廢水零排放分鹽結(jié)晶工藝有關(guān)問題

廢水零排放分鹽結(jié)晶工藝有關(guān)問題

目錄

1.熱法分鹽結(jié)晶工藝............................................................1

1.1.直接蒸發(fā)結(jié)晶工藝........................................................1

1.2.鹽硝聯(lián)產(chǎn)分鹽結(jié)晶工藝....................................................2

1.3.低溫結(jié)晶工藝............................................................3

2.膜法分鹽結(jié)晶工藝...........................................................4

2.1.電滲析分鹽工藝..........................................................5

2.2.煤化工高鹽廢水分鹽結(jié)晶工藝設(shè)計案例....................................6

2.2.1.熱法分鹽結(jié)晶工藝設(shè)計..............................................6

2.2.2.膜法分鹽結(jié)晶工藝設(shè)計..............................................7

3.不同分鹽結(jié)晶工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析................................................8

3.1.結(jié)晶工藝效果比較........................................................8

3.2.結(jié)晶鹽產(chǎn)品品質(zhì).........................................................8

3.3.結(jié)晶鹽產(chǎn)品回收率.......................................................9

3.4.經(jīng)濟(jì)性比較.............................................................9

4.蒸發(fā)結(jié)晶7大問題總結(jié)........................................................10

4.1.廢水蒸發(fā)器如何防止堵管及結(jié)垢？.......................................10

4.2.蒸發(fā)器運(yùn)行成本及如何降低運(yùn)行成本？...................................11

4.3.蒸發(fā)出鹽情況？........................................................11

4.4.蒸發(fā)器材質(zhì)選擇？......................................................12

4.5.如何選用合適的蒸發(fā)器？................................................13

4.6.蒸發(fā)過程中COD的去除率的問題？......................................14

4.7.MVR和多效蒸發(fā)蒸汽重復(fù)利用的不同？..................................15

1.熱法分鹽結(jié)晶工藝

高鹽廢水的熱法分鹽結(jié)晶工藝主要包括直接蒸發(fā)結(jié)晶工藝、鹽硝聯(lián)產(chǎn)分鹽

結(jié)晶工藝和低溫結(jié)晶工藝。

1.1.直接蒸發(fā)結(jié)晶工藝

當(dāng)高鹽廢水中某一種鹽含量占比具有較大優(yōu)勢時，可以考慮采用直接蒸發(fā)

結(jié)晶的方式，分離回收該優(yōu)勢鹽組分，而其余成分最終以混鹽形式結(jié)晶析出。

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直接蒸發(fā)結(jié)晶工藝的原理如圖1所示。

高鹽廢水T蒸發(fā)器卜T結(jié)晶器IT結(jié)晶器1I

Ii

純鹽雜鹽

圖1直接蒸發(fā)結(jié)晶工藝的原理

經(jīng)過預(yù)處理的高鹽廢水首先通過蒸發(fā)器進(jìn)一步濃縮減量，使廢水中的優(yōu)勢

鹽組分接近飽和，之后進(jìn)入純鹽結(jié)晶器（結(jié)晶器I）,提取大部分的氯化鈉或硫

酸鈉。純鹽結(jié)晶器的濃縮倍率控制在次優(yōu)勢鹽組分接近飽和，純鹽結(jié)晶器排出

的母液進(jìn)入混鹽結(jié)晶器（結(jié)晶器H）獲取雜鹽。

直接蒸發(fā)結(jié)晶工藝流程簡單，系統(tǒng)控制難度小，但無機(jī)鹽回收率和雜鹽產(chǎn)

量對原水無機(jī)鹽組分特征依賴度高。止匕外，在蒸發(fā)濃縮過程中，廢水中的有機(jī)

