氯碱系统盐水处理工艺及装置

2.4.1热蒸发技术分类
目前常见的热蒸发技术主要有以下几种： 1 多效蒸发技术（MED) 2 机械压缩再蒸发(MVR) 3 膜蒸馏等技术(MD) 4 多级闪蒸技术(MSF)
1.多效热蒸发技术
(1)多效蒸发是让加热后的盐水在多个串 联的蒸发器中蒸发，前一个蒸发器蒸发 出来的蒸汽作为下一蒸发器的热源并冷 凝成为淡水。
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机组总 功率P=？kW；机组占地面积为长m×宽m×高m。
3.5.2 装置的控制部分设计
3.5.3 处理装置的防腐
整套装置在运行过程中长时间与腐蚀性溶液接触，腐 蚀情况较严重。所以在设计多效蒸发器改良装置时，应尽 可能的选用耐腐蚀耐高温材料，以下是设计时可考虑的材 料：
1 为保证蒸发器本体部分可耐120℃以内 酸、碱、盐溶液的
三、高盐污水处理装置设计
3.1 高盐污水处理的主要问题
现阶段高盐污水处理较以往取得了很大的进步，但仍然 存在着以下几个方面的问题： 1 膜及蒸发系统污堵与腐蚀问题的解决。 引起膜及蒸发系统污堵和腐蚀的主要原因是胶体物质、 微生物及无机盐分别在膜表面进行沉积、生长、结晶以及高浓 度氯离子和低 PH 值水质所致。 虽然目前也采取了一些控制 手段，但从根本上解决此类问题的方法还不成熟，绝大部分尚 处于研究阶段。
四 装置其他影响因素分析 4.1 能耗
4.2 运行维护
4.3 占地面积
五 总结
高含盐废水必须经过适当处理后才能回归环 境。实践证明，传统的废水处理方法并不适宜处 理高含盐废 水。在众多的高含盐废水处理技术中 ，三效蒸发器脱盐 法具有技术成熟、可处理废水 范围广、占地面积小、处 理速度快、节能等优点 ，在国内具有较大的发展前景。 虽然，三效蒸发 器存在着处理成本高、设备使用寿命 短、需要蒸 气量大等缺点，但是随着技术的进一步发 展，该 技术在高含盐废水处理领域中的应用会进一步 扩 大。
高盐污水处理工艺报告
作者
目录
高 盐 污 水 处 理 工 艺
一、高盐污水现状
二、高盐污水处理工艺
三、高盐污水处理装置设计
四、其他因素分析
五、总结
一、高盐污水现状
1 什么是高盐污水
广义上来讲，高盐污水是指总含盐（以NaCl为标准) 质量分数大于1%的污水。
2 高盐污水的来源及特点
高盐污水多含有NaCl、NaSO4 、CaSO4 等盐类物质，其 主要来源于化工厂，石油和天然气的采集加工以及煤化工 等行业。 高盐污水由于来源不同，所含的有机物盐类物质浓的 种类较多，化学性质差异较大。所以在处理时要根据其特 点选择合适的处理工艺。
2.3.1常见电渗析技术
1 2 3 4 5 6 7 8 填充床电渗析（EDI） 倒极电渗析（EDR) 液膜电渗析（EDLM) 双极性膜电渗析（EDMB) 无隔板电渗析 高温电渗析 无极水电渗析 离子膜电解
2.3.2反渗透膜技术
(1)反渗透膜技术使RO 在PH 较高的条件
下，通过两级软化、脱气处理去除了硬 度和二氧化碳，提高了硅的结垢极限， 有效控制了生物和有机物的污堵，并大 大提高了废水回用率（＞90%） 。 (2)反渗透膜分离技术也存在着亟待需要 解决的膜污染、堵塞、腐蚀、使用寿命 短等问题，尤其是当给水TDS 高于 6000mg/l 时，其脱盐率会急剧下降 。
但超滤、微滤膜分离技术的脱盐效果并不 理想，其一般只作为料液的澄清、保安过滤 、空气除菌、大分子有机物的分离与纯化等
。
2.3电渗析与反渗透膜分离技术
(1)电渗析是在直流电的作用下，带电离 子透过离子交换膜定向迁移，从水溶液 中分离出来，达到提纯的目的。
(2)反渗透膜是指在压力的推动下，借助 半透膜的截留作用，从溶液中分离出离 子，达到提纯的目的。
3.膜蒸馏（ MD）技术
膜蒸馏是一种以蒸汽压差为推动力的新型分离技 术，即通过冷、热侧相变过程，实现混合物分离或 提纯。与传统蒸馏方法和其他膜分离技术相比，该 技术具有运行压力低、运行温度低、分离效率高等 优点，可充分利用太阳能、废热和余热等作为热源 。 根据膜下游侧冷凝方式的不同，膜蒸馏技术可划 分为接触式、空气隙式、气扫式和真空膜蒸馏四种 形式.近些年来，膜蒸馏技术得到了一定程度的发展 ，但仍然存在着与膜分离技术相同的问题，如：膜 污染、结垢堵塞等，应用领域还不是很广泛，可商 业化运行的技术难题仍需进一步解决。
