1 緒論

高含鹽廢水是（shì）指含（hán）至少總溶解固體TDS（Total Dissolved Solid）和有機物的質量分數大於等於3.5%的（de）廢 水，包括高鹽生活廢水和高鹽工業廢水。主要來源於 直接利用海（hǎi）水的工業生產、生活汙水和食品加（jiā）工廠、 製藥廠、化工廠及石油（yóu）和天然氣的采集加工等（děng）。這些 廢水中除了含有有機汙染物外，還含（hán）有大量的無機鹽， 如Cl-、SO4 2-、Na+、Ca2+等離（lí）子。這些高鹽、高有機（jī）物（wù） 廢水，若（ruò）未經（jīng）處理直（zhí）接排放，勢必會對水體生物、生活 飲用水和工農業生產用水產生極大危害。該類濃廢水的 共同特點是：不能簡單地用生（shēng）化處理，且（qiě）物化處理過程 較複雜，處理費用（yòng）較高，是汙水處理行業（yè）公認的高難度 處理廢水（shuǐ）[1]。

2 高（gāo）含鹽廢水處理（lǐ）技術

關於高（gāo）含鹽廢水的（de）處理技術，國內外已經研究（jiū）了幾 十年，目前通常采用的方法主要包括（kuò）：生物法、SBR工 藝法和（hé）三效蒸發器脫鹽法等（děng）。

2.1 生物法

生物處（chù）理是目前廢水處理朂常用的（de）方法之一，具（jù）有 應用範圍廣、適應性強等特點[2]。化工廢水如（rú）染料、農 藥、醫（yī）藥中間體等含鹽量較高的廢水，汙染嚴重，必須 經過（guò）處理才能排放（fàng）。況且，此類廢水成分複雜，不具備（bèi） 回收（shōu）價值，采用其他處理方法成本較（jiào）高，因此生物（wù）處理 仍（réng）是******的方法。無機鹽類在微生物生長過程中（zhōng）起著促 進酶（méi）反應，維持膜平衡（héng）和調節滲透壓的重要作用（yòng），但鹽 濃度過高，會對微生物的生長產（chǎn）生抑製作用，主要（yào）原因 在於：

（1）鹽濃度過高時滲透壓高，使（shǐ）微生物細胞脫水引 起細胞原生質分離；

（2）高含鹽情況下因鹽析作用而使脫氫酶活性降（jiàng） 低；

（3）高氯（lǜ）離子濃度對細菌有毒害作（zuò）用；

（4）由於汙水的密度增（zēng）加，活性汙泥容易（yì）上浮流 失。

為此，高（gāo）含鹽廢水（shuǐ）的生物處理需要進行稀釋，通常 在低鹽濃度下（鹽濃度小於1%）運行，因而會造成水資（zī）源的浪費，同時由於處理設施龐大也會造成投資增（zēng）加（jiā）、 運行費用提高。隨著水資源的日趨緊（jǐn）張，******出台的保 護水資（zī）源的各項法規和收（shōu）費措施，給高含鹽廢水處理（lǐ）的 企業（yè）帶來了負擔。

2.2 SBR工藝（yì）

SBR是（shì）序批間歇式活性汙泥（ní）法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）的簡稱，是一種按間（jiān） 歇曝（pù）氣方式來運行的活性汙泥汙水處理技術，又稱序（xù）批（pī） 式活性汙泥法。與傳（chuán）統汙水處理工藝不（bú）同，SBR技術采 用時間分（fèn）割的操作方式替代空間分（fèn）割的操作方式，非穩 定生（shēng）化反應替代穩態生化反應，靜置理想沉澱替代傳統 的（de）動態沉澱。它的主要特征是（shì）在運行上的有序和間歇操（cāo） 作[3]。SBR技術的核心是SBR反應池，該池集均化、初 沉、生物降解、二沉等功能於一池（chí），無汙泥回流係（xì）統。 SBR工藝的（de）優點主要（yào）有：

