摘要：我國重工業(yè)一直處于高速發(fā)展的狀態(tài)，隨著構建環(huán)境友好型社會戰(zhàn)略的提出，人們越來越重視脫硫廢水的處理工作?；诖耍疚慕榻B了廢水蒸發(fā)濃縮工藝與脫硫廢水水質(zhì)，探討了應用廢水蒸發(fā)濃縮工藝處理脫硫廢水的方法，并分析了廢水蒸發(fā)濃縮工藝的應用優(yōu)勢，旨在提高脫硫廢水處理效率與質(zhì)量。

關鍵詞：蒸發(fā)濃縮；脫硫廢水；廢水處理；工藝應用

引言

脫硫廢水中含有如COD、SS、氟化物等多種污染物質(zhì)，采用有效的工藝處理脫硫廢水對于環(huán)境保護、改良水質(zhì)來講十分重要。為了提高脫硫廢水處理效率，爭取實現(xiàn)廢水零排放，有必要通過分析目前廣泛應用的廢水蒸發(fā)濃縮工藝的應用方法與應用實踐，研發(fā)新型廢水處理技術，改良與優(yōu)化現(xiàn)有技術。

一、廢水蒸發(fā)濃縮工藝概述

反滲透濃縮法、正滲透濃縮法、晶種法等是目前處理廢水的常用工藝，例如，反滲透濃縮法系統(tǒng)運行較為復雜，需要進行預先處理，包括對廢水濁度、結垢物質(zhì)、COD等的處理。經(jīng)過該工藝處理后的回收水質(zhì)質(zhì)量比晶種法處理后的回收水質(zhì)質(zhì)量低，而且不能實現(xiàn)廢水零排放，即不能全部回收。反滲透濃縮法處理結果表明，有部分廢水需要向附近地區(qū)排放，會給周邊環(huán)境造成污染，增加了治理污染的成本。再比如，晶種法能夠處理常規(guī)水系統(tǒng)中污染物質(zhì)含量較低的廢水，例如，鈣離子、硫酸根離子等污染元素含量較低的廢水，通過晶種法處理后的廢水向附近地區(qū)排放，對環(huán)境的污染程度較低，且容易清理，后續(xù)治理污染的費用也較低。但是需要注意的是，脫硫廢水進入到處理器中預熱環(huán)節(jié)會因為溫度升高而結垢，結垢會引起廢水處理器運行，不利于設備維護保養(yǎng)，清洗處理器難度增加，降低設備使用壽命，增加設備成本。因此，采用廢水蒸發(fā)濃縮工藝處理脫硫廢水時應當采用有效措施，在提升水質(zhì)的同時避免結垢，實現(xiàn)廢水的循環(huán)利用，達成環(huán)境保護的目的，并保障企業(yè)的經(jīng)濟效益[1]。

二、脫硫廢水水質(zhì)概述

脫硫廢水中污染物質(zhì)包括固體懸浮物、硫酸鹽、氯化物、重金屬等。許多污染物質(zhì)屬于國家環(huán)保標準中第1類污染物質(zhì)，需要嚴格控制。脫硫廢水多產(chǎn)生于以應用煤炭能源為主的生產(chǎn)企業(yè)。煤炭在燃燒過程中其內(nèi)含的多種元素在鍋爐高溫作用下會產(chǎn)生化學反應，繼而生成大量化合物，其中一部分隨著爐渣排出，另一部分會進入脫硫裝置，逐漸溶解，并在溶解的過程中不斷濃縮，導致脫硫廢水中污染物質(zhì)含量較高。具體而言，脫硫廢水的PH值處于4.6到6.4之間，為酸性，結構穩(wěn)定性低，硬度值較大，鹽類物質(zhì)覆蓋范圍大，且濃度較高，固體懸浮物22~61g/L，廢水中氯離子含量高，不易于回收，容易產(chǎn)生化學反應，破壞處理器，水質(zhì)處于動態(tài)變化的狀態(tài)，成分種類多?？梢?，處理脫硫廢水難度極大，相關企業(yè)的廢水處理環(huán)壓力較大，不利于提高企業(yè)運行效率[2]。