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2.机械压缩再蒸发技术
利用高能效蒸汽压缩机压缩蒸发系统产 生的二次蒸汽， 提高二次蒸汽的热焓，并将 二次蒸汽导入原蒸发系统作为热源循环使用. 该技术大幅度降低了蒸发器生蒸汽的消耗量 ， 补充的生蒸汽也仅用于系统热损失和进出 料温差所需热焓的补充，节能效果相当于十 效蒸发系统，是目前国际上应用较为广泛和 先进的蒸发器技术。
腐蚀，蒸发器主体部分选用碳钢重防腐
2 加热器选用Ta1钛管 3 蛇形冷凝器列管选用316L不锈钢
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出盐螺杆泵选用 316L不锈钢材质
回收水罐及闪蒸罐选用碳钢涂防腐涂料
工艺管道、管件、阀门选用316L不锈钢 析盐罐选用碳钢重防腐 尽管设计时已经充分考虑到了防腐防垢和耐高温，但是 但是并不能避免腐蚀，尚存在设备使用寿命较短的问题， 在使用时需要及时更换出现腐蚀的部件。
二、高盐污水处理工艺
根据各行业产生的高盐污水特点和处理要 求，现阶段通常采用的高盐污水处理工艺有离子 交换、膜分离、热蒸发和生物处理以及两种处理 技术形成的组合工艺等。
2.1离子交换技术 离子交换是借助于固体离子交换剂中 的离子与稀溶液中的离子进行交换。这种 交换是一个单元操作过程，在这个过程中 主要是溶液中的离子与不溶性聚合物中的 反离子之间的交换反应。
2.3.1电渗析技术
(1)目前水回收率最高的倒极式电渗析技 术是利用自动频繁倒换电极的方式，有 效解决了装置持续、稳定运行与频繁结 垢的问题。 (2)由于倒极式电渗析技术电耗大、处理 成本高、操作经验不足、回用水率普遍 不高等原因，目前已逐渐被具有节能、 处理成本低、规模大、技术成熟等特点 的反渗透膜分离技术所取代。
这种工艺的主要问题是废水中的固体悬浮 物会堵塞树脂而失去效果，离子交换树脂 的再生成本高昂且交换下来的废弃物很难 处理。离子交换示意图：
2.2膜分离技术
膜分离技术是利用膜对混合物中各组分选 择透过性能的差异来分离、提纯和浓缩目 标物质的分离技术。
膜分离技术发展迅速，种类繁多，目前常 用的膜分离技术有超滤、微滤、电渗析以 及反渗透。
蒸发量Q=？kg / h（每小时蒸发水分300kg） 实际蒸气耗量Q=？kg/h（进气压力0.3～0.4MPa） 一效蒸发器换热面积S=m2，真空度P=-MPa 二效蒸发器换热面积S=m2，真空度P=-MPa
三效蒸发器换热面积S=m2，真空度P=-MPa
四效蒸发器换热面积S=m2，真空度P=-MPa 循环冷却水耗量Q=？t/h；冷凝冷却面积A=m2
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3.2 处理对象及工艺
本次设计的以?%NaCl污水为例，污水的PH值约 为6～8，污水COD为?ppm。处理量约为 t/h.根据 高盐污水的特性，工艺设计按照多效蒸发器进行 改良设计，效数为四，即四效蒸发器改良装置。
3.3 处理效果
3.4 处理成本
3.5 高盐污水处理装置设计 3.5.1 装置的机构设计
2.3.3 膜分离技术缺点
膜分离技术的缺点是若废水中有机物浓度高时， 膜易被污染，从而导致操作过程难以正常运转。 况且吨级废水进行膜处理成本高，企业难以承受 。
2.4 热蒸发技术
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蒸发工艺是现代化工单元操作方法之一即 用加热的方法，使溶液中的部分溶剂汽化并 得以去除，以提高溶液的浓度，或为溶质析 出创造条件
4.膜分离与热蒸发组合