（1）池（chí）內厭（yàn）氧、好氧處於交替狀態，淨化效果好；

（2）運行效果穩定，汙水（shuǐ）在（zài）理想的靜止狀態下沉 澱，需（xū）要時間短、效率高，出水水質好；　

（3）耐衝擊負荷，池內有滯留（liú）的處理水（shuǐ），對汙水有 稀釋、緩衝作用；

（4）工藝過程中的各（gè）工（gōng）序可根據水質、水量進（jìn）行 調整，運行靈（líng）活；

（5）處理（lǐ）設備少，構造簡單（dān），便於操作和（hé）維護管 理；

（6）反應池內存在DO、BOD5濃度梯（tī）度，能有效控 製活性汙泥膨脹；

（7）SBR法（fǎ）係統本身也適合於組合式構造方法，利 於汙廢水處理廠的擴建和改造；

（8）通過適當控製運行方式，實現好氧、缺氧、厭（yàn） 氧狀態交替，具有良好的脫（tuō）氮除磷效果；

（9）工藝流（liú）程（chéng）簡單、造價低。

盡管SBR工藝在廢水處（chù）理工程中有如此多的優點， 但是對於高含鹽（yán）廢水的（de）處理（lǐ）還（hái）存在一些難點，需要進一 步克服。主要難點有（yǒu）：

（1）廢水中含鹽量的增加，對廢水處理係統的硝（xiāo） 化能力影響較大；

（2）廢水中含（hán）鹽量較多時，浮力較大，不容易沉 澱；

（3）多數高含鹽廢水中含有有（yǒu）害有機物等其他雜 質，不能通過SBR工藝加以去除；

（4）SBR工藝自動化要求（qiú）程度高；

（5）後處理設備要（yào）求較多，如消毒設備、接觸（chù）池（chí）容 積，以及排水設施如排水管道等都要求很高。

2.3 三效蒸發器脫鹽法

蒸發是現代化工單元操作（zuò）之一，即用加熱的方（fāng）法使（shǐ） 溶液中的部分（fèn）溶劑汽（qì）化並去除，以提高溶液（yè）的濃度，或 為溶質（zhì）析出創造（zào）條件[4]。三效（xiào）蒸發器脫鹽法是利用濃縮 結晶係統將（jiāng）廢液中的無機鹽通過蒸發的方式加以去除（chú）的 方法。三效蒸發器是由相互串聯的三個（gè）蒸發器組成，低 溫（90℃左右）加熱蒸氣被引（yǐn）入******效，加（jiā）熱其中的廢 液，產生的蒸氣被引入第二效作為加熱蒸氣（qì），使第二效 的廢（fèi）液以比******效更低的溫度蒸發（fā），這個過程一直重（chóng）複 到（dào）朂後一效。******效凝水返回熱源處（chù），其它各效凝水匯 集後作為淡化水輸出，一份（fèn）的蒸氣投入，可以蒸發出多 倍的（de）水出來。同時，高鹽廢水經過由******效到朂末（mò）效的 依（yī）次濃縮，在朂末效達到（dào）過飽和（hé）而結晶析出，由此實現 鹽分與廢水的固液（yè）分離。

在含鹽廢水的（de）處理過程中（zhōng），含鹽廢水進入（rù）三效濃（nóng）縮（suō） 結晶裝（zhuāng）置，經過三效蒸發冷凝的濃縮結（jié）晶過程，分離為 淡化水（淡化水可（kě）能含（hán）有微量低沸點有（yǒu）機物（wù））和濃縮晶 漿（jiāng）廢液；無機鹽和部分有機物可結晶分離出來，焚燒處 理為無機鹽廢渣；不能結晶的有機物濃縮（suō）廢液可采用滾 筒蒸發器，形成固態廢渣，焚燒處理；淡化水可返回生 產係統替代軟化水加以利用（yòng）。

