高含鹽廢水是指含至少總溶解固體TDS（Total Dissolved Solid）和有機物的質(zhì)量分數大于等于3.5%的廢水，包括高鹽生活廢水和高鹽工業(yè)廢水。主要來(lái)源于直接利用海水的工業(yè)生產(chǎn)、生活污水和食品加工廠(chǎng)、制藥廠(chǎng)、化工廠(chǎng)及石油和天然氣的采集加工等。

      這些廢水中除了含有有機污染物外，還含有大量的無(wú)機鹽，如Cl-、SO4 2-、Na+、Ca2+等離子。這些高鹽、高有機物廢水，若未經(jīng)處理直接排放，勢必會(huì )對水體生物、生活飲用水和工農業(yè)生產(chǎn)用水產(chǎn)生極大危害。

      該類(lèi)濃廢水的共同特點(diǎn)是：不能簡(jiǎn)單地用生化處理，且物化處理過(guò)程較復雜，處理費用較高，是污水處理行業(yè)公認的高難度處理廢水。

1 、高含鹽廢水處理技術(shù)

      關(guān)于高含鹽廢水的處理技術(shù)，國內外已經(jīng)研究了幾十年，目前通常采用的方法主要包括：生物法、SBR工藝法和三效蒸發(fā)器脫鹽法等。

① 生物法

      生物處理是目前廢水處理最常用的方法之一，具有應用范圍廣、適應性強等特點(diǎn)?；U水如染料、農藥、醫藥中間體等含鹽量較高的廢水，污染嚴重，必須經(jīng)過(guò)處理才能排放。

      況且，此類(lèi)廢水成分復雜，不具備回收價(jià)值，采用其他處理方法成本較高，因此生物處理仍是首選的方法。

      無(wú)機鹽類(lèi)在微生物生長(cháng)過(guò)程中起著(zhù)促進(jìn)酶反應，維持膜平衡和調節滲透壓的重要作用，但鹽濃度過(guò)高，會(huì )對微生物的生長(cháng)產(chǎn)生抑制作用，主要原因在于：

（1）鹽濃度過(guò)高時(shí)滲透壓高，使微生物細胞脫水引起細胞原生質(zhì)分離；

（2）高含鹽情況下因鹽析作用而使脫氫酶活性降低；

（3）高氯離子濃度對細菌有毒害作用；

（4）由于污水的密度增加，活性污泥容易上浮流失。

      為此，高含鹽廢水的生物處理需要進(jìn)行稀釋?zhuān)ǔＴ诘望}濃度下（鹽濃度小于1%）運行，因而會(huì )造成水資源的浪費，同時(shí)由于處理設施龐大也會(huì )造成投資增加、運行費用提高。隨著(zhù)水資源的日趨緊張，國家出臺的保護水資源的各項法規和收費措施，給高含鹽廢水處理的企業(yè)帶來(lái)了負擔。

②SBR工藝

      SBR是序批間歇式活性污泥法的簡(jiǎn)稱(chēng)，是一種按間歇曝氣方式來(lái)運行的活性污泥污水處理技術(shù)，又稱(chēng)序批式活性污泥法。與傳統污水處理工藝不同，SBR技術(shù)采用時(shí)間分割的操作方式替代空間分割的操作方式，非穩定生化反應替代穩態(tài)生化反應，靜置理想沉淀替代傳統的動(dòng)態(tài)沉淀。它的主要特征是在運行上的有序和間歇操作。SBR技術(shù)的核心是SBR反應池，該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，無(wú)污泥回流系統。