三、處理脫硫廢水時蒸發(fā)濃縮工藝的有效運用

（一）蒸發(fā)固化法處理脫硫廢水


圖 1 蒸發(fā)固化法廢水處理流程

煙道氣蒸發(fā)法、蒸發(fā)結晶法共同構成了蒸發(fā)固化法，如圖1所示。因此，分析運用蒸發(fā)固化法處理脫硫廢水應從這兩種技術著手。煙道氣蒸發(fā)法的運用原理是，將脫硫廢水運送到除塵煙道中，通過高溫對其進行蒸發(fā)處理，然后由相關人員統(tǒng)一收集殘余物質(zhì)和飛灰。該廢水處理法具有成本低的使用優(yōu)勢，但是在運行期間容易出現(xiàn)運行問題，蒸發(fā)效果不高，因此，針對該技術的應用研究人員還應當不斷完善和改良，不斷提高處理脫硫廢水的效果。蒸發(fā)結晶法運用原理是，脫硫廢水蒸發(fā)處理之后，需要將可回收水資源提煉出來，這一環(huán)節(jié)需要用到蒸發(fā)結晶法，主要運用的處理設備是結晶器，對回收的水資源進行蒸發(fā)濃縮、噴霧干燥，提高水資源循環(huán)利用率，該處理法為蒸發(fā)濃縮工藝的應用奠定了基礎[3]。蒸發(fā)結晶法運用過程中耗電量較大，結晶器及其配套設備占用空間較大，同時，設備的維修保養(yǎng)工作成本較高，不容易控制脫硫廢水水質(zhì)。因此，運用結晶法后廢水中往往會含有固化物，需要相關人員再次進行處理，這表示處理工作總體較為復雜。

（二）膜濃縮減量法處理脫硫廢水

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圖 2 脫硫廢水處理流程

運用膜濃縮減量法處理脫硫廢水，主要依托于正滲透濃縮工藝與反滲透濃縮工藝實現(xiàn)對脫硫廢水的高效率處理,如圖2所示。關于正滲透濃縮工藝運行原理，該工藝依據(jù)滲透壓差完成對廢水的引導，將廢水引導直至汲取液之后，針對可溶解的污染物質(zhì)進行截留處理。在引導廢水，實現(xiàn)水分汲取與分離的這一過程，需要借助其他技術加以輔助，提高脫硫廢水處理效率與質(zhì)量，回收污染物含量較小的水資源。該工藝的運用要點是，汲取液可以反復利用，且使用該工藝能夠避免使用高壓泵設備，這表示設備運行成本低。但是因為正滲透濃縮工藝處理脫硫廢水耗時較長，處理成本會隨著運行時間的增加而增加。另外，還有可能提升氨泄漏概率，阻礙系統(tǒng)運行。相對而言，反滲透濃縮工藝應用優(yōu)勢更明顯，脫硫廢水鹽分濃度較高，應用反滲透濃縮工藝時，應當適當加強膜截留性能，并注意記錄相關問題，積累運用經(jīng)驗。若企業(yè)生產(chǎn)期間產(chǎn)生的脫硫廢水過多，應當快速采用膜濃縮減量法控制脫硫廢水量，同時啟動廢除處理裝置，確保提高廢水處理效率，在一定情況下可以結合應用正滲透與反滲透濃縮工藝。

除上述脫硫廢水處理法之外，還有熱濃縮法、多效蒸發(fā)法、機械蒸汽再壓縮法等可以用于處理脫硫廢水的工藝。其中，多效蒸發(fā)法運行原理是綜合熱源沿用與熱能多次利用針對脫硫廢水進行蒸發(fā)濃縮處理，等到固液完全分離，再對廢水進行循環(huán)處理。機械蒸汽再壓縮法依托于壓縮機、蒸發(fā)器等設備完成對脫硫廢水的處理，處理廢水期間，蒸汽熱量呈擴散式外放，處理后需要使用壓縮設備再次進行處理，循環(huán)往復下實現(xiàn)對廢水的處理。機械蒸汽再壓縮法具有占用空間小、廢水處理效率高、成本較低的應用優(yōu)勢，但該脫硫廢水處理法在使用期間會受物料沸點影響，若應用該技術可以結合多效蒸發(fā)法，提高脫硫廢水處理質(zhì)量與效率。

（三）晶種法處理脫硫廢水

運用晶種法能夠完全避免蒸發(fā)器換熱管因廢水結垢而出現(xiàn)損壞，晶種法處理后濃縮廢水一般會被送往結晶器或者干燥器，將廢水結晶或者干燥為固體，之后再運往填埋區(qū)域。企業(yè)若采用晶種法處理廢水，只需循環(huán)上述流程即可。晶種法在處理脫硫廢水中的應用方法如下，若脫硫廢水中鹽分、TDS含量較高，廢水在蒸發(fā)的過程中，TDS物質(zhì)容易產(chǎn)生化學反應附著在設備上出現(xiàn)結垢情況，輕則會影響設備運行效率，重則會堵塞設備。因此，解決廢水結垢的問題，是保障設備穩(wěn)定運行，降低設備維修維護成本與提高廢水處理效率的關鍵。晶種法能夠有效解決該問題，采用晶種法處理廢水所使用的設備被稱作蒸發(fā)器或者鹵水濃縮器（Brine Concentrator）。廢水在蒸發(fā)器作用下，TDS含量十分高，可達到300，000pp,之后將其投入結晶器或者干燥器做固化處理，然后填埋。晶種法運作原理是基于硫酸鈣開展工作，即是說，廢水里必須含有鈣與硫化物，處理廢水前，若其中鈣或者硫化物含量過低，相關人員應當補充，添加鈣或者硫化物，保證廢水中二者的含量適當。也就是說，廢水在蒸發(fā)時，鈣與硫化物的含量應當相適應。廢水蒸發(fā)過程中，水里的污染物質(zhì)就會附著在鈣離子上，并處于懸浮狀態(tài)，不會附著在設備上。蒸發(fā)器一般能夠運行一年以上，之后才需要定期維護保養(yǎng)。正常狀態(tài)下，只有在處理前可能需要添加鈣或者硫化物，運行時通常不需要。

