高鹽有機(jī)農(nóng)藥廢水處理蒸發(fā)技術(shù)

農(nóng)藥廢水是一種難治理的高鹽度有機(jī)廢水，其廢水中鹽度和COD高達(dá)幾萬甚至幾十萬mg/L以上。高鹽有機(jī)廢水處理主要分為非生物法和生物法，其中前者應(yīng)用廣泛，主要包括蒸發(fā)、膜分離等技術(shù)。膜分離使用條件苛刻、投資和運(yùn)行成本高，當(dāng)前蒸發(fā)技術(shù)使用普遍，其過程是指在加熱過程中，溶液中部分溶劑汽化，得到含有不揮發(fā)性溶質(zhì)的剩余濃縮溶液的過程，其特點(diǎn)是能將無機(jī)鹽與水分分離得比較徹底，缺點(diǎn)有能耗大、運(yùn)行成本高、易結(jié)垢堵塞等，所以必須考慮高效節(jié)能等問題，而多效蒸發(fā)(MED)和機(jī)械蒸汽再壓縮蒸發(fā)(MVＲ)是推薦的高效節(jié)能技術(shù)。MED是將多個蒸發(fā)器串聯(lián)起來，用前一個蒸發(fā)器的二次蒸汽作為下一個蒸發(fā)器的加熱蒸汽，下一個蒸發(fā)器的加熱室便是前一個蒸發(fā)器的冷凝器。優(yōu)點(diǎn)是多次利用二次蒸汽的汽化和冷凝，可以顯著減少新鮮蒸汽消耗量。在化工生產(chǎn)、食品加工廠、醫(yī)藥生產(chǎn)、石油和天然氣采集加工等企業(yè)的高鹽度(含鹽量為3．5%～25%)高濃度(COD濃度為2000mg/L～300000mg/L)廢水處理廣泛應(yīng)用。理論上MED若第一效為沸點(diǎn)進(jìn)料，忽略熱損失和溫差損失等因素，則生蒸汽消耗量與蒸發(fā)量的比單效、雙效、三效分別為為1、0．5、0．3。但應(yīng)用中有損失，實(shí)際消耗蒸汽與蒸發(fā)效數(shù)之比為:單效1．10，雙效0．57，三效0．4，四效0．3，五效0．27。MVＲ是料液經(jīng)蒸發(fā)器蒸發(fā)產(chǎn)生二次蒸汽，經(jīng)分離器分離，再經(jīng)壓縮機(jī)壓縮，提高壓力、升高溫度、增加熱焓后作為加熱蒸汽循環(huán)使用，優(yōu)點(diǎn)是減少蒸發(fā)濃縮過程對外界能源需求，主要消耗電能，節(jié)省了蒸汽和冷卻水的能源消耗。本研究的目的是比較MED和MVＲ處理農(nóng)藥廢水的差異，重點(diǎn)分析鹽度和COD去除率和單位廢水能耗等指標(biāo)，為高鹽有機(jī)廢水的工業(yè)化高效節(jié)能設(shè)備應(yīng)用提供指導(dǎo)和借鑒作用。

1、實(shí)驗(yàn)部分

1．1 廢水水質(zhì)

農(nóng)藥廢水來自某農(nóng)藥生產(chǎn)廢水，鹽度分別為66000μs/cm、66800μs/cm、56000μs/cm、58000μs/cm和91210μs/cm，平均為68018μs/cm；COD分別為71668mg/L、76564mg/L、66264mg/L、48480mg/L、71856mg/L，平均為66966mg/L。

1．2 主要設(shè)備

MED為三效蒸發(fā)設(shè)備，含預(yù)熱器20m2、蒸發(fā)器(一效、二效、三效)3臺、結(jié)晶罐6m3、循環(huán)泵11KW、采鹽泵3KW、真空機(jī)組500m3/h、儀表等。MVＲ運(yùn)行體積20m2，裝機(jī)400kw，含原料計量罐、進(jìn)料泵、冷凝液預(yù)熱器、真空預(yù)熱器、蒸汽預(yù)熱器、排料泵、加熱器、循環(huán)泵、出料泵、壓縮機(jī)、稀油站、結(jié)晶器、冷凝液泵、冷凝液罐、噴淋泵、真空泵、真空冷卻器、噴淋冷卻器、離心機(jī)、旋液分離器、晶漿罐、變頻器。

