作者：虞素飞 (上海问鼎环保科技有限公司，上海 201612)

[摘 要]以精细化工高含盐废水为研究体系，废水经过预处理工艺后进入薄膜蒸发系统，验证了薄膜蒸发系统对精细化工高含盐废 水处理的适用性。该废水具有盐度高、色度高、有机浓度高、毒性大、成分复杂的特点，废水经过处理后，满足冷凝水回用要求，该 系统可连续稳定运行，适合工程项目推广。

[关键词]精细化工；高含盐废水；薄膜蒸发；回用

随着国家《水污染防治行动计划》(水十条)的出台，工业 水污染处理工艺面临新的挑战。“十三五”水污染治理技术体 系集成与应用版块设立了“精细化工行业高含盐有机废水无 害化处理与废盐资源化回用技术工程示范及产业化推广”项 目，根据精细化工行业高含盐有机废水特征，联合应用多项关 键处理技术，形成一套精细化工高盐有机废水无害化处理技术 工艺，并进行工程示范和推广。高浓度含盐废水是工业废水中 较常见的一种，一般是指总含盐质量分数不低于 1 %的废水， 其具有盐度高、色度高、有机物浓度高、毒性大和成分复杂等 特点，含盐质量分数通常在 5 %以上，有些甚至达到 20 %。 这类废水若直接排入土壤或水体中，会导致动植物死亡，破坏 生态环境，造成严重污染，甚至影响人类身体健康。 目前，含盐废水处理难点在于高盐分的处理，传统工艺对 盐分的处理方法主要有生物法、离子交换法、膜法和蒸发法。 随着国家环保新政策的出台，零排放以及资源化技术的不断创 新，传统的处理工艺已经无法满足市场需求。本文主要是讨论 PFET 薄膜蒸发工艺对高盐水处理的应用效果。 云南某精细化工公司，专业生产天然漂白紫胶，产生大量 浓含盐有机废水，废水中的有机物含有多种链状脂肪酸和环状 萜烯酸，链状的为多羟基脂肪酸，环状的为醛酸和醇酸类。该 废水具有成分复杂、污染物种类多、浓度高、含盐量高、有机 物污染物浓度高、可生化性差的特点。由于废水中含有的有机 污染物含量较高，不适合采用生化、膜法等传统处理工艺。结 合该废水特征，设计处理工艺采用浓盐水前段预处理结合浓盐 水蒸发结晶系统，蒸发处理后的净水可回用于冷凝水，废水中 夹带的物料重新回归生产前端进行资源再利用。该项目废水处 理采用“清浊分流、分段处理”原则，最大限度提高水的资源 化利用率。

1 废水水质与处理方法

1.1 废水水质简介

某精细化工公司生产过程每天产生约 50 吨的高浓含盐有 机废水。由于该废水成分的复杂性，预处理阶段是浓缩减量工 艺的必要前提，以保证后续蒸发浓缩的稳定运行。预处理工艺 流程为混凝沉淀结合机械过滤与膜处理工艺，主要目的为去除 该废水中的部分有机污染物、悬浮物、胶体等杂质，降低废水 硬度，同时膜法可进一步降低后续的蒸发处理量，保证蒸发系 统进水水质稳定(进水水质及回用标准见表 1)。通过对预处理 工艺的多项组合，可满足大部分零排放项目的预处理要求。 1.2 分析项目及检测方法 水质指标 pH、CODCr、电导率、氨氮和 SS 在项目现场均 采用在线检测仪表进行检测并记录，为确保水质运行的稳定性 及可靠性，本研究中采取的数值为随机读数。为保证检测仪表 数据的可信度，本项目指标的复检频率保持在 3 天一次，测试 方法均采用国家标准分析方法测定。经对比后，在线检测与国 标法的数值差异保持在 5 %以内，表明在线检测仪表的可信度 较高。
1.3 结果与讨论 水质指标 pH、CODCr、电导率、氨氮和 SS 在项目现场均 采用在线检测仪表进行检测并记录，为确保水质运行的稳定性 及可靠性，本研究中采取的数值为随机读数。为保证检测仪表 数据的可信度，本项目指标的复检频率保持在 3 天一次，测试 方法均采用国家标准分析方法测定。经对比后，在线检测与国 标法的数值差异保持在 5 %以内，表明在线检测仪表的可信度 较高。

1.3.1 pH 考虑到薄膜蒸发系统的腐蚀问题，在预处理阶段，就对废 水 pH 进行了调整。蒸发过程 pH 的变化如图 1(a)所示，由于 冷凝水回用标准的 pH 广度(6~9)大于进水广度(6~8)，因此本 工艺产生的冷凝水是满足进水要求的，表明采用低温蒸发的 PFET 薄膜蒸发系统对于冷凝水的 pH 影响是及其微小的，这 对其他类型废水的 pH 具有明显的指导意义。

1.3.2 CODCr 蒸发过程 CODCr 的变化如图 1(b)所示，在进水 CODCr 具 有明显波动的背景下，出水 CODCr 浓度始终保持在 60 mg/L 以下，表明 PFET 薄膜蒸发系统对于 CODCr 的处理效果是非常 理想的，该出水 CODCr 浓度既满足排放要求也满足冷凝水回 用要求。

1.3.3 电导率 蒸发过程电导率的变化如图 1(c)所示。在进水电导率 31200~50000 us/cm 的背景下，出水电导率保持的相当稳定， 基本维持在 99.9 %以上。表明低温蒸发系统对水质中的离子 去除具有非常良好的效果，结合 PFET 薄膜蒸发系统对于防止 机器结构方面的设计，这为其他类型的高电导率废水的处理具 有借鉴意义。

