低溫蒸發(fā)應(yīng)用于工業(yè)廢水零排放的現(xiàn)狀及展望

程 凱

（中海石油中捷石化有限公司，河北 滄州 061101）

工業(yè)廢水“零排放”對(duì)國家能源安全戰(zhàn)略及可持續(xù)發(fā)展均有重要影響。有擔(dān)當(dāng)?shù)钠髽I(yè)均以其作為發(fā)展目標(biāo)，但受管理、技術(shù)、資金水平限制，我國目前距真正實(shí)現(xiàn)“零排放”還有不小差距，需進(jìn)一步提升工業(yè)水處理管理品質(zhì)，優(yōu)化工業(yè)水水量平衡及分質(zhì)回用，有效降低各環(huán)節(jié)水處理技術(shù)使用成本。

目前，作為“零排放”工作中末端處理的蒸發(fā)結(jié)晶工藝，因其高成本一直制約著工業(yè)廢水“零排放”的發(fā)展。因此，較傳統(tǒng)蒸發(fā)技術(shù)運(yùn)行成本更低的低溫蒸發(fā)，應(yīng)用越來越廣泛[1-3]。低溫蒸發(fā)是指運(yùn)行溫度低于70℃的蒸發(fā)工藝，但按照操作壓力不同，分為低溫減壓蒸發(fā)和低溫常壓蒸發(fā)。

1 低溫減壓蒸發(fā)

通過借助真空設(shè)備降低系統(tǒng)壓力，實(shí)現(xiàn)低溫蒸發(fā)。常見工藝有低溫多效蒸發(fā)（LT-MED）和機(jī)械蒸汽再壓縮（MVR）兩種。

1.1 低溫多效蒸發(fā)（LT-MED）

將一系列降膜蒸發(fā)于40℃至70℃的溫差范圍內(nèi)串聯(lián)起來，用一定量的蒸汽輸入通過多次蒸發(fā)冷凝。其能源來自蒸汽，工藝成熟，效數(shù)與除鹽效果正相關(guān)，與成本負(fù)相關(guān)[4]。

1.2 機(jī)器蒸汽再壓縮技術(shù)（MVR）

通過蒸汽壓縮機(jī)做功重新利用自身產(chǎn)生的二次蒸汽能量，進(jìn)行蒸發(fā)冷凝。其能源主要來自電力，設(shè)備可小型化，配套的公用工程及工程總投資較LT-MED少，運(yùn)行平穩(wěn)，自動(dòng)化程度高，且可在40℃以下蒸發(fā)，尤其適合含熱敏性物料的工業(yè)廢水[5]。

1.3 應(yīng)用現(xiàn)狀

LT-MED常用于海水淡化領(lǐng)域，運(yùn)行成本90%以上來自于蒸汽熱源。廠區(qū)中如有大量廉價(jià)余熱，一般多用LT-MED。周姣研究了LT-MED應(yīng)用于電廠脫硫廢水處理及回用時(shí)，產(chǎn)鹽品質(zhì)難以達(dá)到工業(yè)鹽品質(zhì)要求，由于脫硫廢水的水質(zhì)，設(shè)備依然存在腐蝕結(jié)垢問題。唐剛等研究了LTMED應(yīng)用于礦井高鹽廢水處理，發(fā)現(xiàn)多效豎管和多效水平管降膜蒸發(fā)系統(tǒng)耦合，可以降低總處理成本。于永輝對(duì)應(yīng)用于稠油污水深度處理回用熱采鍋爐，進(jìn)行了中試研究，發(fā)現(xiàn)將氣浮-過濾和LT-MED組合，處理高含鹽高硬度稠油污水并回用是可行的，噸成本8元。何海將LT-MED應(yīng)用于高含硫氣田廢水處理，通過合理規(guī)劃結(jié)合其它水處理工藝實(shí)現(xiàn)零排放［6-9］。

MVR由于可達(dá)到更低的運(yùn)行溫度，常用于成分復(fù)雜，含有揮發(fā)成分的高鹽廢水處理中。左名景等將MVR技術(shù)用于煤化工高鹽廢水零排放進(jìn)行了中試研究，結(jié)果表明該方法可最大限度地回收了淡水，出水TDS達(dá)到81mg/L，可回用從而達(dá)到廢水零排放。運(yùn)行成本約為20元/噸。吳佩熹等對(duì)MVR聯(lián)合臭氧催化氧化實(shí)現(xiàn)了精細(xì)化工污水零排放。

2 低溫常壓蒸發(fā)

2.1 氣液交互技術(shù)（GaLiCos）

GaLiCos是近年來應(yīng)用的低溫蒸發(fā)技術(shù)，是指在密閉容器內(nèi)模擬自然氣象中的水蒸發(fā)及降雨循環(huán)，用空調(diào)制冷系統(tǒng)制造冷空氣，與加溫液體進(jìn)行能量交互，通過開孔弧度控制和特殊板面加工，實(shí)現(xiàn)多層微米級(jí)交互面，增大蒸發(fā)效率，其能源主要來自電力，可采用塑料材質(zhì)，耐腐蝕。

2.2 應(yīng)用現(xiàn)狀

該工藝常見單效處理，目前已應(yīng)用于染料、石油化工、精細(xì)化工、制藥等多各領(lǐng)域。張傳可等對(duì)單效低溫蒸發(fā)處理稀酸廢水進(jìn)行了中試，所產(chǎn)濃縮稀酸回用于生產(chǎn)，冷凝出水TDS小于200 mg/L回用于循環(huán)水，實(shí)現(xiàn)廢水零排放。Willem Vriesendorp等介紹了低溫常壓蒸發(fā)技已應(yīng)用于多領(lǐng)域工業(yè)廢水處理中，大幅降低能耗，減少系統(tǒng)結(jié)垢[10]。

3 結(jié)論與展望

從現(xiàn)有應(yīng)用情況看，LT-MED、MVR、GaLiCos工藝在整體工業(yè)廢水“零排放”路線設(shè)計(jì)合理的基礎(chǔ)上，已得到廣泛應(yīng)用。LT-MED、MVR工藝相對(duì)較成熟，已有幾十年的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，并且較傳統(tǒng)蒸發(fā)工藝，成本已有一定降低，腐蝕結(jié)垢問題也得到緩解，但依然存在，并繼續(xù)成為限制該工藝應(yīng)用于工業(yè)廢水零排放的兩大因素。

GaLiCos工藝，能耗較前兩者總體更低，并已出現(xiàn)塑料材質(zhì)的類型，腐蝕問題由此得以解決，但總體應(yīng)用時(shí)間較短，工藝及設(shè)備穩(wěn)定性有待進(jìn)一步驗(yàn)證及提高，但其節(jié)能和耐腐蝕的特點(diǎn)會(huì)對(duì)其未來應(yīng)用產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用。

綜上，降低綜合成本、提高資源化程度、合理設(shè)計(jì)工藝組合將是低溫蒸發(fā)應(yīng)用于工業(yè)廢水零排放未來研究的重要方向。通過利用廉價(jià)余熱、設(shè)計(jì)多效利用、研發(fā)新型低價(jià)質(zhì)優(yōu)的防腐防垢設(shè)備材料；研發(fā)具有分鹽能力和揮發(fā)氣體回收能力的低溫蒸發(fā)工藝；不同低溫蒸發(fā)工藝間組合或與其它水處理工藝組合使用，都可進(jìn)一步擴(kuò)大低溫蒸發(fā)工藝的發(fā)展空間，并促進(jìn)企業(yè)積極開展工業(yè)廢水零排放。