全國服務熱線【工業(yè)廢水處理】內容提要：清潔生產、工業(yè)廢水零排放，實現美好的生態(tài)環(huán)境一直是人們追求目標，但在實際的工業(yè)生產中，是不容易做到的，尤其是高濃度廢水，需稀釋后進行過濾、中和、氧化及生物化學等多種處理方法，才能將廢水處理成合格的二、三類水。傳統廢水處理方法，加大了企業(yè)的運行成本，使之不能保證各企業(yè)自覺進行工業(yè)廢水的處理，本文介紹了采用蒸發(fā)、結晶的方法從廢水中提取有用物質的工藝和設備，提出了真正消滅工業(yè)廢水的途徑。
關鍵詞：蒸發(fā)、結晶、提取廢水中有用物質、消滅工業(yè)廢水。
一、轉變思想觀念，變廢為寶。
廢水也是資源。生物化工、無機鹽化工、食品工業(yè)，肉類加工、造紙業(yè)、酒精等工業(yè)廢水中含有的纖維素、糖、蛋白、氮基酸、無機鹽等有用的資源，扔掉是害，取出是寶，治理廢水要將廢水中有用的資源提取出來，廢水通過蒸發(fā)成為蒸汽冷凝水，是廢水不廢，實現清潔生產和真正意義上的美好環(huán)境。
無論是過去還是現在的企業(yè)是以獲取最大的經濟效益為目的。如果在廢水治理上只有投入，沒有產出，企業(yè)是不會有積極性的。自頒布國家國家環(huán)境保護法以來，某些企業(yè)寧愿罰款，也不認真的進行廢水治理，因此廢水外排現象時有發(fā)生，更有受到利益驅使，認為治廢就是扔錢，治理越徹底，錢扔的就越多，所以無論是環(huán)保的管理者，還是企業(yè)的負責人，必須轉變思想觀念，廢水就是資源。治理廢水應是有投入，有產出，有社會效益，也有經濟效益的一種產業(yè)，尤其是有著高濃度廢水的企業(yè)，廢水是寶，廢水濃度越高，采用蒸發(fā)器濃縮，連續(xù)結晶的投入會越少（因為蒸發(fā)水量少）。對于有低濃度廢水的企業(yè)，要改變原有產品生產工藝，使廢水濃度提高，才能使廢水治理投入減少。如谷氨酸產業(yè)，谷氨酸產品的廢水量大，濃度低（含硫酸銨濃度3-4%），大部分企業(yè)為了競爭，為了獲取大的利潤，治理不徹底，經常偷偷排放，平時儲存廢水的地方，快成了一座水庫，甚至占據一條河。廢水中的硫酸銨、糖、蛋白、纖維素全是有用的物質。國外谷氨酸企業(yè)清潔生產沒有廢水，生產工藝與我國谷氨酸提取工藝大不相同，發(fā)酵后的谷氨酸溶液，經過膜過濾，截留糖、蛋白、纖維素成為飼料，再將9%濃度的谷氨酸銨溶液，蒸發(fā)濃縮至28%，采用四效降膜+熱泵蒸發(fā)工藝，最高蒸發(fā)溫度低于75℃，蒸發(fā)1噸水，僅消耗0.20噸蒸汽。再等電點連續(xù)結晶，谷氨酸一次結晶，便成為γ形結晶，粒度大于0.15mm,而含有硫酸銨（有些是氯化銨）的廢水濃度達到13-14%，再蒸發(fā)結晶出硫酸銨肥料。這種生產工藝徹底解決了氨氮工業(yè)廢水難以治理的難題，而產出部分足以抵消治理的費用，還有余額，這才是受企業(yè)歡迎的廢水治理方案。
二、采用真空蒸發(fā)結晶的工藝治理工業(yè)廢水。
這種工藝是很成熟的，目前應用于工業(yè)廢水中提取氯化銨（農用一級品），硫酸銨、氯化鈉、硫酸鈉等無機鹽類，已有數十年的歷史。尤其近幾年，技術越來越先進，能耗越來越低，自動化程度越來越高，材料越來越好，使用年限越來越長。下面我分別介紹真空蒸發(fā)和真空連續(xù)結晶的生產工藝。
1.真空蒸發(fā)工藝：即再真空狀態(tài)下料液沸點降低的物理特性進行低溫（100℃-40℃）蒸發(fā)濃縮，真空度越高，料液沸點就越低。（查水蒸氣技術特性表）真空是如何形成的呢？是蒸汽瞬間突然被冷凝形成的，再輔以真空泵抽走不冷凝性氣體，以保證真空的穩(wěn)定，目前最經濟的做法是用常溫冷卻水或低溫冷卻水冷凝蒸氣。我們如何控制真空度的高低呢？控制冷卻水的溫度及水量就可以了。