1.3.4 氨氮 本工艺中进出水氨氮的含量均较低，进水氨氮的含量就满 足冷凝水回用标准(＜5 mg/L)，保持在较低水平。但是不容忽 视的是，PFET 薄膜蒸发系统对于低浓度氨氮的处理效果不佳， 这为后期低浓度氨氮废水的处理提出了新的要求。 1.3.5 SS 蒸发过程 SS 的变化如图 1(e)所示。由图中 SS 去除率变 化可知，PFET 薄膜蒸发系统对 SS 的处理有着极高的处理效 率(去除率稳定达到 98 %以上)，出水 SS 亦能够满足冷凝水回 用标准，表明本系统对于高 SS 废水的处理具有极高的潜力。

2 工艺说明与技术优势 2.1 处理工艺说明 PFET 薄膜蒸发系统是利用低温蒸发技术进行蒸发，同时 采用 MVR 原理，采用电驱动方式与辅助部分蒸汽相结合进行 蒸发浓缩，主要工艺过程为蒸发原液通过热回收加热装置，进 入到 PFET 蒸发罐内，使得原液加温至 55~63 ℃范围。蒸发罐 内废水原液在低温下蒸发，罐内空气中含有水蒸汽，带有水蒸 汽的空气通过离心风机压缩升温至各 PFET 薄膜组件内侧，使 得 PFET 薄膜膨胀鼓起，同时蒸发罐内加热液体经过循环泵循 环喷淋，喷淋水均匀喷洒在 PFET 薄膜组件外侧。该工艺实现 了 PFET 薄膜外侧热水与薄膜内侧加热空气进行热交换，使加 热空气热量传递给外侧水质，同时 PFET 膜内侧空气被外侧热 水降温，部分水蒸汽冷凝变为冷凝水至 PFET 膜组件内侧。冷 凝水通过 PFET 膜内侧集中管路进行收集，利用冷凝侧进行抽 真空，将系统内不冷凝性气体抽出，同时冷凝水通过集中管路 收集至冷凝水管内，抽出不冷凝气体，结果冷却外排或者至废 气处理系统。蒸发罐内的水随着冷凝水蒸出，浓缩液排出系统， 以及冷凝水系统考虑热回收，用于加热进料原液。


2.2 PFET 薄膜蒸发系统的技术特点与技术优势 PFET 薄膜蒸发系统，具有换热面积大、换热效率高，耐 腐蚀、抗污染性强，不易结垢、易于清洁的特点，蒸发过程中， 系统反应快、真空压降小、操作灵活、能耗损失量小，对于高 含盐废水的处理，具有非常好的效果。系统蒸发温度保持在 57~59 ℃之间，适用于热敏性物质蒸发，有效提高了热量的利 用率，为实现精细化工行业高含盐有机废水无害化处理与废盐 资源化回用提供了技术支撑。

3 系统运行情况 该系统自 2021 年 9 月调试并投入运行以来，整个系统运 行稳定，各处理单元运行指标均达到设计要求，系统蒸发温度 保持在 57~59 ℃之间。原液进入蒸发系统内，蒸发反应器顶 部配备搅拌，搅拌叶轮可与蒸发换热壁接触，确保换热交换面 不结垢。系统可回收 70 %~80 %蒸馏水回用，经 PFET 高分子 薄膜蒸发浓缩出来的浓缩液 TDS 达到 120000 mg/L，进入后 续结晶设备进行再次蒸发浓缩结晶。

4 总结 高含盐废水处理的工艺非常多，每种工艺具有不同特点， 经过不断的工程验证，结合项目特点、工程投资、运行成本以 及处理效果，每种工艺都有适用的不同行业。本论文以验证 PFET 高分子薄膜蒸发技术对精细化工厂的高浓度盐水脱盐处 理工艺的可行性为目的，经过项目长期稳定运行数据得出，膜 蒸发系统工艺是可行并且稳定的。针对不同成分的高浓含盐有 机废水，采用不同的浓缩工艺，水质水量不同影响蒸发工艺选 型，因此项目方案上要根据不同水质选择合适的浓缩工艺。通 过对运行情况数据分析，得出以下总结： (1)PFET 蒸发膜系统运行稳定，该工艺的产水水量、水质 指标符合冷凝水回用标准，实现对废水处理及资源化利用，减 少水资源的消耗，有利于环境的可持续发展； (2)PFET 蒸发系统废水脱盐效率良好，回用率达到预期设 计，系统经调试运行稳定，完成了废水回收处理指标，对废水 的 CODCr 去除率高达 98 %，水资源回收率达到了 80 %，脱盐 率达到了 90 %，达到了工程设计要求；PFET 薄膜蒸发处理技 术具有运行成本低、无需额外热源、运行能耗较低等优点，是 一种比较良好的废水处理技术，适合工程项目推广； (3)经过长期运行对比，该系统运行成本低于传统的多效 蒸发和 MVR 蒸发，而用蒸发系统产水替代自来水作为冷凝水 系统的补水，减少排污的同时，进一步节约了生产成本，具有 可观的经济效益和社会效益；(4)该薄膜蒸发系统，可以保障在系统真空的环境下，对 废水进行蒸发处理，系统可连续稳定运行，降低人员操作难度， 可进一步向智能化运维方向发展。