蒸发、结晶法废水处理与资源化利用技术

蒸发、结晶法废水处理与资源化利用技术
适用范围
含盐废水或有机工业废水
基本原理
利用蒸发、结晶的基本原理将水溶液中的无机物、有机物浓缩、分离、提纯。蒸发原理：不同物质的混合溶液因沸点差异，在加热过程中低沸点组分以气态形式溢出，溢出后被冷凝成液态达到浓缩或分离提纯的目的。为了提高能量的利用效率，将首次蒸出的二次蒸汽作为下一台蒸发设备的热源而派生出多效蒸发和热力蒸汽再压缩(TVR)蒸发技术，将二次蒸汽以机械压缩的方式循环利用派生出了机械蒸汽再压缩(MVR)蒸发技术。结晶原理：根据物质在水溶液中不同温度下存在不同溶解度的基本事实，通过蒸发除水或冷却降温的方式使水溶液产生过饱和度，在过饱和度的驱动下晶核产生并生长最终达到设计要求的晶体排除系统。在含盐废水或有机废水处理过程中，将蒸发、结晶及MVR技术集成应用，以实现废水综合处理和废物资源化利用的效果。
工艺流程
工艺流程主要分为四段，第一段为物料预处理：按照原料的性质采用物理方法或化学方法对原料进行预处理，主要有还原、混凝、沉淀、压滤等方法；第二段为蒸发浓缩：应用板式或管式蒸发设备和闪蒸、多效、TVR、MVR蒸发技术对原料进行浓缩或液相分离；第三段为结晶：运用不同结晶设备和结晶技术将浓缩至饱和点附近的母液进行结晶，分离出盐类；第四段为干燥和包装：将结晶出的盐进行干燥包装作为产品出售。整个过程实现了将有毒有害物质转化、分离、循环回用，水循环回用，固体盐资源化利用。实现废水零排放和资源化利用最终目的。
关键技术或设计特征
多效、TVR、MVR蒸发技术及板式蒸发设备。采用专利技术板式结构蒸发器和冷凝器，总传热系数在3000w/(㎡K)以上，有效节约贵重金属消耗，同时占地面积小。根据不同物料采用三效至五效(TVR)工艺、MVR多体工艺，有效的减少蒸汽消耗甚至达到主蒸发设备零蒸汽消耗，经济性好。
结晶技术及设备。根据不同物料采用FC结晶器、olso结晶器、DTB结晶器、强制循环带自动淘洗装置结晶器等设备实现高效、晶体粒度可调可控。
MVR板式蒸发、结晶耦合技术，配套先进自控系统，实现高效、节能和低人员配置。将MVR技术优点和板式蒸发设备优点和结晶技术优点应用于废水零排放和废物资源化利用项目中，实现治污过程中单纯投资到获得利润汇报的过程。
典型规模
黄石振华化学有限公司铬盐废水处理副产元明粉项目，年处理含六价铬废水36万吨，副产优质元明粉10万吨。设备为三体MVR板式蒸发olso结晶设备，设备占地(长×宽×高)12m×12m×24m。
推广情况
该技术共涉及项目14项，推广应用行业涉及无机盐废水处理三项(黄石振华化学有限公司)，农药废水处理六项(江苏利民化工股份有限公司三项、黄石驰顺化工有限公司、河北威远生物化工股份有限公司、山东科源化工有限公司各一项)，造纸黑液处理一项(中国宣纸集团)，化纤废水处理一项(温县神龙化纤有限公司)，生物发酵废水一项(安琪酵母有限公司)，冶金废水一项(河南钨都钼科技有限公司)，小麦废液处理一项(北京麦克(伊朗)科技发展有限公司)。
典型案例
(一)项目概况
该项目用于处理生产重铬酸钠产生的废水，废水中主要成分为硫酸钠，另外含0.2%左右六价铬、1%左右钙离子和镁离子。项目处理废水能力为15.3万t/a(年开工11个月)。于2012年10月完成安装调试并投产，连续运行至今。2013年9月依据该项目技术申请的“元明粉生产系统”获实用新型专利授权，2014年5月依据该项目技术申请的“元明粉生产系统及生产方法”获发明专利授权。
(二)技术指标
该项目废水中主要污染物为六价铬，可产生致癌作用，同时含有钙、镁离子。该技术可以实现100%六价铬还原和铬回收的同时副产元明粉，元明粉质量达到《工业无水硫酸钠》(GB/T6009-2003)Ⅰ级要求。废水中以六价铬含量平均0.2%计，每年减少六价铬排放300多吨，副产元明粉4.75万吨。废水处理后回收有毒物质六价铬，回收元明粉产品，蒸发水作为工艺水二次回用，与三效蒸发加单效结晶工艺相比，吨废水处理成本减少65.6元，每年节水11万吨。
(三)投资费用
总投资1410万元，其中土建投资60万元，前处理设备投资90万元，缓冲罐区投资120万元，蒸发结晶设备520万元，压缩机400万元，干燥设备40万元、自动包装设备20万元，电器和控制系统60万元，公用工程100万元。
(四)运行费用
该项目每年处理废水约15.3万吨，年运行费用474.8万元，其中蒸汽费92万元，电费378万元，水费4.8万元。吨水运行费用为31.03元，其中蒸汽费6.01元，电费24.71元，水费0.31元。副产元明粉约4.75万吨，按厂家提供元明粉价格500元/吨计，回收元明粉价值为2375万元。