶+离心干燥包装工艺”为主体的工艺技术, 形成了对废水进行软化、蒸发、结晶、干燥包装工艺, RO浓水最终以蒸馏水和硫酸钠为主的无机盐形式呈现, 实现废水零排放的目的。其工艺流程图如图1所示。
22 RO浓水水质
韶冶工业废水经过纳滤膜、反渗透两组膜的浓缩, RO浓水水质含有高浓度的无机盐, 通过化验RO浓水含盐量在2%到3%之间, 主要有钠离子、钙离子、硫酸根离子、氯离子和氟离子。
由于此水中含有氯离子和氟离子, 对设备的腐蚀极为严重, 因此, 需要选用耐腐蚀性强的钛材, 在蒸发的过程中, 物料在温度20℃～100℃的各种浓度下, 钛材的腐蚀速度小于0013mm/a, 所以选用钛材可以解决由氯离子、氟离子引发的设备腐蚀问题。
23 MVR蒸出水水质及固态盐
通过韶冶的工程实例, 蒸发高浓度的RO浓水, 蒸出来的冷凝水, 通过化验其水质接近蒸馏水, 完全可以回收利用。
蒸出来的固态盐, 通过化验主要是以硫酸钠为主, 可做低品位盐资源回收。
24 MVR蒸发工艺特点
MVR蒸发工艺特点: (1) 启动后无须消耗生蒸汽, 或补充少量生蒸汽以维持蒸汽温度, 运行成本主要为压缩机的电耗, 运行费用大幅下降; (2) 占地面积小; (3) 公用工程配套少, --次蒸汽在蒸发器中冷凝成水, 无须另设冷凝器, 无须使用循环冷却水; (4) 启动和运行操作简单、容易, 操作人员少, 运行稳定, 自动化程度高。
3 结论
韶冶采用MVR技术处理后RO浓水, 终以蒸馏水和固态盐形式存在, 蒸馏水可直接回用于生产, 产生的固态盐则是以硫酸钠为主的无机盐, 可将其以低品位硫酸钠资源化处理。
在运行的过程中, 可通过调整工艺运行减缓降膜蒸发器结垢, 同时避免强制循环蒸发器结垢。因此MVR蒸发技术以独特的技术优势, 可以完成冶炼废水资源化, 最终实现冶金废水零排放。
