孙利敏 葛方明
江苏建霖环保科技有限公司
摘要：随着社会经济的快速发展，工业生产规模不断扩大，随之而来的环境污染问题日益严重，高盐废水蒸发结晶工艺技术对实现废水的“零排放”具有重要的作用和影响，也是当前废水处理工作的重点与难点。通过实验，对高盐废水当中的Mg2+、Ca2+、HCO3-、COD等杂质成分及浓度规律进行分析，并进一步探讨了高盐废水蒸发结晶处理工艺技术，为高盐废水“零排放”相关技术研究及实践应用提供技术支持。
关键词：高盐废水；蒸发结晶；工艺技术
前言：高盐废水主要指的是总溶解性固体物质量大于3.5%的工业废水，这些废水当中存在大量的Na+、CI_等离子组成的无机盐，同时还含有化学需氧物、悬浮物等杂质。截止2018年，我国高盐废水占据总废水量的5%左右，高盐废水如果未经处理，进入到水体当中，会导致藻类快速繁殖、水质逐渐恶化，大量鱼类生物也会死亡。随着相关政策的实施，要求化工、钢铁等重点行业，全面推进废水的处理循环利用，逐步实现废水零排放的目标。并且鼓励采用蒸发结晶等现代化处理工艺技术，保障废水不外排，不断提升高盐废水资源的利用率。
1、试验环节
1.1、原料与进水水质
以煤化工企业结晶盐为原料，配置一定比例浓度的高盐废水，并进行蒸发结晶试验，之后进一步讨论其中的Mg2+、Ca2+、、COD等杂质的浓度变化情况等。
1.2、试验流程
三效顺流流程是蒸发结晶工艺的主要方式，在实际应用中，具有良好的效果。一效主要表现在蒸发器的效果上，具有良好的传热速率；二、三效主要表现在循环蒸发器上，具有较强的抗结疤堵管能力。具体见图1：
.png)
图1 高盐废水蒸发结晶试验工艺流程
如上图所示，1（溶解罐A）根据适当比例，加入一定的水和结晶盐，并充分搅拌溶解，并配置为一定比例浓度的高盐废水，并流至2（溶解罐B）。2当中的高盐废水被输送到4（一效蒸发器），之后进行效内循环，并完成间接换热，并在5（一效分离器）完成分离。以此类推，液体在输送到10（三效蒸发器）当中时，继续浓缩，并且完成效内循环，汽相进入间接冷凝器当中，完成冷凝，之后经离心机离心分离，氯化钠产品盐可以析出，然后可以在三效分离器中，继续蒸发浓缩结晶，得到氯化钠。
2、结果与分析
2.1、COD、SS浓度变化规律
2.1.1、现象
水分在整个蒸发结晶期间，能够被缓慢蒸发，对高盐废水中的COD质量浓度及含盐量增长比较缓慢，而且呈正比增长，氯化钠晶体则可以在高盐废水过饱和浓度状态下得到，这时可以发现内晶浆溶液在15%以上时，对氯化钠产品盐进行分离，然后在分离器中有母液返回，此时，COD浓度和分离器COD浓度保持一致。进水50%的COD，在蒸汽冷凝水以及结晶盐作用下，被排出系统之外，另外的50%含量COD会返回到蒸发结晶系统当中富集。蒸发结晶系统当中的COD在富集作用影响，高盐废水蒸发表面会产生气泡层，会蒸发效率产生一定影响，随着COD浓度不断上升，蒸汽冷凝水以及结晶盐当中的COD浓度也会快速上升，所以，应当针对实际情况，及时排出部分母液[1]。
高盐废水当中的悬浮物浓度在蒸发结晶整个过程中，水分也会慢慢的蒸发，并且和TDS成比例增长。除沫器一般会设置在二次蒸汽出口前，这样就可以让水分不会在分离器中被蒸发。出料泵将晶浆输送到稠厚器当中时，虽然其中设有搅拌器，但是大多数的悬浮物和结晶颗粒很容易出现分层，离心出结晶盐之后出悬浮物，这样也会导致离心机筛网出现堵塞的情况，需要频繁清洗，导致二次污染。
2.1.2、工艺措施
（1）进水当中的COD浓度质量在增加过程中，COD的浓度质量会发生变化，出现增加的情况，同时由于对于水质指标及产品盐纯度有一定要求，所以需要对进水COD质量浓度进行合理确定与控制，一般情况下要控制在50mg/L以内[2]。
（2）母液在循环回蒸发结晶系统当中，COD、SS也会不断富集，并且对三效分离器当中的蒸发结晶稳定性以及速率产生直接的影响，所以，应当适当增加干燥系统，并且定期对母液进行排出，并采取干燥处理措施。
（3）高盐废水在逐渐进入到蒸发结晶之前，应当采用高级氧化工艺进行处理，从而降低COD的色度与浓度。
（4）加强预处理，保障水中的悬浮物浓度不会超过20mg/L。
2.2、Ca2+、Mg2+变化规律
2.2.1、现象
