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中國作為制造業(yè)大國，是全世界唯一具有所有的工業(yè)生產門類的國家，制造類作為國民經(jīng)濟的支柱，在貢獻大量經(jīng)濟收入的同時，也是廢水、廢氣等污染物的主要排放源。

對于企業(yè)產生的廢水，企業(yè)應采取處理措施達到相應的排放標準后，方可納管排放或排入地表水體。對于不含一類污染物的廢水及濃度、鹽分不高的廢水，其處理難度不大，可供選擇的處理方法很多，綜合經(jīng)濟效益考慮，一般不采用蒸發(fā)濃縮法進行處理；但是對于含一類重金屬污染物的廢水、高濃度廢水、高鹽分廢水，以及處理后需要回用的廢水，其處理難度較大，目前企業(yè)多采用蒸發(fā)濃縮法進行處理。

一、蒸發(fā)濃縮法的定義

蒸發(fā)濃縮法是指通過對廢水進行加熱，使廢水中水分蒸發(fā)，廢水因減量而被濃縮，廢水中的重金屬、石油類、乳化液、鹽分等污染物被留在濃縮后的廢液中。水蒸氣經(jīng)冷凝后收集，由于污染物基本都被截留在濃縮廢液中，故冷凝水水質較為清潔，可根據(jù)工藝需求經(jīng)進一步處理后回用或直接排放。濃縮廢液收集后進行危廢處置。蒸發(fā)濃縮法目前常用于含重金屬廢水（如電鍍廢水）、含磷廢水、機加工含油廢水、含乳化液廢水、高濃度有機廢水、高鹽分廢水、膜濃縮水的處理，同時也可應用于廢液的減量化處理，此外，在廢水需要回用或廢水零排放時也多有應用。

蒸發(fā)濃縮設備一般由蒸發(fā)器、預熱器、加熱室、分離器、泵組、儀表或者自動操作系統(tǒng)等組成。按照設備運行壓力的不同，可分為常壓蒸發(fā)、加壓蒸發(fā)、減壓蒸發(fā)；根據(jù)蒸汽利用次數(shù)的不同，可分為單效蒸發(fā)、多效蒸發(fā)；根據(jù)熱源的不同，可分為電加熱、蒸汽加熱。

二、常用蒸發(fā)濃縮設備及特點

目前工業(yè)廢水處理行業(yè)應用較多的蒸發(fā)濃縮設備主要包括低溫真空蒸發(fā)器、多效蒸發(fā)濃縮器、MVR蒸發(fā)器等。

（一）低溫真空蒸發(fā)器

低溫真空蒸發(fā)器主要是在真空負壓條件下，將廢水加熱至沸騰狀態(tài)（真空負壓狀態(tài)下廢水的沸點可降低至30~40℃），沸騰狀態(tài)下廢水中水分蒸發(fā)，水蒸氣經(jīng)過換熱凝結成液態(tài)水，并通過排水槽排出蒸發(fā)器。低溫真空蒸發(fā)器濃縮率可達到70%~95%（視廢水水質及比重的不同而異）。其結構緊湊，占地面積小，組裝方便；相較于MVR蒸發(fā)器，其自動化程度更高，故障率低，運行穩(wěn)定，維修及保養(yǎng)成本低；僅使用電力作為能源，無須外接蒸氣源與外圍冷卻水，只需要提供電能與少量壓縮空氣即可，節(jié)省了設備投資；超低溫蒸發(fā)，真空度可達45mbar，蒸發(fā)溫度最低可達30℃。

低溫真空蒸發(fā)器也存在一些不足之處，如：（1）隨著廢水蒸發(fā)溫度降低，廢水粘度會變大，傳熱系數(shù)會變小。（2）處理后的濃縮液需要使用泵排出，會增加系統(tǒng)的能耗。

（二）多效蒸發(fā)濃縮器

多效蒸發(fā)濃縮器原理是將兩臺及以上的蒸發(fā)器進行串聯(lián)，頭道蒸發(fā)器熱源為新鮮的生蒸汽，第二道及以后的蒸發(fā)器熱源均為前道蒸發(fā)器產生的二次蒸汽，后道蒸發(fā)器同時可做為前道蒸發(fā)器產生的二次蒸汽的冷凝器，僅最后一道蒸發(fā)器需要使用冷卻水對蒸汽進行冷卻。多效蒸發(fā)與單效蒸發(fā)相比，由于回收了大部分的二次蒸汽，減少了生蒸汽的消耗量，同時，也減少了冷卻水的消耗量。

多效蒸發(fā)器也存在一些不足之處，如：

（1）配套設施較多，設備占地面積相對較大。（2）運行需要生蒸汽。若現(xiàn)場無蒸汽供應的話，需要配套增設鍋爐等產蒸汽設備，會增加投資及占地面積。（3）屬于壓力容器，操作人員須持有壓力容器使用資格證。（4）若廢水濃度高、粘度大，則后幾道蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)會較低；另外，伴隨著廢水濃度變大，沸點會隨之升高，各道蒸發(fā)器之間不容易維持較大的溫度差，不利于傳熱。