物和雜質(zhì)鹽組分被濃縮并殘留在母液中，可能導(dǎo)致粗鹽產(chǎn)品純度低、白度差。

通過洗鹽等方式，可以在一定程度上提高產(chǎn)品鹽的純度和白度。

1.2.鹽硝聯(lián)產(chǎn)分鹽結(jié)晶工藝

當(dāng)廢水中不存在占比較大的優(yōu)勢鹽組分時，采用直接蒸發(fā)結(jié)晶工藝最終得

到的純鹽回收率較低，雜鹽產(chǎn)量大，固廢處置費(fèi)用高。為了解決這一問題，可

采用硫酸鈉和氯化鈉分步結(jié)晶的方式，分別在較低溫度下結(jié)晶得到氯化鈉，在

較高溫度下結(jié)晶得到硫酸鈉，此工藝稱為鹽硝聯(lián)產(chǎn)工藝，其原理如圖2所示。

高鹽廢水一|蒸發(fā)器卜|結(jié)晶器1T結(jié)晶器口卜忡液干化］

氯化鈉硫酸鈉雜鹽

圖2鹽硝聯(lián)產(chǎn)分鹽結(jié)晶工藝流程

鹽硝聯(lián)產(chǎn)分鹽結(jié)晶工藝主要利用了氯化鈉和硫酸鈉的溶解度對溫度依賴性

的差異。在50?120℃,氯化鈉的溶解度隨溫度升高而增大，硫酸鈉則相反，

溶解度隨溫度升高而減小。因此，鹽硝聯(lián)產(chǎn)分鹽結(jié)晶工藝在較低溫度下蒸發(fā)結(jié)

晶（結(jié)晶器I）得到氯化鈉，同時硫酸鈉得到濃縮。當(dāng)硫酸鈉接近飽和時，將結(jié)晶

器I排出的母液送入操作溫度更高的結(jié)晶器II,硫酸鈉由于溶解度降低而析

出，而氯化鈉則由于溶解度上升而變?yōu)槲达柡徒M分，蒸發(fā)水分可使硫酸鈉進(jìn)一

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步析出，而氯化鈉濃度逐漸接近該溫度條件下飽和點(diǎn)。部分母液返回結(jié)晶器I

進(jìn)行氯化鈉結(jié)晶，如此循環(huán)使用，使氯化鈉和硫酸鈉得到分離。

鹽硝聯(lián)產(chǎn)分鹽結(jié)晶工藝由于蒸發(fā)結(jié)晶溫度較高，最終得到無水硫酸鈉和氯

化鈉產(chǎn)品。如果原水中的硫酸鈉含量高于一定程度，鹽硝聯(lián)產(chǎn)分鹽結(jié)晶工藝也

可能先在高溫下結(jié)晶得到硫酸鈉，再在低溫下結(jié)晶得到氯化鈉。

鹽硝聯(lián)產(chǎn)分鹽結(jié)晶工藝來源于鹽化工行業(yè)，在工業(yè)上有比較廣泛的應(yīng)用，

因而工藝整體上較為成熟。但應(yīng)用在廢水行業(yè)，需要考慮有機(jī)物等雜質(zhì)的影

響。另外，該工藝由于需要準(zhǔn)確地控制硫酸鈉和氯化鈉在特定溫度下的飽和

點(diǎn)，因此存在控制難和抗原水組成波動能力差的缺點(diǎn)。在50?120℃的溫度區(qū)

間內(nèi)，硫酸鈉和氯化鈉溶解度隨溫度變化的幅度較小，如溫度從60c增加到

100℃時，硫酸鈉的溶解度從45.3g降低至42.5g,變化率-6.2%,而氯化鈉的

溶解度則從37.3g增加至39.8g,變化率6.7%。這導(dǎo)致單次升降溫操作的結(jié)晶

量有限，因而需要采用較大的母液回流，一定程度上降低了過程效率。

1.3.低溫結(jié)晶工藝

由于硫酸鈉在低溫段從水溶液中結(jié)晶時主要形成十水硫酸鈉，因此其溶解

度在0?30C范圍內(nèi)對溫度的依賴性與高溫段完全不同。在這一范圍內(nèi)，其溶

解度隨溫度降低而降低，且幅度極大。比如，30℃時硫酸鈉在純水中的溶解度

為40.8g,20c時迅速降低至19.5g,10℃時至9.1g,0℃時則只有4.9g。另一

方面，氯化鈉的溶解度在低溫段對溫度的依賴性與高溫段具有一致性。溫度從

30℃降低至0℃,氯化鈉的溶解度僅從36.3g降低至35.7g。因此，將含有硫

酸鈉和氯化鈉混合鹽的高鹽廢水在較高溫度下濃縮至一定程度，然后迅速降

溫，可以結(jié)晶析出大量的十水硫酸鈉（芒硝）固體。這就是低溫結(jié)晶實現(xiàn)分鹽的

基本原理。由于低溫結(jié)晶過程只能得到硫酸鈉固體，為了得到氯化鈉，還需要

與高溫結(jié)晶過程聯(lián)用，典型的聯(lián)用工藝如圖3所示。

高鹽廢水一

圖3低溫結(jié)晶與高溫結(jié)晶聯(lián)用工藝流程

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由于溶解度變化大，采用低溫結(jié)晶工藝可以實現(xiàn)較高的硫酸鈉和氯化鈉回

收率，同時結(jié)晶鹽的純度也較鹽硝聯(lián)產(chǎn)工藝更容易控制，低溫結(jié)晶過程中有機(jī)