真空蒸發(fā)可分為單效生產，也可以分為多效生產，效數越多能耗越低，但隨之投資業(yè)越大。效數的確定是根據物料蒸發(fā)濃縮的量、投資與能耗的對比來確定的。物料蒸發(fā)的水量按每小時計，現在已可以做到單套每小時蒸發(fā)250噸-50公斤。一單套每小時蒸發(fā)水量數百公斤至數十噸比較常做，為了節(jié)約能耗，在首效的前面加一臺蒸汽噴射壓縮泵（簡稱熱泵），則能耗更低，蒸發(fā)1噸水需鍋爐的生蒸汽多少，為蒸汽消耗比。即常說的蒸發(fā)1噸水消耗多少蒸汽，這是衡量蒸發(fā)先進與否的一項重要參數，目前世界上的先進水平是：
單效+熱泵 蒸汽消耗比 0.55～0.65
雙效+熱泵 蒸汽消耗比 0.38～0.42
三效+熱泵 蒸汽消耗比 0.28～0.33
四效+熱泵 蒸汽消耗比 0.20～0.22
五效+熱泵 蒸汽消耗比0.16～0.18
我國真空蒸發(fā)的能耗在某些行業(yè)已接近世界先進水平，但大多數行業(yè)水平還是較低，主要表現在不同的沸點進料、二次閃發(fā)和冷凝水熱量的再利用，真空度不高，料液沸點溫度還不夠低，以及自動調節(jié)儀表的材質差等等。更主要的是理論水平和實際水平工作創(chuàng)新能力，還遠遠落后于發(fā)達國家。
2真空結晶工藝
真空結晶分為：真空蒸發(fā)連續(xù)結晶和真空閃發(fā)降溫連續(xù)結晶，都是在真空狀態(tài)下，結晶溶液沸點溫度降低的物理特性，進行連續(xù)結晶的。
真空蒸發(fā)結晶工藝是在真空的狀態(tài)下邊蒸發(fā)邊結晶，如谷氨酸鈉就是采用這種工藝，按規(guī)模說年產2-4萬噸的味精，一套真空蒸發(fā)結晶設備即可以。工業(yè)廢水中提取無機鹽，如氯化銨、硫酸銨、氯化鈉、硫酸鈉、碳酸氫鈉等，也采用真空連續(xù)結晶。這種工藝可單效，也可以多效，根據蒸發(fā)數量決定，結晶溫度要根據結晶物體的工藝特性和飽和溶解度曲線確定。實際應用中，結晶溫度盡量低些，便于結晶設備選擇較便宜的材料，降低投資造價，溫度太低也不可取。因為未效二次蒸汽比容太大，設備做的大而增加投資。真空蒸發(fā)結晶工藝的特點是結晶粒度大，顆粒均勻，能耗低，操作費用低，技術含量高。
真空閃發(fā)結晶工藝是真空狀態(tài)下，邊閃發(fā)降溫，邊結晶。結晶溫度可以做的很低，為提高收率，甚至在0℃前可做到。谷氨酸等電點連續(xù)結晶，就是閃發(fā)結晶工藝，他要求2-3℃結晶，閃發(fā)蒸汽幾乎達到0℃。閃發(fā)過程就是降溫過溫。比如從30℃降至10℃，結晶溶液的比熱×結晶溶液的重量/小時×（30℃-10℃）除以10℃時該溶液的汽化潛熱等于閃發(fā)蒸汽量/小時，也就是說閃發(fā)掉這么多蒸汽，結晶溶液才能從30℃降至10℃，而真空狀態(tài)同樣需要低溫冷卻水，甚至冷凍鹽水去冷凝閃發(fā)蒸汽，也同樣需要真空泵抽取不凝性氣體，以保持真空的穩(wěn)定。真空閃發(fā)結晶工藝應用也很廣泛，谷氨酸、異維C納，木糖醇、維生素C，無機鹽中，七水硫酸鎂、工業(yè)硝酸鉀、五水硫酸銅等均采用。和間歇冷卻結晶工藝相比，最大的優(yōu)勢是能耗低，結晶顆粒大小可控制，粒度園滑均勻，技術含量高，占地面積小，投資總費用不高。
3、真空多效蒸發(fā)+噴霧干燥工藝。