（三）MVR蒸發(fā)器

MVR蒸發(fā)器（即低溫壓汽蒸餾）是“機械式蒸汽再壓縮”（MechanicalVaporRecompression)的英文簡稱，其基本原理是：通過對廢水蒸發(fā)過程中產生的二次蒸汽進行逆流洗滌以及機械再壓縮，提高二次蒸汽的清潔度及熱焓，并重新利用，以節(jié)省能耗。

MVR蒸發(fā)器系統(tǒng)通常由預熱器、換熱器、分離器、壓縮機、真空系統(tǒng)、泵、控制系統(tǒng)等構成。廢水在換熱器的換熱管內被換熱管外的蒸汽加熱，溫度升高，在循環(huán)泵的作用下廢水進入分離器內。廢水蒸發(fā)產生二次蒸汽，同時在循環(huán)泵作用下，廢水進入換熱器與二次蒸汽進行換熱（二次蒸汽在換熱器內被廢水冷卻為冷凝水），加熱后的廢水進入分離器。蒸發(fā)分離器內的二次蒸汽經(jīng)過蒸發(fā)分離器上部的分離和除沫裝置凈化后輸送到壓縮機，隨后二次蒸汽被壓縮機壓縮后輸送到換熱器，用作蒸發(fā)器的加熱蒸汽，實現(xiàn)熱能的循環(huán)連續(xù)回用。MVR蒸發(fā)器是在單效蒸發(fā)器的基礎上對二次蒸汽進行逆流洗滌及再壓縮重新利用。凡單效及多效蒸發(fā)器適用的廢水，均適合采用MVR蒸發(fā)器進行處理，且具有更優(yōu)良的環(huán)保與節(jié)能特性。

優(yōu)點：①除開車啟動外，整個蒸發(fā)過程中無須使用生蒸汽。②能耗及運行費用低，節(jié)能效果好，其能耗相當于多效蒸發(fā)器的20效。③可實現(xiàn)對二次蒸汽的逆流洗滌，冷凝水中的干物含量遠低于多效蒸發(fā)器。缺點：①實際運行過程中由于換熱器結垢、被蒸發(fā)液體濃縮后沸點升高的原因，導致蒸發(fā)量急劇下降甚至停機，導致MVR蒸發(fā)器應用在廢水零排放項目上穩(wěn)定性不高。②利用原廢水來冷卻二次過熱蒸汽，冷凝水溫度為80-90℃，出水溫度較高。③核心設備蒸汽壓縮機目前多為進口，價格較貴。

（四）常用蒸發(fā)器對比

見表1-2。

表1 不同蒸發(fā)器蒸發(fā)每噸水的費用比較

表2 不同蒸發(fā)器參數(shù)對比

三、蒸發(fā)濃縮法處理效果分析

經(jīng)調研，對于一般的高濃度廢水，經(jīng)蒸發(fā)濃縮法處理后，其出水（蒸餾冷凝水）水質可滿足納管標準（COD＜500mg/L），其中一類污染物出水水質可滿足車間排放口控制限值，能夠滿足廢水達標排放的要求。

對于醫(yī)藥行業(yè)、涂裝行業(yè)產生的超高濃度有機廢水（COD≥50000mg/L），由于有機成分可能會隨水蒸氣帶出，會導致冷凝水中的COD等污染物濃度較高，此外，部門企業(yè)不具備納管條件，廢水最終需要排入地表水體，則對于蒸發(fā)器冷凝水視水質情況可能需要配套采取后續(xù)的處理方法（如生化法、物化處理法等），以滿足廢水達到排放的要求。

對于濃度不高的廢水，在采取蒸發(fā)濃縮法處理時，需要對廢水進行濃縮處理，以減少能耗，常用的方法主要為膜法濃縮（RO反滲透法）。

對于用水水質要求不高的工序，蒸發(fā)濃縮處理后的冷凝水一般可直接回用；對于電鍍等用水水質較高的工序，冷凝水需要經(jīng)進一步凈化處理后（如除氨氮、pH調節(jié)、RO、離子交換樹脂等）再進行回用。

四、結束語

蒸發(fā)濃縮法廢水處理技術作為目前應用場景日益增多的技術，可有效滿足企業(yè)產生的含一類重金屬污染物的廢水、高濃度廢水、高鹽分廢水等的處理需求。在要求企業(yè)廢水不得外排的區(qū)域，蒸發(fā)濃縮法可以幫助企業(yè)做到廢水零排放，以滿足區(qū)域環(huán)境準入要求，對于有廢水回用要求的企業(yè)，可以提高水重復利用率，推進企業(yè)的節(jié)能減排工作。企業(yè)應根據(jù)自身需求科學選擇合適的蒸發(fā)濃縮設備，在滿足自身需求的同時，使環(huán)境效益、經(jīng)濟效益達到最大化。