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高盐废水处理蒸发浓缩,含盐废水MVR蒸发结晶分盐技术

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一、高盐废水处理蒸发浓缩,含盐废水MVR蒸发结晶分盐技术概述: 高盐废水一般指废水中含有Na+、Ca2+、Mg2+、K+、Cl-、SO42-、NO3-、HCO3-、重金属等离子[1],浓度大于 1%,且TDS溶解固体总量在10 000~25 000 mg/L范围内的难降解的废水。高盐废水一般来自石油化工、煤化工、医药、农药等工业领域。高盐废水未经处理直接排入河流或其他水域,将引起水体富营养化、含盐量上升等现象,对水生动植物以及人类健康带来危害。目前,机械蒸汽再压缩(MVR)是较为热门且耗能较低的节能蒸发技术,在高盐废水中的应用越来越多。MVR技术是将蒸汽压缩机压缩的二次蒸汽导入原系统的热循环中,以处理高盐废水,减少对外部加热的需求。二、高盐废水处理蒸发浓缩,含盐废水MVR蒸发结晶分盐技术主要流程:二次蒸汽重复循环利用,减少外界能源需求。与其他高盐废水处理技术相比,MVR技术占地小、结构简单,节能效果显著。具体工艺流程为:料液由进料泵进入换热器,升温后进入蒸发器,产生的二次蒸汽经分离器,通向压缩机升温升压,再回到蒸发器作为加热蒸汽后,冷凝液经换热器降温排出。13616112988 13616112988
高盐废水处理流程为:①预处理。将废水中的悬浮物、有机物、油类及部分离子去除,降低废水硬度; ②浓缩除盐。脱除废水盐分或将盐分浓缩到一定的浓度;③结晶固化。将废水中的盐分以固体盐的形式析出。
高盐废水结晶固化:13616112988 13616112988
预处理和浓缩除盐是将废水中的盐分浓度得到提高,若再深入处理,可将废水中的盐分以固体盐形式析出。蒸发结晶产混盐和分质结晶产纯盐是两种常用的结晶固化技术。机械蒸汽压缩再循环蒸发结晶,借助 MVR 工艺,省去外部热源,无二次蒸汽冷却水系统,使得不同纯盐组分结晶析出,相对更为节能,是一种很有应用前景的高盐废水蒸发结晶技术。蒸发/冷却-耦合分质结晶法利用多元水盐体系相图、蒸发浓缩、冷却降温等手段,使得不同纯盐组分从溶液中分批、分阶段结晶析出。结合以上两种结晶固化技术,借助MVR回用二次蒸汽的节能优势,采用MVR (热浓缩技术) 的蒸发+冷却耦合分质结晶工艺制备纯盐。根据盐分溶解度随温度的变化情况,选择蒸发和冷却结晶方式,实现高盐废水的零排放与资源化利用。13616112988 13616112988
三、高盐废水处理蒸发浓缩,含盐废水MVR蒸发结晶分盐技术:
3.1蒸发器 13616112988 13616112988
MVR蒸发器是MVR系统的核心设备,运行中需供给少量新鲜蒸汽,其有效利用率接近100% (约5~10效蒸发器热效率),污染程度大幅降低。但MVR蒸发器存在生产能力不足、蒸发参数不稳定、出料浓度的干物质含量不稳定、结垢结焦严重、蒸发效果不佳等问题。
MVR 蒸发器包括:强制循环蒸发器、升膜式蒸发器、板式蒸发器、降膜式蒸发器等。
(1) 强制循环蒸发器:动力消耗大,适用于浓度高、黏度大、易结晶结垢物料。其结构占地面积大、处理量小,蒸发末期温度高,需要考虑泵的汽蚀、耐温和密封问题。
(2) 升膜式蒸发器:结构占地面积小、适用于热敏性、黏度不大、易起沫物料。其进料温度不可小于蒸发温度,出料系统及加热器底部密封要求高。
(3) 板式蒸发器:体积较小,占用空间较小,适用于热敏性、黏度不大、不易结晶的物料。但其不易清洗,结垢结焦程度大,处理量小。
(4) 降膜式蒸发器:通常是在低温真空减压条件下进行,蒸发速度快、传热效率高、占地面积较小、处理量大,适用于热敏性、黏度较大、浓度较高的物料。实际应用中,可以通过蒸发器的数量判断蒸发器的效数。
MVR降膜式蒸发器具有两大特点:①物料可以连续进料与连续出料,蒸发器内料液的停留时间短,可以 1次将浓度达到设计要求,并相对最大限度地保留料液中的有效成分,使得蒸发器生产能力不足,蒸发不稳定,出料浓度的干物质含量不稳定的问题得到解决;②采用 MVR技术,二次蒸汽可作为加热热源,运行成本较低,节能效果好,可在实现二次蒸汽压缩循环利用的同时,解决普通MVR蒸发器结垢结焦严重、蒸发效果不佳等常见问题。
3.2MVR的蒸发+冷却结晶技术
传统高浓盐水产生无法资源化利用的结晶杂盐,主要为NaCl、Na2SO4及少量NaNO3。预采用MVR的蒸发+ 冷却耦合分质结晶工艺,从废水中回收工业级的NaCl、 Na2SO4及NaNO3结晶盐。蒸发结晶是在常压或减压条件下蒸发部分溶剂,使溶液浓缩至过饱和状态,适用于溶解度随温度降低而增大或变化不大的物质。冷却结晶是将溶液温度降低至饱和浓度所对应的溶液温度下,使溶液达到过饱和状态而析出结晶,适用于溶解度随温度降低而显著下降的物质.
相同温度下,NaNO3 的溶解度大于 Na2SO4和NaCl,且NaNO3的溶解度随着温度的上升而显著增加。在蒸发过程中,先结晶析出的是 Na2SO4 和 NaCl,因此,先分离Na2SO4和NaCl。在0~30 ℃范围内,随着温度的升高,Na2SO4溶解度显著增大;在50~100 ℃ 范围内,随着温度升高,NaCl 溶解度缓慢地增加, Na2SO4溶解度反而减小,故先低温分离NaCl,后高温分离Na2SO4,最后降温冷却得到NaNO3晶体。MVR技术通过温度的变化,使溶解度不同的物质得到有效结晶,实现分质结晶的目的。
高盐废水经预处理后,进入MVR系统蒸发浓缩,升温至50 ℃时,高盐废水进入结晶器Ⅰ中蒸发结晶获得NaCl晶体;含有Na2SO4高盐废水再次浓缩,待Na2SO4接近饱和浓度时,母液导入结晶器Ⅱ中,80 ℃ 下蒸发结晶获得Na2SO4晶体;母液进入结晶器Ⅱ后温度逐渐升高,NaCl随之变为未饱和成分;Na2SO4溶解度由于母液温度的升高而随之降低,且随着蒸发的进行,母液中的水分不断减少,Na2SO4晶体析出;当达到某一临界值时,若再进行蒸发则析出混盐,此时将部分母液加入结晶器Ⅰ中。待循环交替使得高盐废水中 Na2SO4 与 NaCl得以分离后,导入换热器持续降温,在结晶器Ⅲ中冷却结晶得到NaNO3。如结晶器Ⅰ、结晶器Ⅱ,结晶器 Ⅲ同样循环交替,最后可以经母液干化得到杂盐。


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