（四）運用蒸發(fā)濃縮處理工藝的一般流程

蒸餾廢水之前，需要對其進行軟件處理，盡可能去除廢水中的鈣離子、鎂離子、硫酸離子，降低廢水高溫結垢概率，之后將廢水送到結晶器進行蒸發(fā)，蒸發(fā)后將其投入干燥器加以固化。具體作如下分析，軟件處理，廢水進入軟件處理系統(tǒng)后，使用芒硝-石灰-煙道氣法軟化廢水，除去容易結垢的離子。第一步，添加石灰乳、芒硝，化學作用下獲取溶解液與無水芒硝，結合廢水處理系統(tǒng)運行需求調(diào)整PH值，一般為12.8左右。第二步，將廢水導入煙道氣，利用二氧化碳與氫氧化鈉反應后形成的碳酸鈣去除鈣離子，此時PH值一般處于10.5到11.5之間。通過陶瓷膜過濾。蒸發(fā)處理，可以使用MVR系統(tǒng)，將軟件處理過的廢水導入MVR系統(tǒng)，保證其在系統(tǒng)內(nèi)充分反應，同時確保系統(tǒng)內(nèi)蒸汽量足夠，進而增加設備換熱率。MVR系統(tǒng)能夠蒸發(fā)80%的廢水。干燥處理，可以綜合應用離心機、流化床干燥機、自動包裝機設備干燥處理流化物質(zhì)，將干燥后的物質(zhì)進行存儲，便于填埋處理。蒸發(fā)濃縮工藝流程簡單，便于操作，自動化程度高，與我國企業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展趨勢相吻合[4]。

四、運用蒸發(fā)濃縮工藝處理脫硫廢水的優(yōu)勢

廢水蒸發(fā)濃縮工藝具有低碳環(huán)保、物料循環(huán)、節(jié)能、不結垢低腐蝕、安全性高等運用優(yōu)勢。具體而言，在低碳環(huán)保方面，煙道氣中的二氧化碳與廢水中的鈣離子相互反應形成溶解性低的碳酸鈣物質(zhì)，進而實現(xiàn)去除鈣離子減排二氧化碳的效果。在物料循環(huán)方面，結晶器作用后的碳酸鈉能夠成為軟件處理原料進行循環(huán)利用，結晶后的氯化鈉純度高于98%，可以作為工業(yè)生產(chǎn)物料重復使用。另外，MVR系統(tǒng)作用下形成的冷凝水鹽分低于0.02%，將其進行二次處理后，可以用于鍋爐補給水。在節(jié)能方面，MVR廢水蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)，它依托于負壓降膜一效兩體蒸發(fā)器，最大程度上提高能源使用率，1噸水的能源使用量是傳統(tǒng)蒸發(fā)器的五分之一，有助于節(jié)約成本，提高企業(yè)經(jīng)濟效益。在不結垢不腐蝕方面，綜合運用軟化處理器與阻垢劑有助于防止結垢，能夠從根源上避免系統(tǒng)出現(xiàn)結垢問題，MVR系統(tǒng)的專業(yè)設計還能夠維持蒸發(fā)處于低溫差狀態(tài)，提高設備運行安全性。另外，高質(zhì)量的材質(zhì)也提高了設備的防腐性能，延長其使用壽命?？傊\用廢水蒸發(fā)處理工藝的大量實踐表明，該工藝具有高安全系數(shù)與可靠性，結構合理，操作簡便，易于維護保養(yǎng)，且能夠?qū)崿F(xiàn)自動化處理，具有巨大應用價值。

五、總結

綜上所述，廢水蒸發(fā)濃縮工藝具有效率高、能耗低、成本低等運用優(yōu)勢，將其運用到處理脫硫廢水中具有一定的應用價值。我國現(xiàn)代化、環(huán)保型社會的建設需要實現(xiàn)資源的高效運用與合理控制，脫硫廢水處理效率對我國國民生活質(zhì)量與社會經(jīng)濟發(fā)展均有重要影響。因此，有必要投入更多的精力對其進行研究。

參考文獻：

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