MVR技術在含鹽廢水處理領域的運用策略

摘要：中國的經濟發(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】?。污水問題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。基于此，文章著重于研究了MVR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

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：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]。

1 MVR蒸發(fā)結晶技術

1.1 MVR的基本介紹

MVR的運行原理是將蒸發(fā)之后所產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]。

1.2 MVR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過蒸發(fā)之后使得蒸汽與液體之間產生分離，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生很大的震動，需要經常檢修，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

化工生產中都會有含鹽廢水產生，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，降低生產成本，產生經濟效益，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中所產生的廢水，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。廢水經過技術處理之后產生的濃縮液可以用于生產化肥，經過基礎處理之后產生的淡水可以用于生產。廢水經過技術處理之后產生的雜質銅元素，可作為生產原料，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，就會有氯化物生產出來，可以用作企業(yè)的產品出售。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，蒸汽產生波動，帶動塑料膜產生變形，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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[8]頡小虎.淺論氯堿化工企業(yè)廢水零排放工藝[J].中國石油和化工標準與質量，2019（06）：175-176.

收稿日期：2020-09-11

作者簡介：滕麗（1987-），女，本科學歷，助理工程師，研究方向為環(huán)境。