由于我國(guó)地廣人多，人均水資源占有量及單位 國(guó)土水資源占有量均低于世界平均值，其中人均水 資源占有量約為世界平均值的四分之一，我國(guó)是貧 水國(guó)家， 因此加強(qiáng)水資源的管理尤其具有重大意 義。 如果不能做到節(jié)約水資源和提高水的利用率， 水資源問題可能成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸，勢(shì)必會(huì)影響 我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的速度。 水資源在使用過程中由于喪失了使用價(jià)值而 被廢棄外排， 并以各種形式使受納水體受到影響， 這種水就稱為廢水。 據(jù)來源不同，廢水分為生活污 水和工業(yè)廢水兩大類。 工業(yè)廢水又分為生產(chǎn)廢水和 生產(chǎn)污水。 生產(chǎn)廢水是指較清潔、不經(jīng)處理即可排 放或回用的工業(yè)廢水（如冷凝水）。 生產(chǎn)污水是指那 些污染較重，須經(jīng)過處理后方可排放的工業(yè)廢水。 處理生產(chǎn)污水的方法按對(duì)污染物實(shí)施的作用 不同，大體可分為兩類：一類是通過各種外力作用， 把有害物質(zhì)從污水中分離出來，稱為分離法，如離 子交換法、吸附法、反滲透法、蒸發(fā)結(jié)晶法等；另一 類是通過化學(xué)或生化的作用，使其轉(zhuǎn)化為無害的物 質(zhì)或可分離的物質(zhì)， 后者再經(jīng)過分離予以除去，稱 為轉(zhuǎn)化法。 煤化工濃鹽污水的零排放，就是將煤化工生產(chǎn)過 程中產(chǎn)生的高濃度含鹽污水采用有效的處理方法，使 污水中污染物與水分離， 獲得可回收的生產(chǎn)用水，實(shí) 現(xiàn)水的循環(huán)使用，達(dá)到無污水排放保護(hù)環(huán)境的作用。 某煤化工廠污水深度處理裝置排出的反滲透 (RO)濃鹽水主要成份見表 1。 該廠動(dòng)力區(qū)化學(xué)水處理及化工區(qū)凝結(jié)水處理 站再生排水水質(zhì)情況為：pH：6~9；含鹽量：10~20g/L （主要為氯化物和硫酸鹽）。 以上兩股水混合后將形成濃鹽污水，需要處理 后回收利用，實(shí)現(xiàn)煤化工濃鹽污水零排放。 2 蒸發(fā)結(jié)晶法處理濃鹽污水的可行性分析 2.1 濃鹽污水采用蒸發(fā)結(jié)晶法處理， 是通過蒸發(fā)濃 縮，使污水中具有結(jié)晶性能的溶質(zhì)濃度超過其溶度積 達(dá)到過飽和狀態(tài)，形成許多微小的晶核，晶核長(zhǎng)大形 成晶體析出，再進(jìn)行固液分離，可獲得固態(tài)結(jié)晶體。 其 中污水中的水份吸熱后汽化形成二次蒸汽，二次蒸汽 冷凝后獲得較純凈的水，可實(shí)現(xiàn)濃鹽污水中混雜溶質(zhì)與溶劑水的分離。 故蒸發(fā)結(jié)晶法處理濃鹽污水可達(dá)到 分離和回收有用物質(zhì)（如純凈水）的目的。 2.2 濃鹽污水蒸發(fā)結(jié)晶的必要條件是污水與蒸汽 間熱交換要有足夠的傳熱面積； 加熱蒸汽不斷供 給；水份汽化并移走；污水中混雜的溶質(zhì)在一定的 壓強(qiáng)和溫度下易達(dá)到飽和結(jié)晶，而不會(huì)在蒸發(fā)控制 的溫度下氣化。 2.3 蒸發(fā)結(jié)晶法在污水處理上有成熟的應(yīng)用實(shí)例。 例如從酸洗鋼材的酸洗液中， 用濃縮結(jié)晶法回收硫 酸亞鐵和廢酸；從含有氯化鈉、硫酸鈉、硫代硫酸鈉 的污水中， 利用這三種物質(zhì)的溶解度隨溫度變化的 規(guī)律不同的特性，把它們分離開來，從而回收硫代硫 酸鈉。 另外真空蒸發(fā)制鹽行業(yè)均是采用多效蒸發(fā)結(jié) 晶法，從鹵水中分離出氯化鈉、硫酸鈉、硫酸鉀等鹽。 故采用蒸發(fā)結(jié)晶法處理煤化工濃鹽污水是可行的。