廢水中有用物質如蛋白質，膠體等不適合用結晶的方法進行固液分離的物質，而且廢水濃度又不高，采用真空多效蒸發(fā)+噴霧干燥工藝，即可把廢水變成蒸汽冷凝水，又可以把廢水中的有用物質，變成飼料的添加劑，如肉類聯合加工廠中的血水，洗肉水過去都是作為廢水扔掉了，即污染環(huán)境又損失了資源，國外已采用這種工藝將血蛋白全部回收，賣給飼料廠，很受歡迎，而肉聯廠又取得了經濟效益，一舉兩得。淀粉工業(yè)中的玉米、小麥、馬鈴薯等、洗滌水、浸泡水含有淀粉、蛋白、乳酸等。國內有很多淀粉廠都把它作為廢水扔掉了，其中可以蒸發(fā)濃縮至50%，再噴霧干燥成蛋白飼料添加劑，而浸泡水變成了蒸汽冷凝水，完全可以做為工藝水再回收使用，而淀粉廠臭烘烘的環(huán)境一去不復返。
4、技術的成熟和可靠
上述技術均為物理過程，沒有化學反應，技術上是成熟的、可靠的。國人在掌握控制這些技術時，還有新的發(fā)展和創(chuàng)新，但是完成一項工程設計，必須要進行物料和熱量的衡算，這需要企業(yè)配合，提供該廢水的基礎理化參數如比熱、結晶熱、重度、粘度。（均為不同溫度，不同濃度的條件下)如蒸發(fā)濃度，首先要提供初始量（KG/小時），初始濃度，初始溫度，接著要提供，終止量（KG/小時），終止?jié)舛龋K止溫度，如果需要真空結晶，還要提出結晶粒度要求，提供廢水中其它物質含量，要準確。特殊的廢水還要提供不同濃度下的蒸汽分壓（沸點升高）因為一般鹽類溶液的蒸汽分壓，手冊中可以查到。只有和企業(yè)密切的配合，才能完成一件完美的設計和精密的制造。
三、廢水蒸發(fā)、結晶的設備和材質
1、真空蒸發(fā)的設備
（1）降膜蒸發(fā)器，降膜蒸發(fā)器用途十分廣泛，能耗低（蒸汽、電）熱接觸時間短，初始物料從進蒸發(fā)器至出蒸發(fā)器，往往才幾十秒鐘，即使四效，也不超過二分鐘，尤其適應熱敏性物質。熱傳導溫差小也可以生產，所以蒸發(fā)溫度可以設計很低。如前面所述的谷氨酸濃縮，就是選用的降膜蒸發(fā)器，四效+熱泵。首效溫度僅有74℃～75℃。降膜蒸發(fā)器分直流式和循環(huán)式，直流式從節(jié)能和二次蒸發(fā)再利用上均好于循環(huán)式，尤其適合熱敏性強的溶液蒸發(fā)濃縮。
（2）外加熱式強制循環(huán)蒸發(fā)器，他由加熱室和蒸發(fā)室組成，靠循環(huán)管、循環(huán)泵連接成一個整體，它適合于有結晶顆粒或粉粒的溶液蒸發(fā)濃縮。結構簡單，容易操作，唯一不足的是循環(huán)泵、電耗相對較高。目前，國內普遍使用的循環(huán)泵是單懸臂，雙端面機械密封的軸流泵，流量大，楊程小，轉速低，機械密封處有冷卻水和密封水，只要保持水的清潔和供應，機械密封一般不會損壞，該蒸發(fā)器經三十余年的運行改進，國內已掌握了不堵管，不結垢等技術要點，已能夠設計出和國外相同的，傳熱系數高的蒸發(fā)器。
2、真空蒸發(fā)結晶器和真空閃發(fā)結晶器
真空蒸發(fā)結晶器和真空閃發(fā)結晶器連續(xù)結晶，它與間歇結晶器的概念完全不同間歇結晶為常壓，真空蒸發(fā)器和真空閃發(fā)結晶器是在真空狀態(tài)下連續(xù)結晶，連續(xù)進料、連續(xù)出料。生產是均衡的連續(xù)的，真空蒸發(fā)器結晶器是在相同的壓力溫度下，邊蒸發(fā)，邊結晶生產，因此它有加熱室和蒸發(fā)結晶室。真空閃發(fā)結晶是降溫結晶。它需要閃發(fā)一部分熱量（把熱量變成水蒸氣閃發(fā)出去）所以它不需要加熱室，只有閃發(fā)結晶室，而結晶室內又分為閃發(fā)區(qū)，晶核成長區(qū)、沉降區(qū)、母液分離區(qū)，中央循環(huán)管區(qū)等，尤其是D、T、B型結晶罐，還設有立式軸流泵，進行自身循環(huán)，讓新的物料降溫，在中央循環(huán)管內進行，不破環(huán)結晶在介穩(wěn)區(qū)內正常生長，因此這種結晶器，結晶顆粒大，粒度均勻、園滑，是間歇結晶不能比擬的。