物對結(jié)晶鹽白度的影響也更小。由于低溫結(jié)晶得到的芒硝市場價格較低，運(yùn)輸

成本高，因此通常需要加設(shè)熱溶蒸發(fā)結(jié)晶單元，得到無水硫酸鈉（元明粉），以

提高產(chǎn)品價值。該工藝的不足之處在于溫度變化區(qū)間較大，降溫升溫過程導(dǎo)致

能耗更高。

2.膜法分鹽結(jié)晶工藝

膜法分鹽結(jié)晶工藝包括納濾分鹽工藝和單價選擇性離子交換膜電滲析分鹽

工藝（簡稱電滲析分鹽工藝）。由于膜過程僅將無機(jī)鹽分離在兩股溶液中，無法

使無機(jī)鹽結(jié)晶析出，因此通常要與熱法結(jié)晶過程聯(lián)用來實現(xiàn)分鹽結(jié)晶目的。

納濾分鹽工藝主要利用納濾膜對二價鹽的選擇性截留特性，實現(xiàn)一價鹽氯

化鈉和二價鹽硫酸鈉在液相中的分離，氯化鈉主要進(jìn)入納濾透過液，硫酸鈉則

在納濾濃水中被濃縮。通過對納濾透過液和濃縮液分別進(jìn)行結(jié)晶處理，最終實

現(xiàn)氯化鈉和硫酸鈉結(jié)晶鹽的回收。

主要含氯化鈉的納濾透過液一般先通過膜過程或蒸發(fā)工藝進(jìn)行濃縮，之后

進(jìn)入蒸發(fā)結(jié)晶器，得到高純度的氯化鈉，極少量母液干化得到雜鹽。由于二價

鹽被納濾膜截留，納濾透過液中氯化鈉相對含量通常高于95%,因此這部分氯

化鈉結(jié)晶鹽的回收率較高。納濾濃水為氯化鈉和硫酸鈉的混合溶液，各組分的

占比與原水組成以及納濾單元水回收率有關(guān)，可據(jù)此進(jìn)一步選擇合適的熱法分

鹽工藝對濃水中富集的硫酸鈉進(jìn)行回收。

圖4是一種納濾與低溫結(jié)晶耦合實現(xiàn)硫酸鈉和氯化鈉的分離和結(jié)晶的分鹽

結(jié)晶工藝流程。經(jīng)過預(yù)處理的高鹽廢水進(jìn)入在室溫下運(yùn)行的納濾系統(tǒng)，納濾濃

水中的硫酸鈉被濃縮至7%以上，之后降溫至接近后進(jìn)入低溫結(jié)晶器，結(jié)

晶后經(jīng)固液分離得到十水硫酸鈉結(jié)晶鹽，部分低溫結(jié)晶器上清液送回納濾系統(tǒng)

進(jìn)口循環(huán)處理。納濾透過液經(jīng)高壓反滲透或蒸發(fā)濃縮器濃縮后進(jìn)入高溫結(jié)晶

器，結(jié)晶得到氯化鈉固體。從低溫結(jié)晶器和高溫結(jié)晶器排出的母液干化后得到

z牟j>士m卜t0

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a.廢水?。?適H濃縮器H結(jié)M臺卜一紙化泄

L低溫鉆亂瑞----------母液十化

~~^~~T

般般鈉雜鹽

圖4納濾-低溫結(jié)晶分鹽工藝流程

低溫結(jié)晶處理，且設(shè)置了上清液回流納濾系統(tǒng)的循環(huán)回路，有效減輕了有

機(jī)物對結(jié)晶鹽色度的影響，同時保證了硫酸鈉和氯化鈉的純度和回收率，是一

種比較高效的分鹽結(jié)晶工藝。特別是結(jié)晶鹽總體回收率的提升直接減少了雜鹽

固廢的產(chǎn)量和處置費(fèi)用，具有很好的實用價值。同時，由于納濾系統(tǒng)與低溫結(jié)

晶器的操作溫度相差較小，雖然降溫過程導(dǎo)致了一定的能耗增加，但不會顯著

影響過程的經(jīng)濟(jì)性。

2.1.電滲析分鹽工藝

電滲析分鹽工藝采用包含單價選擇性陰離子交換膜和普通陽離子交換膜的

電滲析系統(tǒng)實現(xiàn)氯化鈉和硫酸鈉的分離。電滲析分鹽原理如圖5所示。分鹽電

滲析膜堆內(nèi)單價選擇性陰離子交換膜與普通陽離子交換膜交替布置。在直流電

場作用下，原水中的氯離子和鈉離子分別透過單價選擇性陰離子交換膜和陽離

子交換膜進(jìn)入濃室，得到氯化鈉濃縮液。而淡室中的原水由于氯化鈉濃度的降

低使得硫酸鈉的相對含量增加，氯化鈉和硫酸鈉由此實現(xiàn)分離。

圖5電滲析分鹽原理示意

電滲析的分鹽效果與納濾過程類似，均得到一股氯化鈉鹽水和一股氯化鈉

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與硫酸鈉的混合鹽水。不同之處在于，電滲析過程得到的氯化鈉鹽水在分離的

