隨著經濟的快速發(fā)展和人民越來越高的環(huán)境保護需求, 有色金屬加工企業(yè)加大了對工業(yè)廢水處理的資金投入和技術探索力度, 在確保工業(yè)廢水達標排放基礎, 力爭做到工業(yè)廢水零排放。

反滲透 (RO) 作為目前廢水資源化利用的典型技術之一, 被廣泛應用于企業(yè)廢水二級出水的深度處理。然而, RO濃水具有含鹽量高, 采用普通方法處理時出水水質難于達到排放標準, 針對RO濃水的新型處理技術的開發(fā)顯得尤為重要。

MVR工藝很好的解決RO濃水處理難的問題, 其巨大有的技術優(yōu)勢, 可以廣泛用于生物化工、石化、制藥、食品制造、環(huán)境保護、海水淡化等諸多領域。韶關冶煉廠將MVR蒸發(fā)技術用于處理RO膜濃水, 可使RO濃水再濃縮, 同時蒸出水可以再次利用, 做到廢水處理與資源化相結合, 濃縮到結晶階段, 結晶經過后續(xù)處理后可以得到以硫酸鈉為主的無機鹽, 最終達到冶金工業(yè)廢水零排放。

1 MVR蒸發(fā)技術原理

蒸汽機械再壓縮機技術 (Mechanical Vapor Recompression, MVR) , 將蒸發(fā)器蒸發(fā)產生的原本需要冷卻水冷凝的二次蒸汽, 經壓縮機壓縮后, 提高其壓力和飽和溫度, 增加熱焓, 再送入蒸發(fā)器加熱器作為熱源, 替代生蒸汽循環(huán)利用, 二次蒸汽的潛熱又得到了充分的利用, 從而達到了節(jié)能的目的。機械蒸汽再壓縮 (MVR) 技術與傳統(tǒng)的多效蒸發(fā)相比, 總能耗比多效蒸發(fā)總節(jié)能70%以上。

2 MVR蒸發(fā)技術的工程應用

2.1 MVR工程應用

MVR技術逐漸被運用于廢水的濃縮處理環(huán)節(jié), 由于其節(jié)能效果顯著、技術成熟可靠, 可為企業(yè)節(jié)省了大量的投資、運行經費, 大大降低了生產成本, 因此帶來了巨大的經濟效益。

有色金屬冶煉企業(yè)探索性的引入MVR蒸發(fā)技術解決工業(yè)廢水, 本文以韶關冶煉廠運用MVR技術處理廢水為工程實例, 探討MVR蒸發(fā)技術在冶金工業(yè)廢水零排放中的應用。

韶關冶煉廠是經過40余年的探索和創(chuàng)新, 在工藝技術、裝備水平、環(huán)境保護等方面處于國內同行業(yè)先進水平的大型鉛鋅冶煉企業(yè)。工廠工業(yè)廢水采用生物制劑處理重金屬的化學沉淀法、膜分離技術和RO濃水MVR蒸發(fā)結晶, 使得工業(yè)廢水做到零排放。

韶冶在冶煉的各個環(huán)節(jié)上嚴格規(guī)范用水量, 并努力提高工業(yè)水的循環(huán)利用率, 嚴格把關進入末端廢水處理系統(tǒng)的污水總水量, 這樣使得工廠工業(yè)廢水總量減少, 同時使得廢水水質含無機鹽比較高, 通過除重金屬工藝和膜系統(tǒng)技術之后, 最終得到RO濃水, 其無機鹽含量比較高。

由于用MVR蒸發(fā)技術處理有色冶煉廢水尚無先例, 所以工廠通過若干次技術探索, 最終采用“預處理軟化+降膜蒸發(fā)器蒸發(fā)+強制循環(huán)蒸發(fā)結晶+離心干燥包裝工藝”為主體的工藝技術, 形成了對廢水進行軟化、蒸發(fā)、結晶、干燥包裝工藝, RO濃水最終以蒸餾水和硫酸鈉為主的無機鹽形式呈現, 實現廢水零排放的目的。其工藝流程圖如圖1所示。

2.2 RO濃水水質

韶冶工業(yè)廢水經過納濾膜、反滲透兩組膜的濃縮, RO濃水水質含有高濃度的無機鹽, 通過化驗RO濃水含鹽量在2%到3%之間, 主要有鈉離子、鈣離子、硫酸根離子、氯離子和氟離子。

由于此水中含有氯離子和氟離子, 對設備的腐蝕極為嚴重, 因此, 需要選用耐腐蝕性強的鈦材, 在蒸發(fā)的過程中, 物料在溫度20℃～100℃的各種濃度下, 鈦材的腐蝕速度小于0.013mm/a, 所以選用鈦材可以解決由氯離子、氟離子引發(fā)的設備腐蝕問題。

2.3 MVR蒸出水水質及固態(tài)鹽

通過韶冶的工程實例, 蒸發(fā)高濃度的RO濃水, 蒸出來的冷凝水, 通過化驗其水質接近蒸餾水, 完全可以回收利用。

蒸出來的固態(tài)鹽, 通過化驗主要是以硫酸鈉為主, 可做低品位鹽資源回收。

2.4 MVR蒸發(fā)工藝特點

MVR蒸發(fā)工藝特點: (1) 啟動后無須消耗生蒸汽, 或補充少量生蒸汽以維持蒸汽溫度, 運行成本主要為壓縮機的電耗, 運行費用大幅下降; (2) 占地面積小; (3) 公用工程配套少, --次蒸汽在蒸發(fā)器中冷凝成水, 無須另設冷凝器, 無須使用循環(huán)冷卻水; (4) 啟動和運行操作簡單、容易, 操作人員少, 運行穩(wěn)定, 自動化程度高。

3 結論

韶冶采用MVR技術處理后RO濃水, 終以蒸餾水和固態(tài)鹽形式存在, 蒸餾水可直接回用于生產, 產生的固態(tài)鹽則是以硫酸鈉為主的無機鹽, 可將其以低品位硫酸鈉資源化處理。

在運行的過程中, 可通過調整工藝運行減緩降膜蒸發(fā)器結垢, 同時避免強制循環(huán)蒸發(fā)器結垢。因此MVR蒸發(fā)技術以獨特的技術優(yōu)勢, 可以完成冶煉廢水資源化, 最終實現冶金廢水零排放。