1．3 實(shí)驗(yàn)方法

新鮮蒸汽壓力為0．4～1MPa，蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)平行進(jìn)行5次，測量進(jìn)出水水質(zhì)計算去除率，鹽度以電導(dǎo)率計算，有機(jī)物濃度以CODcr計算。能耗分析包括蒸汽、電等，折算為標(biāo)煤。1kg飽和蒸汽(0．4～1MPa)折標(biāo)煤0．145kgce，每kwh電折標(biāo)煤0.404kgce。

2、結(jié)果和討論

2．1 水質(zhì)指標(biāo)

由圖1可知，MVＲ的鹽度去除率5次實(shí)驗(yàn)分別為95．38%、94．76%、94．93%、91．53%和97．14%，平均為94．75%，與MED的鹽度去除率(5次實(shí)驗(yàn)分別為97．27%、98．68%、94．93%、93.94%和98．68%)平均為97．24%相比，差異不顯著(P＞0．05)。

由圖2可知，MVＲ的COD去除率5次實(shí)驗(yàn)分別為89.32%、91．92%、90．01%、82．44%和83．59%，平均為87．46%，顯著高于MED的COD去除率(5次實(shí)驗(yàn)分別為97．69%、98.37%、89．50%、95．54%和88．22%)平均為93．86%(P＜0.05)。

2．2 單位能耗

由圖3可知MVＲ的單位廢水能耗約為16．58kgce/m3，MED的為60．02kgce/m3，前者的單位廢水能耗只有后者的27.6%，即MVＲ比MED節(jié)約能源約72．3%。

2．3 討論

方健才報道，按3t/h的處理量去處理氯化銨廢水時，每處理1t廢水MVＲ折消耗18．45kgce，而采用三效蒸發(fā)器折消耗65．25kgce，四效蒸發(fā)器折消耗47．25kgce。MVＲ相對于三效蒸發(fā)器可節(jié)省69．45%的標(biāo)準(zhǔn)煤，相對于四效蒸發(fā)器節(jié)省60．72%的標(biāo)準(zhǔn)煤。高麗麗等在以15t/h氨基酸的蒸發(fā)濃縮工程實(shí)例為研究對象的實(shí)驗(yàn)中，將MVＲ和多效蒸發(fā)的能源消耗對比發(fā)現(xiàn):使用MVＲ處理1t廢水所消耗電等價熱量10．53kgce，而同樣使用三效蒸發(fā)處理時所耗蒸汽等價60．9kgce。相比于三效蒸發(fā)器而言，使用MVＲ蒸發(fā)可以節(jié)省85．7%的標(biāo)準(zhǔn)煤；葉正茂等在處理55t/h含100g/L的氯離子的硫酸銨廢水時，在后端使用多效蒸發(fā)器和MVＲ比較其能耗，結(jié)果表示處理一噸水MVＲ消耗24．84kgce，三效和四效蒸發(fā)器分別消耗60．21kgce和49．71kgce，分別節(jié)省了58．74%和50%的標(biāo)準(zhǔn)煤。本研究結(jié)果表明，利用MVＲ蒸發(fā)技術(shù)處理高鹽度有機(jī)農(nóng)藥廢水可以節(jié)約標(biāo)煤超過70%。

3、結(jié)論

MED和MVＲ都可以有效去除農(nóng)藥廢水中的鹽度和COD，其中MED和MVＲ對鹽度的去除率差異不顯著(P＞0．05)；但是針對COD，三效蒸發(fā)的去除效果顯著高于MVＲ(P＜0．05)。與MED相比，MVＲ蒸發(fā)技術(shù)處理高鹽度有機(jī)農(nóng)藥廢水可以節(jié)約標(biāo)煤超過70%。（來源：江蘇藍(lán)豐生物化工股份有限公司 環(huán)保部，徐州工程學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院）