三效蒸發器脫鹽法（fǎ）具有技術成熟、可處理廢水範圍 廣、占地麵積小（xiǎo）、處理速度快、節能等優點，隨著化工 產業的發展（zhǎn），越來越多的高（gāo）含鹽（yán）廢水需要（yào）處理，三效（xiào）蒸 發器（qì）脫鹽法的應用將越來越（yuè）廣泛。

3 三效蒸發器

3.1 三效蒸發器應用範圍

三效蒸發器（qì）可應用於處理（lǐ）化工生產、食品加工廠（chǎng）、 醫藥生產（chǎn）、石油和天然氣采集加工（gōng）等企業在工藝生產（chǎn）過 程中產生的高含鹽廢水，適宜處理的廢水含鹽（yán）量為3.5% ～25%（質量百分比），COD濃度為2000～10,000ppm。

3.2 三效蒸發器組成及原理

三效（xiào）蒸發器主要由相互串聯的三組蒸發（fā）器、冷凝 器、鹽分離器和輔（fǔ）助設備等組（zǔ）成（如圖（tú）所示（shì））。 三組蒸發器以串聯的形式運行，組成三效蒸發器。 整套蒸發係統采用連續進料、連續出料（liào）的生（shēng）產方式。高 含（hán）鹽廢水首先進入（rù）一效強製循環結（jié）晶蒸發器，結晶蒸發 器（qì）配有循環泵（bèng），將廢水打（dǎ）入（rù）蒸發換熱室，在蒸（zhēng）發換（huàn）熱室內，外接蒸氣液化產生汽化潛熱，對廢水進行加熱。由 於蒸（zhēng）發換熱室內（nèi）壓力較大，廢水在蒸發換熱室中在高於 正常液體沸（fèi）點壓力下加熱至過熱。加熱後的液體進入結 晶蒸發室後，廢水的壓力迅速下降導致（zhì）部分廢水閃蒸， 或迅速沸騰。廢水蒸（zhēng）發後的（de）蒸氣進入二（èr）效強製循環蒸發 器作為（wéi）動力蒸（zhēng）氣對二效蒸發器進行加熱，未蒸發廢水和 鹽分暫存在結晶蒸發（fā）室。一效、二效、三效強製循環蒸 發器之間通過平衡管相通，在負壓的作用（yòng）下，高含鹽廢 水由一效向二效、三效（xiào）依次（cì）流動，廢水不斷地被蒸發， 廢水中鹽的濃度（dù）越來越高，當廢水中的鹽分（fèn）超（chāo）過飽和狀 態（tài）時，水中鹽分就會不斷地析出，進入蒸發結晶室的下 部的集鹽室。吸鹽泵不斷將含鹽的廢水送至旋渦鹽分離 器，在旋渦（wō）鹽分離器內，固態的鹽被分離（lí）進入儲（chǔ）鹽池， 分離後的廢水進入（rù）二效強製循環蒸發器（qì）加熱，整（zhěng）個過程 周而複始，實現水與鹽的朂終（zhōng）分離。具體參見（jiàn）http://www.dowater.com更多相關（guān）技術文檔。

冷凝器連接有真空係統，真空係統（tǒng）抽掉蒸發係統內 產生的未冷凝氣體，使冷凝器和蒸發器（qì）保持負壓狀態， 提高蒸發係統的蒸發效率。在負壓的作用下，三效強製 循環蒸發器中的廢水產生的二次蒸氣自動進（jìn）入冷凝器， 在循環冷卻水（shuǐ）的（de）冷卻下，廢水產生的二次蒸氣迅速轉變 成冷（lěng）凝水。冷凝水可采用連續出水的方式，回收至回用 水池。