污水深度處理排水主要成份 化學(xué)需氧量、電導(dǎo)率、濁度 、全鹽量、 氨氮 、揮發(fā)酚（以苯酚計(jì)）、 硫化物、 氯根、 硫酸根、 磷酸鹽、 氟化物、 氰化物 、鉀、 鈉 、鈣 、鎂 、鐵 、鋁、 可溶性硅 、膠體硅 ， RO 濃水 143mg/L 4952us/cm 14.3NTU 3714 mg/L 14.3mg/L 1.4mg/L 0.3mg/L 161mg/L 215mg/L 3.9mg/L 14.4mg/L 0.5mg/L 5.7 mg/L 1571.4mg/L 8.6 mg/L 7mg/L 3.9mg/L 4.9mg/L 69.1mg/L 18.6mg/L3 污水蒸發(fā)常用的設(shè)備 3.1 列管式蒸發(fā)器：分自然循環(huán)式和強(qiáng)制循環(huán)式兩 種。 最常用的蒸發(fā)器為外加熱式強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器， 污水在加熱管內(nèi)的循環(huán)速度一般為 1.5~2.5m/s，傳 熱系數(shù)高，對(duì)水垢有一定的沖刷作用，適于易蒸發(fā) 結(jié)晶和結(jié)垢性的污水，但能耗較高。 3.2 薄膜式蒸發(fā)器：它有長(zhǎng)管式、旋流式和旋片式 三種類型。 其特點(diǎn)是污水通過加熱室在加熱管內(nèi)壁 上，形成一層很薄的水膜。 水膜吸收管外蒸汽潛熱 后，水份很快汽化移走而被濃縮。 該類型蒸發(fā)器蒸 發(fā)速度快，傳熱效率高，適用于一次性蒸發(fā)熱敏性 物料，間歇性處理粘度較大，容易產(chǎn)生泡沫的污水， 但不適用于處理易結(jié)晶的污水，故該類型蒸發(fā)器只 適用于污水濃縮，不能作為污水蒸發(fā)結(jié)晶器使用。 常用的是長(zhǎng)管式薄膜蒸發(fā)器，它按水流方向分 為升膜、降膜、升—降膜式三種。加熱室內(nèi)有一組 5~ 30m 長(zhǎng)的加熱管，污水從管端進(jìn)入，沿管程汽化，然 后進(jìn)入分離室，分離二次蒸汽和濃縮液。 目前國(guó)內(nèi)引進(jìn)了一種先進(jìn)的薄膜式蒸發(fā)器，其 特點(diǎn)是污水在加熱室內(nèi)連續(xù)形成水膜，不斷循環(huán)蒸 發(fā)，故稱為降膜式循環(huán)蒸發(fā)器。 3.3 浸沒燃燒蒸發(fā)器：熱氣與污水直接接觸式蒸發(fā) 器，熱源一般為高溫?zé)煔狻?它具有傳熱效率高，污水 沸點(diǎn)較低，構(gòu)造簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，適用于蒸發(fā)強(qiáng)腐蝕性 和易結(jié)垢的廢液，但不適于熱敏性物料和不能被煙 氣污染的物料蒸發(fā)。 3.4 自然蒸發(fā)塘： 適用于在雨水少、 空氣干燥、風(fēng) 大、日照時(shí)間長(zhǎng)的荒漠地區(qū)使用，通過露天自然蒸 發(fā)，可將污水中水份不斷汽化進(jìn)入大氣，污水不斷 濃縮結(jié)晶而減少。 它使用節(jié)能，運(yùn)行成本低，對(duì)周圍 環(huán)境影響不大，但其設(shè)置容量大，占地面積大，防滲 漏要求高，蒸發(fā)速率低，一次性投入高，且不能回收 利用水是它存在的問題。
4 濃鹽污水蒸發(fā)工藝及設(shè)備簡(jiǎn)介 4.1 薄膜式循環(huán)蒸發(fā)器+強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶器處理 濃鹽污水。 降膜循環(huán)蒸發(fā)是將濃鹽污水自降膜蒸發(fā) 器加熱室上部溢流箱加入，經(jīng)液體分布器（成膜裝 置），均勻分配到各加熱管內(nèi)，在重力、真空誘導(dǎo)及 氣流作用下，成均勻膜狀自上而下流動(dòng)。 流動(dòng)過程 中，被殼程內(nèi)飽和蒸汽加熱汽化，產(chǎn)生的二次蒸汽 與濃縮液共同進(jìn)入蒸發(fā)器的分離室，汽液經(jīng)充分分 離，蒸汽進(jìn)入冷凝器冷凝（單效操作）或進(jìn)入下一效 蒸發(fā)器作為加熱介質(zhì)， 從而實(shí)現(xiàn)多效蒸發(fā)操作，濃 鹽污水在循環(huán)泵的作用下，不斷循環(huán)蒸發(fā)，濃縮液 則由分離室排出。 