薄膜蒸发在精细化工含盐废水处理中的应用 - 新闻资讯 - 破乳剂|COD去除剂|乳化液|含油|煤化工废水处理|济南乾来环保

[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

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。

原标题：薄膜蒸发在精细化工含盐废水处理中的应用

原作者：虞素飞

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