工业废水“零排放”对国家能源安全战略和可持续发展具有重要影响。负责的企业都把它作为发展目标,但受管理、技术、资金水平的限制,我国距离真正实现“零排放”还很遥远,有必要进一步提高工业水处理管理的质量,优化工业水与水质回用的平衡,有效降低水处理技术的成本。
目前,蒸发结晶工艺作为“零排放”工作的末端处理,由于成本高,一直制约着工业废水“零排放”的发展。因此,比传统蒸发技术操作更便宜的低温蒸发正得到越来越广泛的应用[1,2,3]。低温蒸发是指运行温度低于70℃的蒸发过程,但根据运行压力可分为低温减压蒸发和低温常压蒸发。
1、低温减压蒸发
通过学生借助真空技术设备可以降低管理系统工作压力,实现中国低温蒸发。常见工艺有低温多效蒸发(LT-MED)和机械蒸汽再压缩(MVR)两种。
1.1低温多效蒸发(LT-MED)
在40~70°C的温差范围内,一系列降膜蒸发器串联连接,其能源来自蒸汽,工艺成熟,效率与脱盐效果正相关,成本负相关。
1.2机械蒸汽再压缩技术(MVR)
通过使用蒸汽压缩机做功重新开始利用企业自身发展产生的二次蒸汽能量,进行分析蒸发冷凝。其能源问题主要包括来自中国电力,设备可小型化,配套的公用建筑工程及工程项目总投资较LT-MED少,运行平稳,自动化技术程度高,且可在40℃以下蒸发,尤其适合含热敏性物料的工业生产废水。
1.3应用现状
LT-MED广泛应用于海水淡化领域,90%以上的运行成本来自蒸汽热源。如果工厂区域有大量廉价的废热,通常使用LT-MED。周焦研究表明,LT-MED应用于电厂脱硫废水处理和回用中,产生的盐的质量不能满足工业盐的质量要求,由于脱硫废水的质量,设备仍然存在腐蚀和结垢的问题。唐钢等研究了LT-MED在高盐矿山废水处理中的应用,发现多效竖管与多效水平管降膜蒸发系统的耦合可以降低总处理成本。在永汇稠油废水深度处理回用热回收锅炉中试中,发现气浮-过滤与LT-MED相结合处理高含盐高硬度稠油废水,每吨成本8元,是可行的。河海将LT-MED应用于高硫气田废水处理,通过合理规划和其它水处理工艺实现零排放。
MVR由于其较低的运行温度,经常用于处理成分复杂、挥发性物质较多的高盐度废水。将MVR技术应用于煤化工高矿化度废水的零排放。结果表明,该方法可以最大限度地回收淡水,出水TDS达到81mg/L,可以实现废水的零排放。运行成本大约是每吨20元。吴培熙等人利用微波真空还原技术结合臭氧催化氧化实现了精细化工废水的零排放。
2、低温常压蒸发
2.1气液相互作用技术(GaLiCos)
GaLiCos是近年来发展应用的低温蒸发数据技术,是指在一个密闭容器内模拟研究自然环境气象中的水蒸发及降雨循环,用空调制冷设备系统以及制造冷空气,与加温液体管理进行分析能量信息交互,通过开孔弧度控制和特殊板面加工,实现多层微米级交互面,增大蒸发效率,其能源问题主要包括来自中国电力,可采用塑料材质,耐腐蚀。
2.2应用现状
该工艺常用于单效处理,已应用于染料、石化、精细化工、制药等行业。通过单效低温蒸发处理稀酸废水的中试试验,将浓稀酸产品回用于生产,并将低于mg/L的冷凝水出水TDS回用于循环水,实现废水零排放。WillemVriesendorp等人介绍了低温常压蒸发技术在工业废水处理中的应用,大大降低了能耗,减少了系统结垢。
3、结论与展望
从目前的应用情况来看,LT-MED、MVR、Galicos工艺在合理设计整个工业废水“零排放”路线的基础上得到了广泛的应用。LT-MED和MVR过程是相对成熟的,已经使用了几十年。与传统的蒸发工艺相比,蒸发成本有一定程度的降低,腐蚀和结垢问题得到缓解,但仍然存在,这仍然是制约该工艺在工业废水零排放中应用的两个主要因素。
GaLiCos工艺比前两种工艺能耗低,塑料材质种类出现,解决了腐蚀问题。但整体应用时间较短,工艺和设备的稳定性有待进一步验证和提高。但其节能和耐腐蚀的特性将极大地促进其未来的应用。
综上,降低学生综合管理成本、提高教学资源化程度、合理进行设计生产工艺技术组合将是低温蒸发应用于工业废水零排放未来经济研究的重要作用方向。通过我们利用廉价余热、设计多效利用、研发一种新型低价质优的防腐防垢设备主要材料;研发方面具有分盐能力和挥发气体回收工作能力的低温蒸发工艺;不同低温蒸发工艺间组合或与其它水处理工艺组合使用,都可进一步扩大低温蒸发工艺的发展社会空间,并促进中小企业员工积极组织开展电子工业废水零排放。