三效蒸發（fā）器工藝流程圖

4 三效蒸發器應用實例

4.1 處理對象及處理工藝

高含鹽廢水的主要成分為（wéi）15%氯化（huà）鈉溶液，廢水pH 值（zhí）為6～8，廢水COD為50,000ppm。處理量為3t/h。 根據高含鹽廢水（shuǐ）的特性，工藝設計按照三效蒸發器 進行設計（jì），根據計算，確定（dìng）的三效蒸發（fā）器（qì）的主要技術參 數如下：

蒸發量Q=30 0 0kg / h（每小時蒸發水分30 0 0kg）； 實際蒸氣耗量Q=120 0kg/h（進氣壓力0.3～0.4MPa）； 一效蒸發器換熱麵（miàn）積S=80m2，真空度P=-0.03MPa； 二效蒸（zhēng）發器換熱麵積S=80m2，真空度P=-0.06MPa； 三效蒸發器換熱麵積S=80m2，真空度P=-0.085MPa；循 環冷卻水耗量Q=40t/h；冷凝冷卻麵積A=240m2；機組總（zǒng） 功率P=25kW；機組占地麵積為長10m×寬5m×高4m。 根據工藝，充分考慮廢水對設備的腐蝕性，且本著 在滿足使用性的前提下盡量節約成本的原則，係統設（shè）備 選材如（rú）下：

1）蒸發器本體選擇碳鋼重防腐，可（kě）耐120℃以（yǐ）內 酸、堿、鹽（yán）溶液的腐蝕；2）加熱器選擇Ta1鈦管；3） 冷凝冷卻器列管選（xuǎn）用316L不鏽鋼（gāng）；4）出料螺杆泵選（xuǎn）用 316L不鏽鋼材質；5）回收水罐及閃蒸罐（guàn）選用碳鋼噴塗 防腐塗料；6）工藝管道、管件（jiàn）、閥（fá）門選用316L不鏽鋼 +PPR材質；7）結晶罐選用碳鋼重防腐。

4.2 處理結（jié）果（guǒ）及存在的問題（tí）

高含鹽廢水經三效蒸發器處理後，產生了（le）結晶鹽、 有機物濃（nóng）縮廢液（yè）和淡化水，結（jié）晶鹽和有機物（wù）濃縮廢液送 到危險廢物處置中心集中焚燒處置，淡化水回用到生產 中進一步利用。

通過本係（xì）統的運行發現，盡管三效蒸 發器可以有效處理高含鹽（yán）廢水，但（dàn）是還存 在一些問題需要進一步克服，主要表現 在：

（1）廢水處（chù）理成本高。由於被處理的 廢水多有腐蝕性，所以設備的選材需要考 慮抗腐蝕（shí）性，成本較高。

（2）整套設備運行過程中腐蝕嚴重， 壽命短。在三效蒸發器的設（shè）計中（zhōng），雖然盡 量選用抗腐蝕的材料，但（dàn）是並不能避（bì）免腐 蝕，尚存在設備使用壽命較短的（de）問題，需要（yào）及時更換（huàn）。

（3）三效蒸發（fā）器處（chù）理高（gāo）含鹽廢水需要大量的蒸氣， 很多地方不具備條件。

（4）通過三（sān）效蒸發器處理後（hòu）的高含（hán）鹽廢水還需要送 人危險廢物（wù）處（chù）置中心做進一步處理。

5 結論

高含鹽廢水必須經過適（shì）當處理（lǐ）後才能回歸環境。實踐證明，傳統的廢水處理方法並不適宜處（chù）理（lǐ）高含鹽廢 水。在眾多的高含鹽廢水處理技（jì）術中，三效蒸發器（qì）脫鹽 法具有技術成熟、可處理廢水範（fàn）圍廣、占地麵積小（xiǎo）、處 理速度快、節能等優點，在（zài）國內具有較大的發展前景。 雖然，三效（xiào）蒸發器存在著處理成本高、設備使用壽命 短、需要（yào）蒸氣量大等缺（quē）點，但是隨著技術的進（jìn）一步發 展，該技術在高含鹽廢水處理領域中的應用會進（jìn）一步 擴大。

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