高濃度含鹽化工廢水蒸發(fā)脫鹽回收處理的研究
1、概述
河北某企業(yè)，是一家從事羧甲基纖維素鈉(CMC)及其它纖維素衍生物的專業(yè)生產(chǎn)廠家。 cMC作為食品的增稠劑，廣泛應(yīng)用于牛奶、牙膏等產(chǎn)品，主要生產(chǎn)原料為氯乙酸、乙醇、氫 氧化鈉。該公司在CMc生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生高濃度含鹽有機(jī)廢水，廢水呈弱酸性，色黃，含少量 cMc雜質(zhì)和乙醇，廢水其主要成分為氯化鈉和羥基乙酸鈉(乙醇酸鈉)，總固形物含量高達(dá)30 ％，COD高達(dá)70 000 m∥L，若不妥善處理，將對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。
CMC廢水中含有的大量鹽分，采用傳統(tǒng)廢水處理工藝不能達(dá)到環(huán)保要求，需對(duì)廢水進(jìn)行脫鹽 預(yù)處理。由于氯化鈉和羥基乙酸鈉的用途廣泛，市場(chǎng)上工業(yè)氯化鈉售價(jià)約630元／t，98％的 羥乙酸鈉的售價(jià)為2—3萬(wàn)元／t，因此若能將這兩種鹽提煉回收，則具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。 經(jīng)考察論證，該項(xiàng)目可根據(jù)不同鹽分在溶液中的溶解度不同，采用多效蒸發(fā)器二次蒸發(fā) 結(jié)晶工藝，回收廢水中的鹽，而蒸出液中僅含少量的酒精，可經(jīng)生化處理后達(dá)標(biāo)排放。 蒸發(fā)工藝是現(xiàn)代化工單元操作方法之一，即用加熱的方法，使溶液中的部分溶劑汽化并 得以去除，以提高溶液的濃度，或?yàn)槿苜|(zhì)析出創(chuàng)造條件。
2、處理原理
采用蒸發(fā)濃縮方法去除并回收廢水中的鹽；首先調(diào)節(jié)廢水pH至堿性，再經(jīng)簡(jiǎn)單過(guò)濾，進(jìn) 雙效蒸發(fā)器負(fù)壓蒸發(fā)，將廢水濃縮到一定程度，使溶液中的大部分Nacl被結(jié)晶析出。濃縮結(jié) 晶鹽進(jìn)離心機(jī)離心分離，將離心母液收集后進(jìn)一步蒸發(fā)濃縮。NaCl鹽和二次濃縮混合鹽需分 析純度，蒸出液送污水處理廠分析化驗(yàn)，并進(jìn)一步處理至達(dá)標(biāo)排放。
蒸發(fā)器是被廣泛應(yīng)用于食品加工、果汁濃縮、飲料生產(chǎn)、乳品生產(chǎn)以及化工、制藥、廢 水處理、環(huán)保工程等領(lǐng)域的一種蒸發(fā)設(shè)備。本項(xiàng)目的脫鹽處理裝置采用雙效蒸發(fā)器。該設(shè)備 采用外加熱強(qiáng)制循環(huán)形式與負(fù)壓蒸發(fā)方式，具有蒸發(fā)速度快、濃縮比大、采用雙效同時(shí)蒸發(fā)、 二次蒸汽得到反復(fù)利用、節(jié)約能源消耗等優(yōu)點(diǎn)。該裝置將具有強(qiáng)化傳熱、防垢性能優(yōu)良的沸 騰蒸發(fā)和強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)的優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。它屬于傳熱蒸發(fā)技術(shù)，其特征在于“結(jié) 晶器”與沸騰蒸發(fā)裝置及其汽一液一固三相流入結(jié)晶器，使過(guò)飽和溶液進(jìn)行熱結(jié)晶，固一液 得到快速分離。