在廢水零排放中，尤其是高鹽度廢水的零排放具有普遍性和艱巨性，是一項(xiàng)亟待解決和推廣的熱門(mén)技術(shù)。

1.高鹽度廢水的來(lái)源及成分特征

眾所周知，自然界中有許多礦物鹽，它們以晶體或固體的形式分布在地表下。由于多年的雨水沖刷和侵蝕作用，它們不斷溶解在水體中，并隨著河流和地下水被帶入化工生產(chǎn)過(guò)程。高鹽廢水主要來(lái)源于化工生產(chǎn)水的連續(xù)濃縮排放和廢水零排放的預(yù)處理過(guò)程，如純水制備系統(tǒng)的再生沖洗水、循環(huán)水站的蒸發(fā)濃縮排放水、廢水零排放超濾(UF)、電滲析(EDR)、反滲透(ro)等預(yù)處理的濃縮排放水。

化工系統(tǒng)產(chǎn)生的高鹽度廢水來(lái)自上述過(guò)程中濃縮排放的少量水或根據(jù)生產(chǎn)需要添加使用的各種化學(xué)品。通常具有污染物濃度高(污染物濃度是原水的4-10倍)、可溶性無(wú)機(jī)鹽種類(lèi)多(如典型的鈉鹽、鈣鹽、鎂鹽、硅酸鹽、磷酸鹽等)的特點(diǎn)。)，成分復(fù)雜，腐蝕性強(qiáng)，處理難度大，危害程度高。

2.高含鹽廢水的危害及處理難點(diǎn)

高鹽度廢水含有大量溶解度低的無(wú)機(jī)鹽。如果不經(jīng)處理直接排入江河湖海，勢(shì)必危及水體的自然生態(tài)平衡，惡化水質(zhì)，導(dǎo)致漁業(yè)生產(chǎn)、水產(chǎn)養(yǎng)殖、農(nóng)業(yè)灌溉和工業(yè)生產(chǎn)的破壞。嚴(yán)重時(shí)還會(huì)污染地下水和飲用水源，甚至危害耕地，導(dǎo)致土壤鹽堿化，阻礙植物生長(zhǎng)。為此，國(guó)家專(zhuān)門(mén)制定了《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB5084-2005

廢水處理行業(yè)認(rèn)為高鹽度廢水非常難以處理。由于含有高濃度的鹽離子，腐蝕性強(qiáng)(氯離子)，易結(jié)垢(鈣鎂離子)，溶解性高(鈉鹽)，對(duì)微生物也有抑制作用和毒性。因此，人們不能簡(jiǎn)單地用常規(guī)處理技術(shù)處理高鹽度廢水，而需要利用蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)將溶解的鹽從固液中分離出來(lái)，并濃縮清水進(jìn)行循環(huán)利用。

3.高含鹽廢水的蒸發(fā)過(guò)程及技術(shù)特點(diǎn)

蒸發(fā)技術(shù)廣泛應(yīng)用于化工、輕工、制藥和食品行業(yè)。近年來(lái)，它逐漸應(yīng)用于高鹽廢水的零排放處理過(guò)程中，具有很大的發(fā)展?jié)摿?。根?jù)蒸發(fā)的方式，可分為自然蒸發(fā)(溶液在低于沸點(diǎn)的溫度下蒸發(fā))和沸騰蒸發(fā)(溶液加熱到沸點(diǎn)，在沸騰狀態(tài)下蒸發(fā))兩種。其中，目前國(guó)內(nèi)外常用的是沸騰蒸發(fā)，主要有多效蒸發(fā)、熱蒸汽再壓縮蒸發(fā)、機(jī)械蒸汽再壓縮蒸發(fā)和降膜機(jī)械蒸汽再壓縮循環(huán)蒸發(fā)等。

3.1自然蒸發(fā)-蒸發(fā)池

蒸發(fā)塘是一種利用太陽(yáng)能、風(fēng)能等自然力使廢水蒸發(fā)的處理方法。它是較早用于處理化工高濃度鹽水的一種典型的自然蒸發(fā)技術(shù):高濃度鹽水排入蒸發(fā)池，通過(guò)自然蒸發(fā)結(jié)晶，實(shí)現(xiàn)固液分離或濃縮鹽水的還原，便于后續(xù)處理利用，減少設(shè)備投資和能耗，從而大大降低廢水處理的投資和運(yùn)行費(fèi)用。

