膜浓缩+多效蒸发在处理高浓度含盐废水中的应用

吴智兵

（天伟化工有限公司，新疆 石河子 832000）

膜浓缩+多效蒸发在处理高浓度含盐废水中的应用

吴智兵

（天伟化工有限公司，新疆 石河子 832000）

以氯碱化工生产纯水产生的高浓度含盐废水为处理对象，采用膜浓缩+多效蒸发技术废水处理工艺，实现了废水的回收利用，促进了水资源的充分利用和清洁生产。

保护环境；膜浓缩；多效蒸发；高含盐废水；回用利用

高浓度含盐废水是指含总溶解固体TDS和有机物的质量分数≥3.50%的废水，包括高含盐生活废水和高含盐工业废水。高浓度含盐废水主要来源于直接利用海水的生活污水、工业生产和食品加工厂、化工厂、制药厂及石油和天然气的采集加工等。这些污水中除了含有有机污染物外，还含有大量的无机盐，如Cl-、SO2-4、Na+、Ca2+等离子。这些废水如果未经处理直接排放，必定会对水体生物、生活饮用水和工农业生产用水产生极大危害。

天伟化工有限公司20万t/a特种聚氯乙烯树脂装置配套建设3套纯水装置，其中2套采用反渗透工艺技术，1套采用阴阳离子技术。阴阳离子技术的阴床、阳床及混床需定期用酸碱再生，再生产生的酸碱废水经过中和后pH值为6.5～8.5，含盐量为13 000 mg/L，含盐废水量为200 m3/d。高浓度含盐废水的排放会环境污染，因此，处理高浓度含盐废水对保护环境起着至关重要的作用。天伟化工有限公司为了达到“零排放”的目标，将高浓度含盐废水经过处理后回用作为循环水补水。

1 高含盐废水的常用处理方法

目前，处理高浓度含盐废水的方法有∶纳滤膜法（NF）、反渗透膜法（RO）、微滤（MF）、超滤（UF，如陶瓷膜处理）、太阳能法、蒸馏法（包括多效蒸发、多级闪蒸（MSF）、压气蒸馏、膜蒸馏、露点蒸馏法等）、低温多效（MED）、电渗析法（ED）、水电联产、热膜联产等。

经过综合比较和分析，该公司采用膜浓缩+多效蒸发处理高浓度含盐废水，含盐废水处理量为200 m3/d，每天运行时间20 h，则含盐废水膜浓缩系统按照10 m3/h进行设计。废水含盐主要是氯化钠，含量在13 000 mg/L。膜浓缩系统分为2级系统，一级采用普通卷式膜系统，将10 m3/h原水浓缩2.5倍后，4 m3/h浓水再进入高压平板膜系统，经过高压平板膜再浓缩2.5倍后剩1.5 m3/h浓缩液进入蒸发器蒸发，工艺流程即水力平衡图见图1。

图1 工艺流程即水力平衡图

2 膜系统工艺技术

2.1 卷式膜反渗透技术

反渗透简称RO，是六十年代发展起来的一种膜分离技术，其原理是原水在压力的作用下通过反渗透膜，水中的溶剂由高浓度向底浓度扩散从而达到分离、提纯、浓缩的目的，由于与于自然界的渗透方向相反，因而称反渗透。反渗透可以去除水中的细菌、病毒、胶体、有机物和98%以上的溶解性盐类。该方法具有运行成本低、操作简单、自动化程度高、出水水质稳定等特点。与其他传统的水处理方法相比具有明显的优点，广泛运用于水处理相关行业。

反渗透水处理工艺属于物理脱盐方法，在诸多方面具有传统的水处理方法所没有的优异特点。

（1）反渗透是在室温条件下，采用无相变的物理方法将含盐水进行脱盐、纯化。目前，超薄复合膜元件的脱盐率可达到99.5%以上，并可同时去除水中的胶体、有机物、细菌、病毒等。

（2）水的处理仅依靠水的压力作为推动力，其能耗在许多水处理方法中最低。

（3）反渗透可以连续运行制水，系统简单，操作方便，产品水质稳定。

（4）反渗透装置自动化程度高，运行维护和设备维护工作量少。

（5）设备占地面积小。

（6）既适应于苦咸水和海水的处理，又适应于低含盐量的淡水处理。

2.2 高压平板膜系统技术

高压平板膜系统是一种超高压力的反渗透系统，最高运行压力可达到20 MPa，适用于高盐度废水、海水、以及各种高浓度水性物料的高倍数浓缩和处理。高压平板膜系统膜组件结构有以下特点。

