高盐水处理工艺及装置设计

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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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
2.5 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。
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
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
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。
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。
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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
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。
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。
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。
2.3.1常见电渗析技术
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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 。
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。
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)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。
二、高Baidu Nhomakorabea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。
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。
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。
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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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。
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。
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。