結晶器的類型分為FC型，奧斯陸型和DTB型，世界各國都是在這三種結晶器的基礎上，不斷研究，不斷改進，以形成自己的風格，朝著更節(jié)能，更節(jié)省材料，結晶效果更好的方向努力。我國也在努力，設計人員研制的味精真空蒸發(fā)結晶器，直徑φ5600、高14m，體積130m3, 味精顆粒長3-4mm，直徑1～1.2mm，立式軸流泵僅15KW，已于2002年在安徽、蚌埠、豐原生化集團公司投入生產，其技術水平已經和國外先進水平相差無幾。
3、噴霧干燥設備
噴霧干燥分為壓力式、氣流式、離心式，這些技術均已成熟，我國在染料（壓力式噴霧干燥）、白炭黑（離心式噴霧干燥）、制藥行業(yè)（氣流式噴霧干燥）上應用已很普遍，技術也很成熟，主要結構分為供料系統、霧化系統、干燥系統、氣固分離系統，目前，干燥塔最大直徑已可以做到12M，最大干燥蒸發(fā)水量已可以做到15000㎏/小時自己研制的離心霧化器已獲得了國外同行專家的贊譽。
4、材質：材質選擇正確與否，直接關系到蒸發(fā)、結晶、干燥設備的使用壽命。廢水有酸性、堿性、有含氯離子、硫離子、銨離子、濃度不一的鹽，腐蝕性也不甚相同，所以必須選擇相應的材質，保證設備的正常運轉，溫度不同，材質型號也不同。
如：含有氯離子的廢水蒸發(fā)結晶時
溫度40℃以下時，材質選擇2304＃，雙相不銹鋼
溫度在40℃～90℃時，材質選擇2205＃，雙相不銹鋼
溫度在90℃以上時，材質選擇2507＃，雙相不銹鋼
如：含有氯離子，又含有銨離子的廢水蒸發(fā)結晶時
溫度在40℃以下時，材質選擇2205＃，雙相不銹鋼
溫度在40℃～90℃時，材質選擇2507＃，雙相不銹鋼
溫度在90℃以上時，材質選擇254SMo或鈦材。
對于酸性或堿性鹽PH=4～10之間的廢水可以選擇奧氏體316L、304L，溫度越高要求材質越好。而氯、硫離子存在水中時，必須選用雙相不銹鋼，因為雙相不銹鋼對應力腐蝕開裂，點腐蝕和晶間腐蝕有著優(yōu)良的耐腐蝕性。
四、努力的方向
清潔生產，工業(yè)廢水零排放，是各級政府環(huán)保部門一直追求的目標，也是企業(yè)，尤其是老企業(yè)努力的方向，目前主要問題仍是資金困擾著企業(yè)，技術改造資金難以落實，我們科技人員希望看到政府、銀行和企業(yè)攜起手來，為共同的目標，積極籌措資金，為實現清潔生產，實現社會效益和經濟效益雙豐收而共同努力。
我們科技人員在現有技術的基礎上，將繼續(xù)研究工業(yè)廢水零排放中出現的新問題。
1、為減少資金投入，開發(fā)用一套設備同時提取廢水中兩種鹽，如氯化鈉和硫酸鈉，氯化鈉和氯化銨等新工藝，目前該技術已經有突破，施工設計均已完成，只待投產后再大力推廣。
2、為了減少資金的投入，用較便宜的材質替代嬌貴的金屬材料。這需要和治金部門共同聯手，我們正在做方面的工作。
3、從廢水中提取有用的物質，是一項系統工程，它涉及的專業(yè)和目前的環(huán)保專業(yè)是大相徑庭的，我們希望政府和企業(yè)的環(huán)保技術人員努力學習相關的化學基礎，用蒸發(fā)、結晶的技術消滅廢水將成為企業(yè)環(huán)保的新途徑。
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