蒸發(fā)塘廠址必須位于地域遼闊、氣候干燥、降雨量少、蒸發(fā)量大、太陽(yáng)能豐富的地區(qū)，當(dāng)?shù)囟嗄昶骄舭l(fā)量為降雨量的3 ~ 5倍，受?chē)?yán)格的自然條件制約。同時(shí)，蒸發(fā)池周?chē)仨氃O(shè)置雨水阻隔設(shè)施，池底和池壁必須進(jìn)行防腐防滲處理。排入蒸發(fā)池的水質(zhì)必須符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，包括含鹽量、有機(jī)物、重金屬和有毒有害物質(zhì)。

3.2沸騰蒸發(fā)-多效蒸發(fā)

多效蒸發(fā)是通過(guò)強(qiáng)制加熱實(shí)現(xiàn)沸騰蒸發(fā)的一種方式:將幾個(gè)蒸發(fā)器串聯(lián)起來(lái)，利用前一個(gè)蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽作為后一個(gè)蒸發(fā)器的熱源，使蒸汽得到循環(huán)利用，提高熱能的利用效率。蒸發(fā)器的每一級(jí)稱(chēng)為“一效”。多效蒸發(fā)的循環(huán)蒸發(fā)器通常有3 ~ 4個(gè)串聯(lián)效，少則6效。當(dāng)蒸發(fā)器的效率提高時(shí)，一次蒸汽的消耗量趨于減少，可以節(jié)約能源。但是，蒸發(fā)器的效率不是無(wú)限的，越多越好，這取決于二次蒸汽的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性能。

3.3沸騰蒸發(fā)-熱蒸汽再壓縮蒸發(fā)

熱蒸汽再壓縮蒸發(fā)是為多效蒸發(fā)而開(kāi)發(fā)的，它消耗大量的一次蒸汽。這是提高一次蒸汽經(jīng)濟(jì)性的一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)實(shí)用的技術(shù)。基于熱泵原理，在初效蒸發(fā)器前增加一個(gè)注汽壓縮裝置，將初效產(chǎn)生的一次蒸汽和部分二次蒸汽引入注汽壓縮裝置。當(dāng)一次蒸汽通過(guò)蒸汽噴射壓縮裝置時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)負(fù)壓的環(huán)境，一次加熱室產(chǎn)生的二次蒸汽一部分被這個(gè)負(fù)壓吸入，經(jīng)蒸汽噴射壓縮裝置混合加壓，升溫后作為一次加熱蒸汽使用，提高熱能利用率，達(dá)到降低一次蒸汽消耗的目的。

在結(jié)構(gòu)上，熱蒸汽再壓縮蒸發(fā)的多效蒸發(fā)系統(tǒng)只增加了蒸汽噴射壓縮裝置，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，運(yùn)行可靠穩(wěn)定。但從效率上講，使用熱蒸汽壓縮裝置節(jié)省的能量與增加一效蒸發(fā)器節(jié)省的能量相當(dāng)，即熱蒸汽再壓縮蒸發(fā)比簡(jiǎn)單的多效蒸發(fā)更節(jié)能，消耗的一次蒸汽更少。據(jù)研究，熱蒸汽再壓縮蒸發(fā)的能耗僅為單效蒸發(fā)的78%。在運(yùn)行過(guò)程中，仍需要連續(xù)供應(yīng)一定量的新鮮蒸汽，用于熱蒸汽的再壓縮和蒸發(fā)。

3.4沸騰蒸發(fā)-機(jī)械蒸汽的再壓縮蒸發(fā)

機(jī)械蒸汽再壓縮蒸發(fā)是利用機(jī)械壓縮機(jī)強(qiáng)制壓縮蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽，人為提高二次蒸汽的壓力和溫度，增加二次蒸汽的焓，然后將二次蒸汽全部再次送回蒸發(fā)器的加熱室，作為加熱料液的熱源，使料液始終處于沸騰狀態(tài)，不斷蒸發(fā)濃縮。加熱后的蒸汽本身經(jīng)過(guò)換熱后冷凝成水，作為合格的采出水排放。液體蒸發(fā)出來(lái)的蒸汽再次作為二次蒸汽進(jìn)入機(jī)械壓縮機(jī)，提高焓質(zhì)，再次作為蒸發(fā)器的熱源，如此循環(huán)往復(fù)。新增蒸汽僅用于彌補(bǔ)裝置啟動(dòng)和運(yùn)行過(guò)程中的熱損失和進(jìn)出物料的溫差焓。正常運(yùn)行后，通常不再需要新蒸汽的供應(yīng)，其節(jié)能效果與許多常規(guī)蒸發(fā)系統(tǒng)相當(dāng)。

