高浓高盐蒸发富集母液的处理工艺选择

朱利民，万 华，李 冰，黄小红，彭征宇

(中国轻工业长沙工程有限公司，湖南长沙 410114)

1 前言[1]

我国的节水减排已经到了刻不容缓的程度。为缓解水污染形势，国家出台的《“十三五”节能减排综合工作方案》和《“十三五”生态环境保护规划》政策均提出了COD、氨氮等主要水体污染物减排8%的目标。特别值得一提的是，2015-04-16，中央政治局常务委员会会议审议通过《水十条》。经过多轮修改的“水十条”将在污水处理、工业废水、全面控制污染物排放等多方面进行强力监管并启动严格问责制，铁腕治污将进入“新常态”。

目前，含盐废水处理一般采用的工艺路线：前处理+膜浓缩+蒸发结晶。但是，在最后一步的蒸发结晶过程中，随着母液中杂质离子的富集，会导致结晶盐品质降低，设备结垢严重影响连续稳定运行，蒸发效率下降，甚至不能蒸发。因此，需要考虑外排少量的母液，来维持系统的平衡和连续稳定运行。这部分母液的处理一直以来都是大部分企业的难题。因此，蒸发富集母液的处理成为制约含盐废水实现真正意义上的废水零排放的关键。

2 处理工艺的基本原理和技术特征[2-4]

目前，蒸发富集母液的处理，常用的有4种工艺：喷雾干燥技术、真空圆盘干燥技术、耙式干燥技术、滚筒干燥技术。

2.1 喷雾干燥技术

高温热风从干燥室顶部蜗壳通道由热风分配器产生均匀旋转的气流进入干燥室内。物料通过高速旋转的雾化盘，产生分散微细的料雾，料雾与旋流的热空气接触，水分迅速蒸发，在极短的时间内物料得以干燥，得到中空、壁薄的球状产品，该产品在水中能迅速溶解。

该设备的加热热源可以是蒸汽、电加热、蒸汽+电加热、天然气、厂区高温余热气。由于喷雾干燥产生的颗粒相对较细，尾气需要采用多级除尘系统进行收尘处理。另外，喷雾塔和除尘系统的干燥产品同时收集时，要考虑收集管的堵管、粘壁等问题。

主要特点：(1)料液雾化，比表面积大，瞬间蒸发快，几秒内即可干燥；(2)雾化盘经特殊设计，采用变频器无级调速，可调节颗粒大小；(3)生产控制方便，可以实现自动化生产；(4)热效率相对较低。在进风温度低于150 ℃时，蒸发强度仅约2 kg H2O/m2·h～5 kg H2O/m2·h。

2.2 真空圆盘干燥技术

真空圆盘干燥机是在引进吸收国际圆盘干燥技术的基础上改进的一种新颖卧式间歇真空干燥设备，湿物料经传导蒸发干燥，带有刮板圆盘搅拌加热器不断清除热面上的物料，并在容器推移形成循环流，水分蒸发后经冷凝回收罐分离后真空泵抽出。

该设备加热介质既可以用导热油，也可用蒸汽或热水，但热载体相态不同，其中空轴结构也不同。真空型圆盘干燥机集混合干燥蒸发于一体的新型真空干燥机，被干物料从机体上方进料口加入，在不断转动圆盘加热叶片的搅拌下，与壳体内壁及叶片接触的表面不断更新，受到导热油或蒸汽的间接加热换热，圆盘的均匀搅拌，使物料内部水份快速汽化，在真空系统的作用下，汽化的水分经除尘器、U 型冷凝器、气水分离器、从真空泵出口放空。

主要特点：

(1)在高真空低温环境下完成整个蒸发干燥过程，且适用于热敏性物料；(2)该机通过筒体外壳夹套与内圆盘搅拌轴同时加热，传热面积大、热效率高；(3)该机设有搅拌装置，使物料在筒体内形成连续循环状态，进一步提高了物料受热均匀度、提高传热传质效果；(4)主机自动正反转，自动清理、翻炒、切割、混合破碎效果好。

2.3 耙式干燥技术

耙式干燥的原理是：被干燥物体从壳体上方正中间加入，在不断的正反转动的耙齿的搅拌下，物料轴向来回走动，与壳体内壁接触的表面不断更新，受到蒸汽的间接加热，耙齿的均匀搅拌，粉碎棒的粉碎，使物料表面水分更有利的排出，气化的水分经干式除尘器、湿式除尘器、冷凝器，从真空泵出口处放空。耙式干燥机适用物料为0.15 mm以上物料，颜料、泥头状物料、纯碱洗涤剂、碱石淀粉、染料颜料、粘土灰等。

采用夹层与内搅拌同时加热方式，传热面大，热效率高。特别适用于干燥热敏性物料。被干燥物料有浆状、膏状、粒状、粉状或纤维状，并在固体醇纳的生产工艺中得到了广泛地应用。设置搅拌，使物料在筒内形成连续循环状态，进一步提高了物料受热的均匀。

主要特点：(1)设备结构简单、占地面积小、操作简单、适用范围广；(2)设备故障率低、容易做到进出料全自动控制。

2.4 滚筒干燥技术

滚筒干燥是一种内加热传导型转动连续干燥设备。旋转的滚筒通过其下部料槽，粘附着一厚度的料膜，热量通过管道输送至滚筒内壁，传导到滚筒外壁，再传导给料膜，使料膜中的水分得到蒸发，使含湿分的物料得到干燥。干燥好的物料被装置在滚筒表面的刮刀铲离滚筒，固体到置于刮刀下方的螺旋输送器，通过螺旋输送器将干物料集中、包装。

主要特点：(1)热效率高。因滚筒干燥机传热机理属热传导，传热方向在整个操作周期中保持一致，除散热和热辐射损失外，其余热量全部都用于筒料膜湿分的蒸发上，热效率高；(2)操作弹性大，适用性广。可调整滚筒干燥机的诸多干燥因素。如进料的浓度、涂料料膜的厚度、加热介质的温度、滚筒的转动速度等，都可以改变滚筒干燥机的干燥效率，且诸多因素互无牵连。这给滚筒干燥操作带来很大的方便，使之能适应多种物料的干燥和不同产量的要求。(3)干燥时间短。物料的干燥周期一般只有10 s～300 s，在适合于热敏性物料。若将滚筒干燥机设置在真空器中，则可在减压条件下运行；(4)干燥速率大。由于涂料抹于筒壁的料膜很薄，一般在0.3 mm～1.5 mm，且传热、传质方向一致，料膜表面可保持20 kg H2O/m2·h～70 kg H2O/m2·h的蒸发强度。

3 四种处理工艺的比较

四种处理工艺的综合比较见表1。

表1 四种处理工艺的综合比较表Tab.1 Comprehensive comparison table of four kinds of treatment process

根据表1四种工艺的比较，考虑到各自应用工况的特点，并结合投资、运行和维护费用等因素，得出四种干燥工艺的应用工况见表2。

表2 四种处理工艺的应用工况选择Tab.2 Application condition selection of four treatment processes

4 结论

1)从运行稳定性、后期维护、能耗、投资等各方面比较，推荐采用滚筒干燥工艺。

2)从目前的运行情况分析，高盐富集母液的成分复杂、不确定性因素较多、腐蚀性相对较强，设备过流部件推荐采用如2205、2507等材质。

随着国家环保力度的加强，各行各业的废水处理层出不穷。针对不同的水质条件和企业的能源情况，以及前端工艺的设计情况，同时各个生产企业对运行成本和一次投资的控制要求，可以因地制宜的选择其中一种工艺作为终端的处理工艺。