高盐废水处理
高盐废水是指含有有机物和至少3.5%(质量浓度)的总溶解固体物(TDS)的废水,这种废水含有多种物质(包括盐、油、有机物、重金属和放射性物质)。高盐废水如果直接或者稀释外排,一方面造成了水资源浪费;另一方面会对环境造成恶劣影响:加速江河湖泊富营养化,造成土壤生态系统瓦解,产生恶臭影响水质,改变水体颜色和能见度,形成大量水体悬浮物等。随着工业的发展,产生的高盐废水越来越多,成分越来越复杂,浓度也越来越高,因此对高盐废水有效处理方法的研究已迫在眉睫。
1、来源组成
高盐废水来源广泛,一是在化工、制药、石油、环保、造纸、奶制品加工、食品罐装等多种工业生产过程中,会排放大量废水,水中不但含有很多高浓度的有机污染物,且伴有大量钙、钠、氯、硫酸根等离子;二是为了充分利用水资源,很多沿海城市直接利用海水作为工业生产用水或是冷却水,一些地方把海水用于消防、冲洗厕所和道路,虽然这部分污水不含有大量的有毒物质,但水量大、含盐量高,也较难处理。
2、废水特点
高含盐量有机废水的有机物根据生产过程不同,所含有机物的种类及化学性质差异较大,但所含盐类物质多为 Cl-、SO42-、Na+、Ca2+等盐类物质。虽然这些离子都是微生物生长所必需的营养元素,在微生物的生长过程中起着促进酶反应,维持膜平衡和调节渗透压的重要作用,但是若这些离子浓度过高,会对微生物产生抑制和毒害作用。高盐废水中盐浓度高、渗透压高、微生物细胞脱水引起细胞原生质分离;盐析作用使脱氢酶活性降低;氯离子高对细菌有毒害作用;盐浓度高,废水的密度增加,活性污泥易上浮流失,从而严重影响生物处理系统的净化效果。
3、处理技术
高盐废水处理主要有常规工艺技术如:电解法、离子交换法、焚烧法、生化处理法;浓缩技术工艺如:膜分离法、蒸发法、零排放工艺技术等。其中MVR蒸发技术因其具有普通蒸发过程同时节能效果明显,受到愈来愈多的关注。中陇生态环境长期与国内外行业知名企业和多所高等院校保持科研合作,掌握高盐废水处理处理核心技术,确保废水处理达标,帮助企业节省运营成本。
4、MVR蒸发技术
MVR是机械蒸汽再压缩(Mechanical Vapor Recompression)的简称,它是重新利用蒸发系统自身产生的二次蒸汽的能量,通过将蒸发器产生的二次蒸汽经过压缩机之后,把电能转化为热能,提高蒸汽温度和热焓,重新返回蒸发器作为加热热源,对原液继续加热蒸发,从而减少对外界能源需求的一项环保节能技术。
4.1 MVR蒸发原理:
蒸发产生的低温位二次蒸汽经压缩机压缩,把电能转换成热能,蒸汽的温度、压力与热焓提高,蒸汽重新进入蒸发器的加热室,作为热源将料液维持在沸腾状态,蒸汽本身则冷凝成水。该原理使原本要废弃的蒸汽得到了充分的利用,回收的汽化潜热提高了热效率,因此,除设备启动外,整个蒸发过程中无需新的工业蒸汽。
4.2 工艺流程:
原液进入系统,与返回母液和循环液混合后进入换热器并在换热器内加热,加热后液体进入蒸发器内蒸发。蒸发出的蒸汽(二次蒸汽)被压缩机吸入,经压缩升温升压后输入到换热器内放热冷凝,冷凝水可直接排放或作为其他工序用水。
经蒸发后的浓液浓度达到饱和浓度时,液体内溶解的溶质将以晶体的形式析出,这样浓液就变成晶体和母液的混合物(晶浆)。晶浆由蒸发器排出,大部分作为循环液继续参与上述过程,另一小部分则排入离心机内。离心机将晶浆中的晶体与母液分离,分离出的母液流到母液槽内储存并由泵送至系统继续参与循环,分离出的晶体则可以出售或回用。
4.3 工艺特点:
①MVR节能蒸发器技术是仅需要极少量生蒸汽(开机启动时需少量生蒸汽,正常运行中不再需要生蒸汽),极大地降低企业运行成本;
②由于采用压缩机提供热源,和传统蒸发器相比,温差小得多,能够达到温和蒸发,极大地提高产品质量,降低结垢;
③无需冷凝器或只需很小面积的冷凝器,结构与流程非常简单,全自动操作,可连续运行,安全可靠;
④设备内配CIP清洗管路,可实现就地清洗,整套设备操作方便,无死角;
⑤该蒸发器是物料在低温(蒸发温度50℃—100℃)、且不产生泡沫的状态下进行蒸发,料液均匀不跑料,不易结焦,物料加热变性小;
⑥ MVR蒸发器的安装空间是普通多效蒸发器的两倍左右,设备投资金额也比较大,但是运行费用比普通多效蒸发器要低很多;
⑦为了避免操作人员失误或因错误操作引起MVR发生故障,保护设备的自控操作系统是必要的;
⑧ 传统多效蒸发器采用新鲜蒸汽作为能源,如五效蒸发器蒸发1吨水一般消耗新鲜蒸汽0.23吨;MVR机械压缩蒸发器消耗的能源是电能,蒸发1吨水一般消耗电15—27度,一般沸点升高较小的物料可以达到1吨水电耗20点度以下。能源节省程度与用户当地的新鲜蒸汽单价与电价密切相关,如蒸汽单价180元/吨,电价每度0.7元与五效蒸发器比,每蒸发一吨水能耗节省0.23*180-20*0.7=27.4元,如蒸发量为100吨,每年运行时间为330天,每天工作24小时,每年的节省能耗费用是27.4*100*24*330=21700800元。MVR蒸发器比五效蒸发器节能60%以上;
⑨MVR机械压缩蒸发器的价格是多效蒸发器的2倍上下,对于新建项目,比较投资差异,投资采购MVR多花的投入一般在300个运行日内可收回。对于用MVR机械压缩蒸发器替换原有的多效蒸发器的节能改造项目,改造投资一般在500个运行工作日内可以收回;
⑩在某些蒸汽成本很低而电价很高的特殊地域场合,MVR机械压缩蒸发器的经济性优势不明显,不建议使用。
4.4MVR的优势
在多效热力蒸汽再压缩系统中,待释放的冷凝热仍然很高。在多效装置中,如果有n效,冷凝热约为一次能量输入的1/n。而且,蒸汽喷射压缩器只能压缩一部分的二次蒸汽,动力蒸汽的能量必须作为余热释放给冷却水。然而,开放式压缩热泵原理的使用可以显著减少甚至消除通过冷凝器释放的热量。为达到最终的热平衡,可能需要少量的剩余能量或残余蒸汽的冷凝,因此允许恒定的压力比和稳定的操作条件。采用机械蒸汽再压缩的原因:
(1)回收利用二次蒸汽,避免能源浪费,无需额外加热源, 单位能量消耗低 ;
(2)工艺简单,易于模块化,有利于扩大生产容量,实用性强;
(3)设备紧凑、可靠、寿命长,部分负荷运转特性优异,投资费用适中;
(4)由于常用单效使产品停留时间短,负荷调节简单;
(5) 因温差低使产品的蒸发温和 。
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