同時實現(xiàn)了濃縮，即濃水中氯化鈉的含量高于原水中氯化鈉的含量;另一方面由

淡室出來的混合鹽水中的硫酸鈉含量與原水中基本相同，不像納濾過程那樣對

硫酸鈉實現(xiàn)了濃縮。

電滲析分鹽系統(tǒng)的上述不同之處也決定了其與熱法結(jié)晶的組合應(yīng)用與納濾

分鹽系統(tǒng)有所不同。氯化鈉鹽水和混合鹽水可在分別進(jìn)一步濃縮后，通過蒸發(fā)

結(jié)晶分別得到氯化鈉和硫酸鈉結(jié)晶鹽。電滲析分鹽技術(shù)由于成本等問題，目前

在高鹽廢水中還未見有工程應(yīng)用或中試研究的報道。

2.2.煤化工高鹽廢水分鹽結(jié)晶工藝設(shè)計案例

某煤化工高鹽廢水流量為30m3/h,其中氯化鈉和硫酸鈉的含量分別為

14000mg/L和42000mg/L。該廢水中還約含有4000mg/L的其他無機(jī)鹽，而

其含有的硬度、硅和有機(jī)物等通過預(yù)處理已經(jīng)實現(xiàn)大部分去除。下面分別討論

采用熱法和膜法分鹽結(jié)晶工藝路線，針對上述預(yù)處理后的高鹽廢水進(jìn)行分鹽結(jié)

晶工藝設(shè)計。

2.2.1.熱法分鹽結(jié)晶工藝設(shè)計

由于該高鹽廢水中氯化鈉和硫酸鈉的濃度分別為14000mg/L和

42000mg/L,硫酸鈉組分顯著占優(yōu)，結(jié)合投資等方面的綜合考慮，采用直接蒸

發(fā)結(jié)晶技術(shù)路線進(jìn)行工藝設(shè)計，這也是該案例實際采用的工藝路線（圖6）0

13.6m1/h1.4m'/h

蜃僧木麻餡水

||

就水T-滲選I結(jié)贏結(jié)嬴H|

30m'%~j-------------[--------十一

產(chǎn)水破酸油雜越

I5m/hSOOkgh1000kgh

圖6熱法分鹽結(jié)晶工藝流程與質(zhì)量平衡示意

由于預(yù)處理后的原水中滲透壓貢獻(xiàn)較大的氯化鈉濃度較低，采用高壓反滲

透先行濃縮減量50%。反滲透濃水以15m3/h的流量進(jìn)入結(jié)晶器I,其運(yùn)行溫

度在104?107℃,結(jié)晶分離干燥后得到元明粉，產(chǎn)量約為800kg/h。結(jié)晶器I

的產(chǎn)水率為88%,排出1.4B?/h的母液，其中氯化鈉濃度約為23%。結(jié)晶器

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I的母液進(jìn)入結(jié)晶器H,其運(yùn)行溫度在82?86C,結(jié)晶干燥后得到雜鹽，產(chǎn)量