随着国家及地方针对煤化工废水排放的环保政策与要求的 不断深化，高盐水处理的工艺组合技术得到了较快的发展与研 究，正向多样化、可协同处理的成熟路线稳步发展。 该组合工 艺最大的优点在于工艺的选择性多，水质适应性好，可根据脱 盐规模大小、水质要求、地理气候条件、技术与安全性、投资 来源与管理体制等实际条件形成不同的处理方法。该工艺主要 采用了石灰石软化、超滤、反渗透、热蒸发组合技术。 其中， 石灰石软化预处理工艺增加了 PAM 加药系统、高效沉淀器、中 和池及二次过滤系统，可进一步提高析出盐分的絮凝、沉降与 分离，并具有一定程度的 CODcr 去除能力。 超滤与反渗透的工 艺组合是目前普遍采用的除盐技术，处理效果明显，运行较为 稳定，适用于 TDS＜6000mg/l 的含盐废水的再处理、再利用， 回用水率可达 70%以上，膜使用寿命可达 3 年。 外排的浓盐水 可通过 DM（ 蝶式振动膜）装置进行回收再利用，其最大优势 在于膜污染控制效果好、水质适应性强、能耗较低，污水回收 率最高可达 85%以上， 并同时设置了机械压缩再蒸发系统盐分 离器， 使盐水得以完全分离，达到“ 近零排放”的处理需求。
(2)在污水处理上，多效蒸发主要适用于 高盐份、高有机物含量废水的单独处理 ，同时配合膜技术实现全范围的“ 零 排放”工艺。
多效热蒸发技术特点 1 污水经过热解后，难降解有机物结构被改变，可生
化性大大提高，降低后续处理工艺负荷；
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污水水与盐分分离比较彻底，冷凝后的冷却液含盐 量降低到对微生物不会产生抑制作用的程度； 盐结晶后可以回收利用或者直接出售，回收成本， 提高资源利用率； 蒸汽中的热量多次重复利用，减少蒸汽用量，降低 处理成本； 多效蒸发脱盐可实现全过程自动化运行，调试完成 后，运行管理难度小、运行效果稳定，效率更高。
热蒸发技术主要针对含盐量质量分数在 4% 左右（盐以NaCl为标准）左右或更高浓度的 含盐废水进行蒸发浓缩的工艺。
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热蒸发技术的特点主要表现在以下几 一般使用物理方法进行蒸发浓缩，有时可 见化学法（ 焚烧、高级氧化等） 废水处理量普遍不大，有的甚至很小 处理成本和能耗普遍较高 固废产生量大，成分复杂，无法有效回收 再利用等。
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技术应用生产成本的控制。 不论是膜分离技术还是热 蒸发技术，都存在着高投入、高消耗、高能耗的突出问题 ，高盐水处理的经济代价是巨大的。可以简单地说：目前 解决高盐水排放的方法主要是以较多的能源消耗换取污染 物的减排。 因此，使高盐水处理系统能够真正运行下去 ，必须考虑其运行成本。 据有关资料显示，因其盐分高 低等特点，处理 1m3高盐水的综合成本约在 5~20 元不等 。 固体废弃物“ 三化”（ 减量化、资源化、无害化）问 题的解决。 高盐水的“ 零排放”只是把溶解在废水中的 污染物进一步进行了浓缩，并以固体的形式从系统中转化 出来。整个工艺过程中，污染物并没有得到减量化处理， 而是把污染物从一种形态转化为另一种形态。 由于盐分 的复杂性，分离较为困难，产生的固体废弃物的危险特性 也尚无明确论证，处置方法不当，将会造成二次污染，这
2.2.1超滤、微滤膜分离技术
超滤、微滤主要用于气、液相微粒、 细菌以及其他污染物的截留去除， 最 小截留分子量可达 80~1000Dal。 超滤、微滤对标准有机物和 NaCl， MgSO4 ，CaCl2等溶液的截留率最高可达 90%，可以有效去除悬浮物和胶体等相 对较大的颗粒物。
2.2.2超滤、微滤膜分离技术
2.5 生物处理工艺
废水的生物处理是指利用自然界广泛存在的大量微 生物氧化、分解、吸附废水中有机物从而净化废水 的方法。生物降解不仅能氧化分解一般的有机物并 将其转化为稳定的无机物，而且还具有转化有毒有 害有机污染物的能力，是有机化合物在自然界中去 除和再循环的重要途径和方式.微生物用于降解、转 化物质有如下优势:个体小，比表面积大，代谢速率 块; 种类繁多，分布广泛，代谢类型多样; 降解酶专 一性强，且很多酶是在污染物的诱导下产生的; 微生 物繁殖快，易变异，适应性强等。这些特点使得微 生物在降解、转化物质方面有着巨大的潜力，因此 生物技术成为了研究重点，被国内外研究者广泛应 用于高盐有机废水处理工艺之中，并取得了很大的 研究进展。