內(nèi)蒙神華煤制油公司濃鹽污水蒸發(fā)裝置由二 效降膜循環(huán)蒸發(fā)（濃縮）器和一臺(tái)外加熱式強(qiáng)制循 環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶器組成。 其中Ⅰ效蒸發(fā)器為濃鹽水蒸發(fā) 濃縮罐，合格的濃縮液排入蒸發(fā)塘自然蒸發(fā)；Ⅱ效 為硫酸銨廢水濃縮罐（與Ⅰ效蒸發(fā)器同類型），產(chǎn)生 的硫酸銨濃縮液進(jìn)入Ⅲ效結(jié)晶器結(jié)晶，硫酸銨晶體 作為產(chǎn)品回收。 公司所產(chǎn)濃鹽污水在進(jìn)料罐中調(diào)好 PH 值，加入防沫劑、防垢劑后，加熱、脫氣，進(jìn)入Ⅰ 效（加晶種）蒸發(fā)器。 該蒸發(fā)器由一臺(tái)立式降膜管殼式換熱器及一臺(tái)位于管板上面的溢流箱組成。 該換 熱器下部設(shè)有濃鹽水槽，一臺(tái)循環(huán)泵將槽內(nèi)的污水 輸送給溢流箱。 蒸發(fā)器均使用絲網(wǎng)型除沫器，脫除 二次蒸汽中夾帶的霧滴。 主要設(shè)備有：降膜式循環(huán)蒸發(fā)器、外加熱式強(qiáng)制 循環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶器、主空冷器、輔助空冷器、蒸汽噴射器、 脫氣器、換熱器、進(jìn)料罐、緩沖罐、泵、晶種旋流器等。 其中降膜式循環(huán)蒸發(fā)器的主要組成有：換熱器（加 熱室）、溢流箱及布水器、濃鹽水箱（蒸發(fā)室）、除霧器等。 其 中 Ⅰ 效濃鹽污水蒸發(fā)器處理污水量為 129m3 /h，可產(chǎn)生冷凝水 120.4 m3 /h。Ⅱ效硫酸銨廢水 蒸發(fā)器處理廢水量為 103m3 /h，可產(chǎn)生冷凝水 98.3 m3 /h。 蒸發(fā)器配套的循環(huán)泵均屬單級(jí)離心泵。 濃鹽水蒸發(fā) 設(shè)備尺寸如圖
降膜式循環(huán)蒸發(fā)器工藝流程 主要設(shè)備：降膜式循環(huán)蒸發(fā)器、電驅(qū)動(dòng)壓縮蒸汽機(jī)、 冷凝器、換熱器、進(jìn)料罐、緩沖罐、泵、晶種旋流器等。 采用電驅(qū)動(dòng)壓縮蒸汽機(jī)的單效降膜式循環(huán)蒸 發(fā)器處理濃鹽污水，其 工 藝 簡(jiǎn) 單，設(shè) 備 少，操 作 方 便，生產(chǎn)成本低，值得推廣應(yīng)用。 但其主要設(shè)備壓縮 機(jī)目前仍依賴進(jìn)口，設(shè)備制作周期長(zhǎng)，投資費(fèi)用高 是它的缺點(diǎn)。
5 濃鹽污水蒸發(fā)結(jié)晶過程中存在的問題及預(yù)防措施 5.1 蒸發(fā)器、預(yù)熱器結(jié)垢 結(jié)垢是指濃鹽污水中含有大量的雜質(zhì)鹽，不斷 蒸發(fā)濃縮后形成晶核。 晶核附著于換熱管（或面）內(nèi) 表面而結(jié)垢，輕則影響換熱器效率，重則會(huì)使換熱 管堵塞，嚴(yán)重影響蒸發(fā)結(jié)晶裝置正常運(yùn)行。 濃鹽污水中含有鈣、 鎂離子和硫酸根離子、碳 酸根離子、硅酸鹽等，它們?cè)谡舭l(fā)結(jié)晶過程中，不斷 濃縮達(dá)到共飽和產(chǎn)生硫酸鈣、碳酸鈣等晶核及硅酸 鹽膠體，晶核及膠體在蒸發(fā)器加熱管、換熱器的被 加熱面上附著形成垢層。 蒸發(fā)器、換熱器結(jié)垢后，需 酸洗除垢，既耗時(shí)又會(huì)造成設(shè)備腐蝕。 濃鹽污水在蒸發(fā)汽化過程中，易產(chǎn)生二次蒸汽 霧沫夾帶，霧沫中所帶的含鹽水滴附著在除沫器的 絲網(wǎng)或折流板上， 不斷濃縮析出晶體形成垢層，嚴(yán) 重時(shí)造成二次蒸汽受阻。