約為1000kg/h?？梢钥闯?，整個分鹽結(jié)晶系統(tǒng)結(jié)晶鹽的綜合回收率約為

44.4%o

2.2.2.膜法分鹽結(jié)晶工藝設(shè)計

為了提高分鹽結(jié)晶工藝的鹽回收率，減少雜鹽固廢的產(chǎn)生量和處置成本，

采用納濾一低溫結(jié)晶路線對上述預(yù)處理后的廢水進(jìn)行了工藝設(shè)計，簡化的工藝

流程與質(zhì)量平衡圖如圖7所示。

反港遺產(chǎn)水貓憎水

195m/b3.9m、

**26rfoillm/h

.—T—納法------反濯百-------------暴友翳

JOmVh?--r-*?----------I一干:“J

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1氏配站晶器一r一%曷耕I—叔化招

一丁~~~---------350

“之s砧kS叵軻尸她1」一2.5m^'/曹h-鱉

雜線

320kg/h

圖7膜法分鹽結(jié)晶工藝流程與質(zhì)量平衡示意

經(jīng)過預(yù)處理的原水首先通過納濾處理實現(xiàn)一價鹽和二價鹽的分離，得到含

氯化鈉的納濾產(chǎn)水和含硫酸鈉與氯化鈉混合鹽的納濾濃水。其中，納濾濃水中

硫酸鈉的含量約為8.5%,通過換熱器降溫至接近0℃,進(jìn)入低溫結(jié)晶器析出芒

硝產(chǎn)品，產(chǎn)量約為2560kg/h。固液分離后的上清液中，2.6m3/h作為母液送

入結(jié)晶器II得到雜鹽，其余上清液則回流至納濾系統(tǒng)循環(huán)處理.。

合適的納濾膜對硫酸鈉等多價鹽的截留率大于98%,因此納濾產(chǎn)水中氯化

鈉組分占比很高。加之原水中氯化鈉含量較低，因而納濾產(chǎn)水中氯化鈉濃度相

對較低，直接進(jìn)蒸發(fā)器濃縮成本較高，因此先通過反滲透進(jìn)行預(yù)濃縮，反滲透

單元設(shè)計產(chǎn)水率為75%。6.5n?/h的反滲透濃水通過蒸發(fā)器進(jìn)一步濃縮后，進(jìn)

入結(jié)晶器I,結(jié)晶和固液分離后獲得氯化鈉結(jié)晶鹽產(chǎn)品，產(chǎn)量約為350kg/h,

極少量母液也送入結(jié)晶器H得到雜鹽，雜鹽的總產(chǎn)量約為320kg/h。該分鹽結(jié)

晶系統(tǒng)硫酸鈉和氯化鈉的綜合回收率約為82.2%,較熱法分鹽工藝有大幅提

升。

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3.不同分鹽結(jié)晶工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

不同分鹽結(jié)晶工藝由于在裝備和操作條件上均有較大區(qū)別，其技術(shù)性能、

投資和運(yùn)行成本均存在很大差別。每個項目的原水水質(zhì)、水量、結(jié)晶鹽副產(chǎn)品

的售價、混鹽的處置成本等條件也通常相差甚遠(yuǎn)。

因此，對不同分鹽結(jié)晶工藝路線進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較是很多實際項目經(jīng)常遇

到的問題。下面以第2.1和2.2節(jié)給出的2條工藝路線為例，分別對其進(jìn)行技

術(shù)效果比較和經(jīng)濟(jì)性分析。

3.1.結(jié)晶工藝效果比較

分鹽結(jié)晶技術(shù)旨在實現(xiàn)工業(yè)廢水中無機(jī)鹽組分的資源化，同時減少工業(yè)廢

水零排放處理過程中雜鹽的產(chǎn)生與處置成本。以下從結(jié)晶鹽產(chǎn)品品質(zhì)和回收率

2個方面對熱法和膜法分鹽結(jié)晶工藝進(jìn)行比較。

3.2.結(jié)晶鹽產(chǎn)品品質(zhì)

1）對于初始結(jié)晶鹽產(chǎn)品，熱法分鹽結(jié)晶工藝獲得無水硫酸鈉，即元明粉產(chǎn)