SBR工藝的優(yōu)點(diǎn)主要有：

（1）池內厭氧、好氧處于交替狀態(tài)，凈化效果好；

（2）運行效果穩定，污水在理想的靜止狀態(tài)下沉淀，需要時(shí)間短、效率高，出水水質(zhì)好；

（3）耐沖擊負荷，池內有滯留的處理水，對污水有稀釋、緩沖作用；

（4）工藝過(guò)程中的各工序可根據水質(zhì)、水量進(jìn)行調整，運行靈活；

（5）處理設備少，構造簡(jiǎn)單，便于操作和維護管理；

（6）反應池內存在DO、BOD5濃度梯度，能有效控制活性污泥膨脹；

（7）SBR法系統本身也適合于組合式構造方法，利于污廢水處理廠(chǎng)的擴建和改造；

（8）通過(guò)適當控制運行方式，實(shí)現好氧、缺氧、厭氧狀態(tài)交替，具有良好的脫氮除磷效果；

（9）工藝流程簡(jiǎn)單、造價(jià)低。

      盡管SBR工藝在廢水處理工程中有如此多的優(yōu)點(diǎn)，但是對于高含鹽廢水的處理還存在一些難點(diǎn)，需要進(jìn)一步克服。

主要難點(diǎn)有：

（1）廢水中含鹽量的增加，對廢水處理系統的硝化能力影響較大；

（2）廢水中含鹽量較多時(shí)，浮力較大，不容易沉淀；

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

（4）SBR工藝自動(dòng)化要求程度高；

（5）后處理設備要求較多，如消毒設備、接觸池容積，以及排水設施如排水管道等都要求很高。

③三效蒸發(fā)器脫鹽法

      蒸發(fā)是現代化工單元操作之一，即用加熱的方法使溶液中的部分溶劑汽化并去除，以提高溶液的濃度，或為溶質(zhì)析出創(chuàng )造條件。三效蒸發(fā)器脫鹽法是利用濃縮結晶系統將廢液中的無(wú)機鹽通過(guò)蒸發(fā)的方式加以去除的方法。

      三效蒸發(fā)器是由相互串聯(lián)的三個(gè)蒸發(fā)器組成，低溫（90℃左右）加熱蒸氣被引入第一效，加熱其中的廢液，產(chǎn)生的蒸氣被引入第二效作為加熱蒸氣，使第二效的廢液以比第一效更低的溫度蒸發(fā)，這個(gè)過(guò)程一直重復到最后一效。第一效凝水返回熱源處，其它各效凝水匯集后作為淡化水輸出，一份的蒸氣投入，可以蒸發(fā)出多倍的水出來(lái)。

      同時(shí)，高鹽廢水經(jīng)過(guò)由第一效到最末效的依次濃縮，在最末效達到過(guò)飽和而結晶析出，由此實(shí)現鹽分與廢水的固液分離。

      在含鹽廢水的處理過(guò)程中，含鹽廢水進(jìn)入三效濃縮結晶裝置，經(jīng)過(guò)三效蒸發(fā)冷凝的濃縮結晶過(guò)程，分離為淡化水（淡化水可能含有微量低沸點(diǎn)有機物）和濃縮晶漿廢液；無(wú)機鹽和部分有機物可結晶分離出來(lái)，焚燒處理為無(wú)機鹽廢渣；不能結晶的有機物濃縮廢液可采用滾筒蒸發(fā)器，形成固態(tài)廢渣，焚燒處理；淡化水可返回生產(chǎn)系統替代軟化水加以利用。

      三效蒸發(fā)器脫鹽法具有技術(shù)成熟、可處理廢水范圍廣、占地面積小、處理速度快、節能等優(yōu)點(diǎn)，隨著(zhù)化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，越來(lái)越多的高含鹽廢水需要處理，三效蒸發(fā)器脫鹽法的應用將越來(lái)越廣泛。

2 、三效蒸發(fā)器

1 、三效蒸發(fā)器應用范圍

      三效蒸發(fā)器可應用于處理化工生產(chǎn)、食品加工廠(chǎng)、醫藥生產(chǎn)、石油和天然氣采集加工等企業(yè)在工藝生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的高含鹽廢水，適宜處理的廢水含鹽量為3.5%～25%（質(zhì)量百分比），COD濃度為2000～10,000ppm。

2、 三效蒸發(fā)器組成及原理

      三效蒸發(fā)器主要由相互串聯(lián)的三組蒸發(fā)器、冷凝器、鹽分離器和輔助設備等組成（如圖所示）。三組蒸發(fā)器以串聯(lián)的形式運行，組成三效蒸發(fā)器。整套蒸發(fā)系統采用連續進(jìn)料、連續出料的生產(chǎn)方式。

      高含鹽廢水首先進(jìn)入一效強制循環(huán)結晶蒸發(fā)器，結晶蒸發(fā)器配有循環(huán)泵，將廢水打入蒸發(fā)換熱室，在蒸發(fā)換熱室內，外接蒸氣液化產(chǎn)生汽化潛熱，對廢水進(jìn)行加熱。由于蒸發(fā)換熱室內壓力較大，廢水在蒸發(fā)換熱室中在高于正常液體沸點(diǎn)壓力下加熱至過(guò)熱。

      加熱后的液體進(jìn)入結晶蒸發(fā)室后，廢水的壓力迅速下降導致部分廢水閃蒸，或迅速沸騰。

      廢水蒸發(fā)后的蒸氣進(jìn)入二效強制循環(huán)蒸發(fā)器作為動(dòng)力蒸氣對二效蒸發(fā)器進(jìn)行加熱，未蒸發(fā)廢水和鹽分暫存在結晶蒸發(fā)室。

