作者：文/包宏强 杨柳 王皓轩（北京奔驰汽车有限公司） 高效废水处理系统在发动机工厂的应用 在如今节能环保的大趋势驱使下，越来越多的企业开始选择使用蒸发法替换传统处理法或膜处理法来处理在 生产中产生的废水。作为实践绿色工厂的先驱者，北京奔驰发动机工厂内废水设备所使用的真空蒸发设备采 用迄今最先进的真空负压蒸馏技术，将效率提升到最高，可消除90%的废液，减少了回收废液所带来的额外 费用。

机械加工工业在车、磨、削等加工过程中，普遍使用乳化 液来冷却、润滑、清洗、防锈，以提高产品的质量，延长机床的 使用寿命。废乳化液除具有一般含油废水的危害外，由于表面活 性剂的作用，机械油高度分散在水中，动植物、水生生物更易 吸收，而且表面活性剂本身对生物也有害，还可使一些不溶于 水的有毒物质被溶解。为提高乳化液的防锈性，添加的亚硝酸 钠很容易转化成致癌的亚硝基胺，这些废液如不及时治理而直接 排放，会造成严重的环境污染。在环保问题日益严苛的今天，国 家与各地方政府也都相应出台了工业废水的排放标准，例如GB/ T31962-2015、DB11/ 307—2013水污染物综合排放标准等管 控措施。在全世界节能减排的大趋势下，国家也发布了绿色工厂 的评价标准。 现如今废水的处理方式可基本分成三大类：传统方法、膜 处理法、热处理法。其中传统方法主要为：隔油沉淀+破乳+ 气浮+稀释后生化处理。膜处理法则是在隔油沉淀后再使用有 机管式膜与无机膜组合。最后热处理法则是使用蒸发法来处理 污水。 虽然三种方式都可以达到各项排放法规对污水处理的要 求，但相对于传统方法及膜法处理，污水蒸发设备具有很多 先天的优势。例如污水蒸发设备体积小，占地面积少；设备可 根据污水或废水特性，针对性地采用防腐蚀材料制造；系统简 单，容易操作，可实现完全自动化，设备无需专人看管，处理 水质效果好，清洁无异味；设备性能稳定，且运行时不用添加 化学药品，蒸发后的水源能再次利用，可节省投资和运行成 本。在如今节能环保的大趋势驱使下，越来越多的企业开始选 择使用蒸发法替换传统处理法或膜处理法来处理在生产中产生 的废水。作为实践绿色工厂的先驱者，北京奔驰在生产污水的 处理方面也坚持使用先进技术。

例如北京奔驰发动机工厂的工艺废水的处理系统，与世界先 进的污水处理技术供应商合作完成了发动机工厂一期二期的废水 处理设备的工作。发动机工厂内废水设备所使用的真空蒸发设备 采用迄今最先进的真空负压蒸馏技术，将效率提升到最高，可消 除90%的废液，减少了回收废液所带来的额外费用。MVR技术 的应用也大大提升了蒸汽热能的利用效率，为公司节约了大量的 电能消耗。 MVR废水蒸发器的蒸发工艺 北京奔驰发动机工厂使用的废水处理系统核心技术是MVR （Mechanical Vapor Recompression），即机械蒸汽再压缩技 术。MVR将蒸发产生的二次蒸汽用压缩机进行压缩，提高其温 度、压力，重新作为热源加热需要被蒸发的物料使蒸发过程不需 要外加蒸汽。MVR浓缩蒸发设备是一种新型高效节能的蒸发设 备，采用电能为主要能源。 MVR意味着当气体的体积减小，压强增大时，气体的温度 也会随即升高。从而实现将低温、低压的蒸汽变成高温高压的蒸 汽，进而可以作为热源再次加热需要被蒸发的原液，从而达到可 以循环回收利用蒸汽的目的；而加热蒸汽将热量传递给物料本身 之后冷凝成水。冷凝水可以作为工业用水回收利用。原来要废弃 的蒸汽就得到了充分的利用，回收了潜热，又提高了热效率。由 于在此体积的压缩是通过机械式压缩机实现，所以称作MVR。 MVR浓缩蒸发技术工作过程是低品位的蒸汽经压缩机压缩， 温度、 压力提高，热焓增加，然后进入换热器冷凝，以充分利用 蒸汽的潜热。 MVR浓缩设备由蒸馏水热交换器、浓缩蒸发器、 结晶器及离心机等组成，当蒸发器处理废水时，蒸发废水所需的 热由再蒸汽冷凝和冷凝水冷却时释放热能所提供，在运行过程 中，没有潜热的流失，使废水实现低温负压蒸发。 