品，膜法分鹽結(jié)晶工藝得到十水硫酸鈉，即芒硝產(chǎn)品。元明粉產(chǎn)品比芒硝產(chǎn)品

的市場價值更高。膜法分鹽結(jié)晶工藝還得到熱法分鹽結(jié)晶工藝沒有實現(xiàn)回收的

氯化鈉產(chǎn)品。

2）純度方面，熱法分鹽結(jié)晶工藝在硫酸鈉結(jié)晶過程中，由于母液中氯化鈉

和其他無機(jī)鹽的濃度較高，難以完全避免其他無機(jī)鹽與硫酸鈉發(fā)生共結(jié)晶和夾

帶現(xiàn)象，因而其產(chǎn)品純度受到影響，某煤化工分鹽結(jié)晶現(xiàn)場得到的硫酸鈉純度

為93%?96%。膜法分鹽結(jié)晶工藝由于通過低溫結(jié)晶得到硫酸鈉產(chǎn)品，其他無

機(jī)鹽雜質(zhì)的溶解度要遠(yuǎn)高于硫酸鈉的溶解度，因而得到的芒硝產(chǎn)品的純度很

高，甚至可以達(dá)到99%以上。膜法分鹽結(jié)晶工藝得到氯化鈉由于納濾產(chǎn)水中雜

質(zhì)極少，因此產(chǎn)品純度很圖，可以達(dá)到98%~99%。

3）白度方面，有機(jī)物在熱法分鹽結(jié)晶工藝中被富集，且在高溫環(huán)境下更容

易與結(jié)晶鹽結(jié)合，因此熱法分鹽結(jié)晶工藝獲得的結(jié)晶鹽產(chǎn)品可能存在白度低的

問題。相較而言，膜法分鹽結(jié)晶工藝通過低溫結(jié)晶獲得芒硝，白度要明顯優(yōu)于

熱法分鹽結(jié)晶工藝。膜法分鹽結(jié)晶工藝得到的氯化鈉由于納濾對有機(jī)物的截

留，白度也通常較高。

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3.3.結(jié)晶鹽產(chǎn)品回收率

熱法分鹽結(jié)晶工藝實現(xiàn)了硫酸鈉組分的部分資源化，回收了63.5%的硫酸

鈉，結(jié)晶鹽產(chǎn)品綜合回收率44.4%。相較于完全得到雜鹽的零排放工藝而言，

雜鹽產(chǎn)量已有大幅降低。但由于原水組成限制了硫酸鈉回收率的進(jìn)一步提高，

同時也未能實現(xiàn)氯化鈉的回收，因此綜合回收率較低。第2,2節(jié)所述的膜法分

鹽結(jié)晶工藝將硫酸鈉的回收率提高至89.6%,同時回收了83.3%的氯化鈉，結(jié)

晶鹽的綜合回收率達(dá)到82.2%o綜合來看，膜法分鹽結(jié)晶工藝在技術(shù)性能上較

熱法分鹽結(jié)晶工藝具有較明顯的優(yōu)勢。

3.4.經(jīng)濟(jì)性比較

1）投資估算。針對第2節(jié)描述的煤化工高鹽廢水案例，基于圖6和圖7

所示的工藝設(shè)計，對2種分鹽工藝的投資進(jìn)行了估算，結(jié)果見表lo

表12種分鹽工藝的投資估算

投資估算費(fèi)刖/萬元

項目---------------------------------------

然法分站結(jié)■工藝膜法分越絕■工藝

反冷透單元200

舊送單元0300

破K船結(jié)a單元1500600

?化船結(jié)?單元01000

獲總結(jié)?單元300500

總計2000.二冽

從表1可以看出，膜法分鹽結(jié)晶工藝較熱法分鹽結(jié)晶工藝的投資增加了約

30%o這主要是因為膜法分鹽結(jié)晶工藝比熱法分鹽結(jié)晶工藝多出了納濾單元和

氯化鈉結(jié)晶單元，系統(tǒng)更為復(fù)雜。但膜法分鹽結(jié)晶工藝經(jīng)過納濾將原水中的硫

酸鈉截留分離后，納濾產(chǎn)水濃度較低，采用成本較低的反滲透膜過程實現(xiàn)了濃

縮，降低了氯化鈉結(jié)晶單元的蒸發(fā)量。另外由于膜法分鹽結(jié)晶工藝的硫酸鈉結(jié)

晶器是一個低溫結(jié)晶器，沒有水的相變發(fā)生，傳熱負(fù)荷更小，材質(zhì)要求更低，

因此要較熱法分鹽結(jié)晶工藝硫酸鈉結(jié)晶器投資低得多。

運(yùn)行成本估算。一個實際的高鹽廢水分鹽結(jié)晶零排放系統(tǒng)的運(yùn)行成本需要

考慮各組成單元的運(yùn)行成本、雜鹽固廢的處置成本以及結(jié)晶鹽產(chǎn)品的收益。由

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于結(jié)晶鹽產(chǎn)品的實際收益難以確定，且通常比例較小，筆者暫且忽略?；?/p>

此，對圖6和圖7所示的2種分鹽結(jié)晶工藝的運(yùn)行成本進(jìn)行了估算，結(jié)果見

表2。

從表2可以看出，如果不考慮固廢處置成本，熱法分鹽結(jié)晶工藝的噸水運(yùn)