隨著循環(huán)的濃鹽污水濃度不斷升高，污水中所 含硫酸鈣、碳酸鈣、硅酸鹽會(huì)在降膜式蒸發(fā)器的分 布器縫隙處析出、附著結(jié)垢，造成部分分布器堵塞。 蒸發(fā)器內(nèi)循環(huán)濃鹽污水中晶種控制量是蒸發(fā)結(jié) 晶過程中，防止同種晶型、溶解度小的鹽析出附著于 換熱管（或面）結(jié)垢的重要監(jiān)控指標(biāo)。 其控制范圍窄， 易波動(dòng)，且監(jiān)測(cè)分析結(jié)果滯后，一旦未及時(shí)發(fā)現(xiàn)晶種 量不足進(jìn)行調(diào)整時(shí)，可能已發(fā)生了結(jié)垢現(xiàn)象。 5.2 預(yù)防結(jié)垢措施 （1）晶種法：通過在濃鹽污水中加入一定的硫酸 鈣或氯化鈣作為晶種，利用與垢物相同的晶體表面對(duì) 垢物的親和力，降低污水中硫酸鈣過飽和度，使污水 中析出的硫酸鈣分子優(yōu)先附著在懸浮的晶種上，而不 是沉積在加熱管內(nèi)壁上，達(dá)到了防垢的目的。 （2）加阻垢劑法：通過添加阻垢劑，去螯合污水 中的金屬結(jié)垢離子，防止它們與碳酸根、硫酸根結(jié) 合而結(jié)垢。 （3）加酸法：加酸，調(diào)節(jié)污水 PH≤5.0，除去碳酸 或碳酸氫根，防止結(jié)碳酸鈣垢 。 （4）凈化預(yù)處理法：采用硬度和堿度去除工藝， 去除濃鹽污水中的鈣、鎂離子和硫酸根、碳酸根離 子，防止產(chǎn)生碳酸鈣和硫酸鈣結(jié)垢。 （5）控制固液比法：外加熱式強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器 生產(chǎn)過程中，可通過控制濃鹽污水中固液比量在一 定的范圍內(nèi)，在軸流泵的作用下，含較多結(jié)晶體的 污水具有一定的流速，對(duì)換熱管內(nèi)壁有較強(qiáng)的沖刷 作用，使晶核無法在加熱管內(nèi)壁附著形成垢層。
5.4 設(shè)備腐蝕及防治措施 腐蝕是因有溫度的料液含有酸堿性、含有大量 鹽份等，與金屬設(shè)備及管道發(fā)生物理—化學(xué)相互作 用，并導(dǎo)致金屬性能發(fā)生變化，或其功能受到損傷 的一種現(xiàn)象。 濃鹽污水呈強(qiáng)酸性或強(qiáng)堿性，且溫度 高，含氯離子，是造成金屬設(shè)備及管道腐蝕的主要 原因。 腐蝕的主要防治措施是選用耐腐蝕材料，如 316L、鈦材、雙相不銹鋼、復(fù)合板或非金屬材料制作 濃鹽污水蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備及管道等。 在生產(chǎn)過程中， 采用一些加酸堿調(diào)控 pH 值、加緩蝕劑、加強(qiáng)金屬防 護(hù)等防腐措施。 6 關(guān)于濃鹽污水處理采用蒸發(fā)結(jié)晶法兩點(diǎn)說明 6.1 濃鹽污水蒸發(fā)結(jié)晶裝置適用于處理含不易揮 發(fā)無機(jī)鹽的濃鹽污水，但它不適用于處理易揮發(fā)有 機(jī)物含量高的污水，原因是其蒸發(fā)結(jié)晶產(chǎn)生的冷凝 水水質(zhì)不易達(dá)標(biāo)。 6.2 濃鹽污水蒸發(fā)結(jié)晶裝置一次性投資大， 能耗 高，生產(chǎn)成本高。
5 結(jié)束語(yǔ) 在當(dāng)今能源緊缺的時(shí)代，節(jié)約能源已成為我國(guó) 堅(jiān)定不移的國(guó)策。 有資料表明：我國(guó)制鹽企業(yè)與國(guó) 外先進(jìn)企業(yè)相比，單位產(chǎn)品能耗高出 40%左右。 企 業(yè)如何利用自身優(yōu)勢(shì)，內(nèi)部挖潛，節(jié)能降耗，降低生 產(chǎn)成本，從而增加企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力，是每個(gè)生產(chǎn)企 業(yè)必須認(rèn)真思考的問題。 機(jī)械熱壓縮制鹽工藝其先 進(jìn)性在于使用較少熱能，使大量二次蒸汽得以重復(fù) 利用，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的，具有較大的節(jié)能 潛力，隨著國(guó)家水電事業(yè)的發(fā)展，清潔能源的普及， 相信會(huì)被越來越的制鹽企業(yè)所關(guān)注。