MVR蒸发浓缩技术的能效优势 目前热法处理技术中，蒸汽再压缩 MVR是近年迅速发展成 熟的高效技术，它与传统的MED(Multiple Effect Distillation)等技 术相比具有热利用率高，运行成本低的巨大优势，因此逐步成为 企业优先选择的技术。 传统多效蒸发浓缩技术是将蒸发器连接起来组成蒸发浓缩 系统，多效蒸发浓缩技术则有效利用二次蒸汽，将其引入另一个 蒸发器作为加热蒸汽。在多效蒸发中，各效的操作压力、相应的 加热蒸汽温度与溶液沸点依次降低，有效利用二次蒸汽，减少了 一次蒸汽的消耗量，减少能耗成本。多效蒸发工艺可以根据处理 量设计为单效蒸发、双效蒸发、三效蒸发、四效蒸发等。但是随 着效数的增加，一次蒸汽消耗量不断减小，但由于温度差、热损 失等原因，减小的幅度也随着下降，到五效的时候，其减少节约 一次蒸汽的程度相对较低，因此，考虑到设备的成本和操作等问 题，多效蒸发器一般最多只到四效，不宜超过五效，在实际生产 中双效和三效也被广泛使用。多效蒸发为保证末效蒸发器的温 度，末效剩余的二次蒸汽仍具有大量的热能，冷却后直接排放， 不仅造成大量的热损失，而且需要大量的冷却水。MVR技术恰 好能有效回收利用二次蒸汽，避免这两个问题，从而达到节能的 目的。 MVR蒸发器的节能原理在于使用了蒸汽压缩机，利用电能加 热代替鲜蒸汽加热，且电耗低，蒸发的二次蒸汽被压缩，而且被 充分利用，蒸汽在整套蒸发系统内几乎无损失，将冷凝水和浓缩 液的输出热能与原液进行热交换，未凝气与原液进行换热，压缩 机电机采用转速变频控制。MVR蒸发器的节能体现在，对比蒸汽 的价格和所用电量价格。用电量与所选用的电机，压缩机，离心 机等系统中这些设备的型号直接相关。发动机工厂所采用的这套 KMU LOFT系统在各种部件的选择与系统的编程层面尽最大的努 力优化整套废水处理系统的能效，最终实现仅相当于传统处理方 法1/5的电能消耗。 MVR蒸发器能耗分析 MVR蒸发器与传统蒸发器相比，具有节能环保、占地面积 小、运行成本低、配套公用工程少、采用西门子S7300系统， 实行全自动控制与运行、操作简单、运行稳定等特点, 消除高达 90%~99%的废液,热能利用率高。 目前国内常用的废水浓缩设备为单效真空、双效真空、三 效真空，随着效数增加投资相应增加，但带来的能耗下降并不明 显，经济性变差。一般来讲，单效蒸发所需蒸汽量为被蒸发水量 的1.05~1.1倍，双效为蒸发水量的0.64倍，三效为0.42倍。由 于MVR回收利用了二次蒸汽，因此相对于传统的多效蒸发器， MVR蒸发器可以节约能量;以电功的输入代替蒸汽的输入MVR蒸 发器减少了成本。单级MVR相当于五效以上的蒸汽利用效率，同 等条件下需要蒸汽量仅是双效蒸发的一半。每蒸发出1 t水蒸气,相 对于五效蒸发器，MVR可以节省12.9%的标准煤，相对于单效蒸 发器则可以节省78.6%的标准煤。 MVR蒸发器能耗消耗，蒸发1 t水大约需要50 kW/h~70 kW/h 的电耗，假设MVR蒸发器与多效蒸发器同以1 t/h的蒸发量来蒸发 工业废水，以蒸发掉1 t废水为标准，根据MVR蒸发器与多效蒸发 器能耗分析对比，多效蒸发器以三效蒸发器为例，蒸发1 t水大约 需要92元。而相对于三效蒸发器，MVR每蒸发出1 t水蒸气可以节 省约30元。以每天16 h，一年330天计算得出，MVR蒸发器一年 的运行仅电费就要比三效蒸发器减少近20万元。 现今北京奔驰发动机工厂，年处理废液量约为6000 m3 ，若 全部以2500元/m3 的价格交由第三方处理，则每年废水处理费用 为1500万元。在使用这套废水蒸发浓缩系统后，按先前的计算方 法，系统处理废水所消耗的电费，约为每年36万元。浓缩过后需 要由第三方处理的浓缩废液按平均10%的原液量计算，约为150 万元。再加上处理系统中所使用的活性炭及添加剂费用，整套系 统每年的运营成本约为195万元。若整套废水系统的购买安装等 费用以700万元计算，以5年为折旧周期，平均使用一年的总成本 约为330万元，远低于直接将废水交由第三方处理的费用，为公 司节约了大量的费用支出。