行成本為9.7元，膜法分鹽結(jié)晶工藝的噸水運(yùn)行成本為19.4元，這主要是因為

硫酸鈉低溫結(jié)晶過程消耗了額外的制冷能耗?？紤]雜鹽固廢的處置成本為

1000元/t時，熱法和膜法分鹽結(jié)晶工藝的噸水綜合運(yùn)行成本分別為43.0元和

30.1元。膜法分鹽結(jié)晶工藝由于具有更高的結(jié)晶鹽產(chǎn)品回收率，大幅減少了固

廢處置成本，使得總運(yùn)行成本較熱法分鹽結(jié)晶工藝降低了30%o

表22種分鹽結(jié)晶工藝的運(yùn)行成本估算

運(yùn)行成本乂元?產(chǎn)）

項目

想法分部結(jié)a工藝m法分就結(jié)Q工藝

反淮透單元2.02.6

納濾單元02.6

級融輛結(jié)■■元6.89.1

筑化蝌結(jié)?單元03.2

豪都結(jié)a單元0.91.9

固廢處?成本33.310.7

總計43.0

綜合考慮投資和運(yùn)行成本，如果用膜法分鹽結(jié)晶工藝取代熱法分鹽結(jié)晶工

藝，投資增加600萬元，每年按8000h運(yùn)行時間計算，節(jié)省的運(yùn)行費(fèi)用約為

310萬元，靜態(tài)投資回收期約為1.9年，此時膜法分鹽結(jié)晶工藝有一定技術(shù)經(jīng)

濟(jì)優(yōu)勢。如果雜鹽固廢的處置成本達(dá)到3000元八，那么采用膜法分鹽結(jié)晶工

藝取代熱法分鹽結(jié)晶工藝每年節(jié)省的運(yùn)行費(fèi)用約為1400萬元，靜態(tài)投資回收

期則縮短為04年，此時膜法分鹽結(jié)晶工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢十分明顯。

4.蒸發(fā)結(jié)晶7大問題總結(jié)

4.1.廢水蒸發(fā)器如何防止堵管及結(jié)垢？

回答：

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堵管一般有兩種原因：一種的晶體鹽的沉積，另外一種就是鈣、鎂離子等

行成的結(jié)垢，因此防止堵管也要從這兩個方面著手：

第一，選對蒸發(fā)形式是防止堵管的第一步，降膜蒸發(fā)器等膜式蒸發(fā)器不適

合有結(jié)晶體產(chǎn)生的場合，如果這些場合采用降膜等薄膜蒸發(fā)器，堵管是屬于必

然。易產(chǎn)生結(jié)晶體的場合應(yīng)該采用強(qiáng)制循環(huán)型蒸發(fā)器或刮板蒸發(fā)器，其中強(qiáng)制

循環(huán)蒸發(fā)器因蒸發(fā)面積大，操作方便。

第二，就是蒸發(fā)管路的設(shè)置也是減少鹽的重要因素，設(shè)計的管路無死角，

符合鹽流運(yùn)和沉積的原理，確保所有結(jié)晶鹽歸集集鹽器，最后從出鹽器排出。

如果是鈣、鎂離子等引起的結(jié)垢，可以采取的措施是：

1、對該廢水進(jìn)一次程度的軟化，降少鈣、鎂離子的濃度；

2、采用強(qiáng)制循環(huán)型蒸發(fā)器；

3、采用石膏晶種法防垢或稍加一些阻垢劑；

4、對蒸發(fā)設(shè)備進(jìn)行例行清洗。

4.2.蒸發(fā)器運(yùn)行成本及如何降低運(yùn)行成本？

回答：

方法一：采用多效蒸發(fā)工藝，每增加一效，運(yùn)行成本下降，但初次投資加

大，對于廢水蒸鹽，一般不會超過三效，最多四效。

方法二：熱力壓縮型蒸發(fā)器TVR,可以減少一效的能耗。

方法三：機(jī)械蒸汽壓縮型蒸發(fā)器，很大程度降低運(yùn)行成本。

方法四：做好蒸發(fā)設(shè)備的外保溫，減少熱量的損失。

方法五：冷凝液顯熱和潛熱和利用。利用預(yù)熱器回收冷凝器的顯熱，提高

蒸發(fā)原液的進(jìn)料溫度；采用閃蒸系統(tǒng)回收冷凝液的潛熱。

4.3.蒸發(fā)出鹽情況？

回答：

鹽水中主要有兩種物質(zhì)：鹽和水，水在蒸發(fā)過程中汽化，鹽需要水的調(diào)和

才能成鹽水，鹽又是一種物質(zhì)，故在水蒸發(fā)后會凝固成鹽體。

一、蒸發(fā)結(jié)晶除鹽工藝介紹

隨著國內(nèi)環(huán)保治理逐步加強(qiáng)，對于高鹽廢水、高鹽污水、工業(yè)污水脫鹽等

方面需要采用蒸發(fā)結(jié)晶除鹽工藝。

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蒸發(fā)結(jié)晶除鹽工藝主要是利用蒸發(fā)結(jié)晶的方式，將工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的

高鹽廢水、高COD廢水、重金屬廢水等廢水進(jìn)行濃縮、結(jié)晶處理。

蒸發(fā)結(jié)晶工藝有多效蒸發(fā)工藝、MVR蒸發(fā)工藝、強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)工藝或者有