（1）由耐压导流盘，膜片叠置及中央通道拉杆组成，导流盘并不压在膜包表面上置于中央拉杆周围的O形圈将进水和纯水分开。

（2）平板元件入水流道短，流动连续产生 180°转向从而消除了浓度极化。

（3）膜表面和配流盘之间的通道之间的间距在1 mm以上，这种开敞式通道的独特设计，使得原水即使浊度高至80 NTU仍可正常工作，这样就可以简化预过滤。较宽的通道也可以承受更快的膜表面液体流速，高达0.4～1.0 m/s的膜表面流速可以大大降低浓差极化的可能性。

（4）由于导流盘经特殊流体力学设计，保证了膜表面的水流呈湍流状态，使得膜表面的污染和结垢少，膜稳定性极高，正常使用寿命可达3年以上。由于高压平板膜膜柱的设计中，其他附件均选择质量很高的元件，使得可以长期使用15年，每隔3～5年只需要更换膜包，费用低且非常简便。

（5）高压平板膜系统操作温度范围为10～35℃，满足大多数工业处理的需要。

3 含盐废水蒸发浓缩分离技术

经过反渗透系统及高压平板膜系统处理后的含盐废水，采用双效顺流强制循环蒸发装置。盐溶液蒸发属于蒸发结晶，因此蒸发器采用抗盐析、抗结疤堵管能力强的强制循环蒸发器。由于该混合溶液具有腐蚀性，长期运转考虑，蒸发材质选用钛材TA2，与二次蒸汽接触材质选用不锈钢304，其他材料可选用炭钢。

3.1 含盐废水浓缩系统

该工艺采用转效排盐，集中排母液的方式进行生产。Ⅰ效集盐角中的盐排到Ⅱ效下循环管中。Ⅱ效集盐角中的盐浆由盐浆泵抽入漩涡盐分离器进行分离后进入沉盐器，沉盐器收集满后将盐排入离心机离心分离，离心母液回蒸发室再次蒸发结晶，离心机离心分离出来的盐分可以直接出售，如果要求更低的含水率，也可以再进入干燥系统进一步脱离水处理，工艺流程示意图见图2。

3.2 蒸汽及二次蒸汽系统

图2 含盐废水蒸发浓缩分离技术工艺流程示意图

来自外网的蒸汽通过减压后用阀门调节进入Ⅰ效加热室，控制表压为0.3 MPa。生蒸汽管路上设置有安全阀，超压后自动排泄报警，确保蒸发系统的安全。Ⅰ效蒸发室蒸发后的二次蒸汽经蒸汽管路进入Ⅱ效加热室。Ⅰ效加热室的冷凝水排回锅炉房。Ⅱ效加热室的冷凝水进入Ⅱ效闪蒸罐，Ⅱ效闪蒸罐中产生的闪发汽体回到冷凝器进口，冷凝水经阀门调节进入冷凝水平衡罐。

Ⅱ效蒸发室排出的二次蒸汽进入冷凝器，冷凝器冷凝产生的冷凝水与Ⅱ效加热室产生的冷凝水汇集至冷凝水罐。

3.3 二次蒸汽循环冷凝系统

Ⅱ效蒸发室产生的二次蒸汽进入冷凝器，冷凝器采用循环冷却水进行换热降温。循环水的循环量一般控制在50 m3/h，最佳温度控制在30℃以下。

4 水质情况对比

采用膜浓缩+多效蒸发处理高浓度含盐废水，处理量10 m3/h，回收利用8.5 m3/h，用于敞开式循环冷却水补水，替代一次水补水，水质对标见表1。

通过直观的数据对比可以清楚的发现，采用膜浓缩+多效蒸发技术处理高浓度含盐废水效果明显，处理后的水各项指标已经达到新鲜水指标。已将处理后的水回用于循环水补水节约大量水资源。

表1 水质情况对比

5 结论

采用膜浓缩+多效蒸发技术对高浓度含盐废水进行处理，实现了废水的综合利用，减少新鲜水用量，节约水资源，减少废水排放量。蒸发过程较为稳定，处理完的水质极好，水质条件可以超过管网新鲜水水质，作为循环水补水可以使循环水系统保持较高的循环倍数，较低的硬度和有机物含量可以减少企业换热系统的腐蚀和结垢。

Application ofmembrane concentration and multieffect evaporation in the treatmentofhigh concentration saltcontaining wastewater

WU Zhi-bing
（Tianwei ChemicalCo.,Ltd.,Shihezi832000，China）

∶To produce pure water ofchlor alkalichemicalindustry production high concentration containing salt wastewater as treatment object，using membrane concentration+multi effect evaporation technology for wastewater treatment process，achieve the high concentration containing salt waste water recycling，to promote the fulluse ofwaterresources and cleanerproduction.

∶protect the environment；membrane concentration；multi effect evaporation；high salt waste；recycling utilization.

TQ114.26+1

：B

：1009－1785(2017)04-0036-03

2017-01-09