裝置可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化傳熱，又能防止在沸騰蒸發(fā)過(guò)程中的加熱管內(nèi)壁面產(chǎn)生結(jié)垢。 強(qiáng)化傳熱的實(shí)現(xiàn)，是通過(guò)在出料的加熱系統(tǒng)中加設(shè)一套強(qiáng)制循環(huán)裝置，這樣就使得傳熱效率 得到較大提高，同時(shí)由于保持了管束中料液的高流速，防止了結(jié)晶物料在加熱管內(nèi)壁的附著 而導(dǎo)致結(jié)垢問(wèn)題。由于本裝置采用的是外循環(huán)傳熱蒸發(fā)方式，物料在管束中的流向是自下而 上的，因此只需配置一臺(tái)大流量、低揚(yáng)程的物料循環(huán)泵，就可以達(dá)到強(qiáng)制循環(huán)的目的，同時(shí) 泵的能耗很低，降低了蒸發(fā)器的運(yùn)行成本。
3、工藝流程
將蒸發(fā)除鹽工藝分成兩次進(jìn)行，采用兩次蒸發(fā)分步結(jié)晶方法回收廢水中不同的鹽。第一 次蒸發(fā)目的為將廢水中大部分氯化鈉回收。利用廢水中氯化鈉與羥基乙酸鈉含量和溶解度的 差異，將氯化鈉蒸至過(guò)飽和狀態(tài)結(jié)晶析出，而這部分結(jié)晶出來(lái)的Nacl純度相對(duì)較高，因而會(huì) 有一定的市場(chǎng)價(jià)值；而羥基乙酸鈉與少量氯化鈉仍留在廢水中，等待第二次蒸發(fā)濃縮。第二 次蒸發(fā)目的為將羥乙酸鈉混合母液進(jìn)一步濃縮，提高鹽濃度，達(dá)到外賣要求。其第二次蒸發(fā) 仍利用原雙效蒸發(fā)器及配套設(shè)備。由于廢水中含有雜質(zhì)，為確保蒸出鹽的品質(zhì)和蒸發(fā)設(shè)備的 使用壽命，廢水需在堿性條件下進(jìn)行蒸發(fā)，廢水進(jìn)蒸發(fā)器前，設(shè)調(diào)節(jié)pH和過(guò)濾兩道預(yù)處理工 序。
工藝流程如下圖所示。
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4、結(jié)論：
(1)采用雙效蒸發(fā)器作為高濃度含鹽廢水的蒸發(fā)除鹽預(yù)處理，其工藝設(shè)備是可行的。雙效蒸 發(fā)器蒸發(fā)效率較高，蒸發(fā)過(guò)程較為穩(wěn)定，二次蒸汽重復(fù)利用，可降低處理成本。
(2)采用兩次蒸發(fā)分步結(jié)晶工藝回收廢水中的鹽，效果明顯，蒸出液清澈，COD約2000mg／L， 廢水中主要含酒精，但生化性較好。回收鹽中，氯化鈉含量達(dá)89％以上，回收率約82％。二 次蒸發(fā)濃縮，采用雙效蒸發(fā)器是可行的，混合液總含鹽量達(dá)60％以上，實(shí)現(xiàn)了變廢為寶，資 源再生的目的。
(3)由于廢水中含較多雜質(zhì)，進(jìn)水前道工序必須設(shè)過(guò)濾器，以確保蒸發(fā)器不被雜物粘堵，及 保證結(jié)晶鹽的品質(zhì)。
(4)廢水進(jìn)蒸發(fā)器前，需先調(diào)節(jié)pH至堿性(約8．5)，以保持廢水的化學(xué)穩(wěn)定性，同時(shí)起到保 護(hù)蒸發(fā)設(shè)備的作用。
(5)蒸發(fā)時(shí)，需控制物料液位，以免出現(xiàn)跑料現(xiàn)象，影響蒸出液水質(zhì)。
(6)蒸發(fā)過(guò)程宜批量連續(xù)進(jìn)行，可節(jié)約蒸汽耗量，減少?zèng)_洗次數(shù)，降低處理成本。
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