蒸發(fā)結(jié)晶組合工藝等方式。

二、蒸發(fā)結(jié)晶除鹽設(shè)備工藝

蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備按照設(shè)備組成可以分為單效、雙效、三效、四效、五效等；

蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備按照物料在系統(tǒng)內(nèi)部的工藝流向：順流、逆流、混流三種；

蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備按照使用熱源不同又分為：常規(guī)飽和水蒸汽加熱、廢熱回收

利用（常規(guī)蒸發(fā)器、直熱式蒸發(fā)器）、MVR二次蒸汽機(jī)械再壓縮三種；廢熱回

收利用主要為電廠過熱蒸汽、企業(yè)鍋爐高溫?zé)煹罋?、高溫?fù)Q熱水（油、媒

介）、高溫化工廢水、高溫二次蒸汽、太陽能加熱導(dǎo)熱媒介后換熱利用。

多效蒸發(fā)結(jié)晶工藝、MVR蒸發(fā)結(jié)晶工藝均可以用來處理高濃度、高色度、

高含鹽量的工業(yè)廢水。同時還適用于印染、電鍍、化工、發(fā)酵、制藥、金屬提

取、電廠廢水處理等行業(yè)的高鹽污水處理項目，同時還適用于高腐蝕鹽酸鹽、

硝酸鹽、硫酸鹽、檸檬酸鹽、葡萄糖酸鹽的連續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶。

蒸發(fā)出鹽一般有兩種方式：

1）一種是離心機(jī)出鹽，離心機(jī)出鹽含水率低；

2）另外一種是出鹽器配收晶罐出鹽，鹽以晶體形式析出，外在水份較少。

4.4.蒸發(fā)器材質(zhì)選擇？

回答：

發(fā)器材質(zhì)選擇與廢水的成份密切相關(guān)。對于鹽類可以分為氯離子鹽（如氯

化鈉和氯化鐵）和非氯離子鹽（硫酸鈉、硫酸鐵、碳酸鈉、硝酸鹽等）。

氯離子按耐腐蝕性優(yōu)先選用順序：鈦、雙相不銹鋼、炭鋼、普通不銹鋼

氯離子按性價比優(yōu)先選用順序：炭鋼、鈦、雙相不銹鋼，最次是普通不銹

鋼

非換熱設(shè)備，還可以選用炭鋼搪瓷，四氟，低溫可以選用聚丙烯、玻璃鋼

等。

非氯離子鹽耐腐蝕性優(yōu)先選用順序：不銹鋼316L,不銹鋼304,炭鋼

非氯離子按性價比優(yōu)先選用順序：不銹鋼304或不銹鋼316L,其次為炭鋼

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低溫可以采用UPVC、PE聚丙烯、玻璃鋼等。

4.5.如何選用合適的蒸發(fā)器？

回答：

對于鹽類蒸發(fā)，優(yōu)先選用強(qiáng)制循環(huán)型蒸發(fā)器，如果鹽類濃度較低，也可以

采用前置降膜蒸發(fā)器+強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器的方式。對于其它非鹽類的蒸發(fā)，優(yōu)先

選用降膜蒸發(fā)器。

蒸發(fā)器該如何選擇

1）蒸發(fā)器效數(shù)的選擇：主要考慮處理量的大小、被蒸發(fā)物料的沸點(diǎn)升高

值，以及設(shè)備的多少。處理量大宜采用多效操作；效數(shù)越多，蒸汽消耗越小，

設(shè)備投資越高；沸點(diǎn)升高值大，則有效溫差小，采用的效數(shù)應(yīng)減小，還有一種就

是MVR蒸發(fā)器，當(dāng)處理量比較大，這時候我們就要考慮能耗的問題了，MVR

蒸發(fā)器運(yùn)行只需要少量的蒸汽，蒸汽二次回收利用蒸汽壓縮機(jī)提升蒸汽溫度已

達(dá)到節(jié)能目的

2）乏汽冷凝器的選擇：乏汽（未效二次蒸汽）須回收時應(yīng)采用間接冷凝

器，如列管式、螺旋板式換熱器；乏汽不需回收時宜采用直接冷凝器，如直接

大氣冷凝器、水噴射泵冷凝等。末效為常壓蒸發(fā)時還可將乏汽直接排空，不設(shè)

冷凝器。

3）蒸發(fā)器流程的選擇：順流操作時，后效蒸發(fā)室的壓強(qiáng)較前效低，溶液在

效間的輸送所需泵的功率小。另外，由于后效蒸發(fā)溫度較效低，故前效溶液進(jìn)

入后效后，會閃蒸出部