      一效、二效、三效強制循環(huán)蒸發(fā)器之間通過(guò)平衡管相通，在負壓的作用下，高含鹽廢水由一效向二效、三效依次流動(dòng)，廢水不斷地被蒸發(fā)，廢水中鹽的濃度越來(lái)越高，當廢水中的鹽分超過(guò)飽和狀態(tài)時(shí)，水中鹽分就會(huì )不斷地析出，進(jìn)入蒸發(fā)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，在旋渦鹽分離器內，固態(tài)的鹽被分離進(jìn)入儲鹽池，分離后的廢水進(jìn)入二效強制循環(huán)蒸發(fā)器加熱，整個(gè)過(guò)程周而復始，實(shí)現水與鹽的最終分離。

      冷凝器連接有真空系統，真空系統抽掉蒸發(fā)系統內產(chǎn)生的未冷凝氣體，使冷凝器和蒸發(fā)器保持負壓狀態(tài)，提高蒸發(fā)系統的蒸發(fā)效率。在負壓的作用下，三效強制循環(huán)蒸發(fā)器中的廢水產(chǎn)生的二次蒸氣自動(dòng)進(jìn)入冷凝器，在循環(huán)冷卻水的冷卻下，廢水產(chǎn)生的二次蒸氣迅速轉變成冷凝水。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

3 、三效蒸發(fā)器應用實(shí)例

1、處理對象及處理工藝

      高含鹽廢水的主要成分為15%氯化鈉溶液，廢水pH值為6～8，廢水COD為50,000ppm。處理量為3t/h。根據高含鹽廢水的特性，工藝設計按照三效蒸發(fā)器進(jìn)行設計，根據計算，確定的三效蒸發(fā)器的主要技術(shù)參數如下：

      蒸發(fā)量Q=3000kg/h（每小時(shí)蒸發(fā)水分3000kg）；實(shí)際蒸氣耗量Q=120 0kg/h（進(jìn)氣壓力0.3～0.4MPa）；一效蒸發(fā)器換熱面積S=80m2，真空度P=-0.03MPa；二效蒸發(fā)器換熱面積S=80m2，真空度P=-0.06MPa；三效蒸發(fā)器換熱面積S=80m2，真空度P=-0.085MPa；循環(huán)冷卻水耗量Q=40t/h；冷凝冷卻面積A=240m2；機組總功率P=25kW；機組占地面積為長(cháng)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(zhù)在滿(mǎn)足使用性的前提下盡量節約成本的原則，系統設備選材如下：

1）蒸發(fā)器本體選擇碳鋼重防腐，可耐120℃以?xún)人?、堿、鹽溶液的腐蝕；

2）加熱器選擇Ta1鈦管；

3）冷凝冷卻器列管選用316L不銹鋼；

4）出料螺桿泵選用316L不銹鋼材質(zhì)；

5）回收水罐及閃蒸罐選用碳鋼噴涂防腐涂料；

6）工藝管道、管件、閥門(mén)選用316L不銹鋼+PPR材質(zhì)；

7）結晶罐選用碳鋼重防腐。

2、 處理結果及存在的問(wèn)題

      高含鹽廢水經(jīng)三效蒸發(fā)器處理后，產(chǎn)生了結晶鹽、有機物濃縮廢液和淡化水，結晶鹽和有機物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(chǎn)中進(jìn)一步利用。

      通過(guò)本系統的運行發(fā)現，盡管三效蒸發(fā)器可以有效處理高含鹽廢水，但是還存在一些問(wèn)題需要進(jìn)一步克服，主要表現在：

（1）廢水處理成本高。由于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性，成本較高。

（2）整套設備運行過(guò)程中腐蝕嚴重，壽命短。在三效蒸發(fā)器的設計中，雖然盡量選用抗腐蝕的材料，但是并不能避免腐蝕，尚存在設備使用壽命較短的問(wèn)題，需要及時(shí)更換。

（3）三效蒸發(fā)器處理高含鹽廢水需要大量的蒸氣，很多地方不具備條件。

（4）通過(guò)三效蒸發(fā)器處理后的高含鹽廢水還需要送人危險廢物處置中心做進(jìn)一步處理。

4、 結論

      高含鹽廢水必須經(jīng)過(guò)適當處理后才能回歸環(huán)境。實(shí)踐證明，傳統的廢水處理方法并不適宜處理高含鹽廢水。在眾多的高含鹽廢水處理技術(shù)中，三效蒸發(fā)器脫鹽法具有技術(shù)成熟、可處理廢水范圍廣、占地面積小、處理速度快、節能等優(yōu)點(diǎn)，在國內具有較大的發(fā)展前景。雖然，三效蒸發(fā)器存在著(zhù)處理成本高、設備使用壽命短、需要蒸氣量大等缺點(diǎn)，但是隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，該技術(shù)在高含鹽廢水處理領(lǐng)域中的應用會(huì )進(jìn)一步擴大。