機(jī)械蒸汽再壓縮蒸發(fā)技術(shù)極大地利用了自身產(chǎn)生的二次蒸汽的能量，能量利用率接近100%，大大降低了新鮮蒸汽的消耗。據(jù)研究，能耗僅為單效蒸發(fā)的23.8%。

4.高鹽度廢水蒸發(fā)技術(shù)的難點(diǎn)

目前，高鹽度廢水蒸發(fā)零排放技術(shù)取得了重大突破，在各行業(yè)和地區(qū)不斷建設(shè)并投入使用，取得了顯著的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效果。然而，由于高鹽度廢水的成分特點(diǎn)，高鹽度廢水蒸發(fā)零排放技術(shù)存在以下困難。

4.1運(yùn)行控制要求高

為了減少加熱蒸發(fā)處理的水量，通常在含鹽廢水的預(yù)處理階段采用膜濃縮技術(shù)，將含鹽廢水的濃度提高到50000 ~ 80000mg/L，從而顯著降低后續(xù)蒸發(fā)零排放工段的投資和運(yùn)行費(fèi)用。在膜濃縮過(guò)程中，pH、硬度、有機(jī)物、膠體懸浮物等。必須嚴(yán)格控制進(jìn)水的，稍有不慎就會(huì)造成濃縮膜效率下降，甚至嚴(yán)重污染，導(dǎo)致更大的損失(濃縮膜無(wú)法再生)。

4.2設(shè)備易結(jié)垢，效率降低。

為了實(shí)現(xiàn)零排放，高鹽度廢水在蒸發(fā)階段迅速濃縮，大量溶解的無(wú)機(jī)鹽迅速達(dá)到飽和，在聚集特性的作用下自發(fā)形成小晶核，不斷積累生長(zhǎng)成晶體。在這個(gè)過(guò)程中，一些小晶核附著在蒸發(fā)設(shè)備的壁上，隨著蒸發(fā)濃縮的進(jìn)行，逐漸生成水垢。目前控制結(jié)垢的技術(shù)已經(jīng)有了很大的進(jìn)步，普遍采用晶種法，即人工添加晶核，讓溶解鹽選擇性地生長(zhǎng)在添加的晶核上，從而避免結(jié)垢附著在蒸發(fā)設(shè)備壁上，影響換熱效率。通過(guò)這種方法，蒸發(fā)設(shè)備可以連續(xù)運(yùn)行一年以上，大大提高了運(yùn)行效率。

4.3腐蝕性強(qiáng)，投資大

高鹽度廢水通常含有強(qiáng)腐蝕性的氯離子，特別是蒸發(fā)濃縮后，大量氯離子聚集，在沸騰溫度的雙重作用下，對(duì)蒸發(fā)設(shè)備的腐蝕更加強(qiáng)烈。因此，在設(shè)計(jì)加工蒸發(fā)設(shè)備的過(guò)程中，選材尤為重要，通常選用進(jìn)口價(jià)格較高的2205、2507、Ti、Ti合金等特殊材料。根據(jù)計(jì)算，每噸水蒸發(fā)器和結(jié)晶器的投資成本為:進(jìn)口設(shè)備150 ~ 200萬(wàn)元/噸水，進(jìn)口技術(shù)和國(guó)產(chǎn)制造設(shè)備110 ~ 140萬(wàn)元/噸水。

4.4固化鹽的處置成本高。

目前蒸發(fā)零排放技術(shù)從固液中分離出來(lái)的鹽通常是混合鹽，成分復(fù)雜，可能含有一些有毒物質(zhì)，鑒別其性質(zhì)非常困難。目前蒸發(fā)零排放固化的混鹽必須作為危險(xiǎn)廢物處理，成本很高。每噸處置費(fèi)用通常為3000 ~ 5000元，部分地區(qū)更高(5000 ~ 7000元)。危險(xiǎn)廢物的處置成本約占總運(yùn)營(yíng)成本的60%。

5.結(jié)論

目前，高鹽廢水蒸發(fā)零排放技術(shù)仍存在運(yùn)行成本高、易結(jié)垢、腐蝕性高等困難。特別是固化后的混鹽必須作為危險(xiǎn)廢物處理，無(wú)形中給企業(yè)增加了巨大的負(fù)擔(dān)。因此，高鹽廢水蒸發(fā)零排放技術(shù)需要進(jìn)一步深化，繼續(xù)向鹽分離處理方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)一價(jià)鹽和二價(jià)鹽的獨(dú)立分離、固化和回收，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)真正的無(wú)害化和資源化。(來(lái)源:陜西有色田弘瑞科硅材料有限公司)

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