在整个蒸发结晶期间，需要加热，温度要合理控制，当温度在80℃以上时，CO32-会分解出来，这样就会与高盐废水当中的Ca2+、Mg2+形成Caco3、MgCO3沉淀，粘附在换热管内壁当中。所以，高盐废水当中如果存在、应当适当调整PH值，或者定期清洗换热管，从而避免换热管发生堵塞。
高盐废水当中的CaSO4，会随着水分逐渐蒸发，当达到一定过饱和浓度情况时，便会通过沉淀形式逐渐析出，并且粘附于换热管表面，Mg2+溶解度比较高，不会沉淀析出，但是会形成钙镁结垢，对传热效果产生影响。随着水分的快速蒸发，Mg2+质量浓度和TDS成比例增长，这样也能够说明其以离子形式存在，在二效、三效蒸发阶段，Ca2+的质量浓度快速下降，这样也能够说明离子形式存在的Ca2+逐渐减少。在管道中会有一部分Ca2+沉积，大约占到87%左右，而且也会有Ca2+会因为结晶产品盐，大约占到9%左右，其会在蒸发结晶系统中被排除出去，Mg2+溶解度高，母液中会留有进水56%含量的Mg2+，这样就会形成钙镁混合结垢滞留于管道内[3]。
2.2.2、工艺措施
（1）在管道内 Ca2+比较容易沉积，所以要对Ca2+得到饱和状态的情况进行避免。
（2）Ca2+、Mg2+无机盐沉淀，离心机筛网会在应用中出现堵塞的问题，对产品盐的品质造成极大影响。
2.3、进水NH4+浓度变化规律
2.3.1、现象
NH3在水中的溶解度会随着水温升高逐渐下降，高盐废水在蒸发结晶过程中，水分快速蒸发，NH4+会分解出NH3并从高盐废水当中逐渐溢出，部分在冷凝水中溶解，部分会被排到大气当中。进水中70%含量的NH4+离子，在冷凝蒸汽没有的条件下，会被排放到大气中，且在冷凝水中会有30%的被转移[4]。
2.3.2、工艺措施
（1）NH4+大部分都会被逐渐排放至大气当中，其中一部分会转移至产品水当中。
（2）为了避免NH4+大量逸出到大气当中，可适当调整PH酸性，和CI-共存情况下，对于管道以及设备材质整体要求是非常高的，这样会降低NH4+的浓度。
（3）进水中NH4+浓度在较高的条件，需要对吸收蒸发结晶当中的NH3进行考虑。
2.4、TDS变化规律
（1）现象
在产品水以及结晶盐比例的调整下，能够对高盐废水进行试验。结果显示，随着水中TDS质量浓度逐渐增加，高盐废水消耗蒸汽量也会慢慢增加、整体蒸汽量呈下降趋势，TDS浓度越高的情况下，其下降幅度也就越小[5]。
（2）工艺措施
TDS质量浓度在不断增加的情况下，盐总量相同，水量逐渐减少，运行成本费用也会有所减少，对于设备的投入也会减少，为了达到“零排放”的目的，应当不断提升高盐废水当中TDS质量浓度，从而尽可能的降低投资成本，减少运行费用，达到“零排放”的最终目的[6]。
3、结束语
通过试验结果分析可得出以下结论：（1）蒸发结晶处理工艺技术是“零排放”项目当中投资成本以及费用最高的部分，应当尽可能将TDS浓缩至100000mg/L以上。（2）将目的确定为分盐结晶产品化，在对其碱度与硬度进行改善期间，需合理使用各类技术，比如离子交换等技术。（3）为了保障结晶盐的纯度，以及对蒸发结晶系统运行稳定性进行有效控制，应当提前设置高级氧化装置，高盐废水中的COD和色度可以有效降低，且需要对COD质量浓度进行合理控制，一般需控制在50mg/L以内。
参考文献：
[1]赵风云, 薛慧. 高含盐工业废水蒸发结晶技术探讨[J]. 工业2018(3):00189-00189.
[2]王海, 张峰榛, 王成端,等. MVR技术处理高盐废水工艺的模拟与分析[J]. 环境工程, 2018.(3)33-34
[3]赖锐豪, 陈文杰, 丁姣,等. 一种电镀工业高盐废水混合盐分离纯化的工艺研究[J]. 仲恺农业工程学院学报, 2020(3).33-34
[4]Wang Kaichun, 王开春, Xun Jun,等. "高盐生化-蒸发结晶"零排放与资源化处理技术[C]// 中国金属学会;中国科学技术协会;青岛市人民政府;中国水利企业协会, 2016.(3)23-24
[5]高建广, 张宁. 蒸发结晶工艺在化肥厂含盐废水处理中的应用[J]. 化学工程与装备, 2020.(3)22-23
[6]高建广, 张宁. 蒸发结晶工艺在化肥厂含盐废水处理中的应用[J]. 化学工程与装备, 2020, No.276(01):257-258.