污水汽化处理工艺流程及问题分析

吴洪炜

（安庆师范大学，安徽 安庆 246052）

节约用水并且加强水资源的使用效率是当下的应尽之责，否则，水资源匮乏的难题会阻碍我国的经济的高速建设，最终将会对我国的经济发展产生无法计量的影响[1]。高效率的利用排放的废水，加强各行业排放废水的使用效率。同时，加大废液处理强度，提升我国在废液治理技术方面的开展[2]，将极大地促进水资源有效保护。现如今，有机废液的排放量巨大，废液中化学需氧量排放总量是2423.7万吨，其中，现代化工业的化学需氧量排放总量是338.5万吨[3]。尽管我们国家对于相关水资源的有效使用、环境维护、治理方面也颁布了许多的政策和法规，同时也投入巨量的专用于环境维护的资金，环境保护依旧达不到效果，因环境引起的危害不断增加，污染环境的整治依旧是历史使命的重点[4]。

基于工业发达国家的有机废液处理程序发展的历史，投资建造二级污水处理厂能够对水质的改善起到决定性作用。在20世纪70年代初期，许多经济较为发达的国度都统一运用二级生物处置技术，但是该治理技术会消耗大量能源，运转的成本很高，所需的基本投资额也巨大[6]。每年，美国都因二级生物处置技术需耗费能源费用逾越10亿美元，同时美国也在加大废液治理的研究力度，力争发展出能够符合当前工业化发展要求的先进治理方法，在较少投入的同时产生更大的效能[5]。有机废液处理程序的优化已经成为了各个国家深入研究的新课题。

1 污水汽化处理工艺流程

1.1 污水汽化处理工艺流程现状

在我国污水处理的工艺设备众多，目前常见的工艺流程有：传统的活性污泥治理工艺技术、AB工艺技术、水解-好氧工艺技术、氧化沟工艺技术、氧化塘等技术[7]。当前比较通用的污水汽化处理技术主要有离子交换法、吸附法、反渗透法、蒸发结晶法等四种方式方法[8]。污水在净化时可以采用汽化结晶法处理，这种方法是通过蒸发浓缩，致使污水中的盐离子浓度处于饱和状态，形成晶核从而析出，通过过滤等方法实现固液分离，从而获得固态结晶体[9-10]。废液可通过数次的蒸发浓缩，进而达到环境治理的要求。

2010年，针对SAGD采出水技术中蒸汽产生过程中出现的技术问题，孙绳昆[11]借鉴加拿大SAGD开采技术，在辽河油田曙一区开展了降膜蒸发法处理超铜油采出水的先导试验研究。用于做实验的有机废液经过了重力沉降以及浮选处理的技术，同时加入了相应剂量的化学物质处理之后，用于蒸发设备的供水。因为实验时规模不大，因此只需要采用较小的蒸汽锅炉便能满足实验要求的热源，而不需要采用规模较大的蒸汽压缩机。经过多次试验，相关实验人员发现：降膜蒸发管的结垢水平极低，内壁上只出现了很少的难溶物质；同时在进料水中加入苛性钠这种物质，明显极大的改变了蒸发管装置内的结垢程度。

2012年，邹龙生等[12]人进行了竖管降膜蒸发器处理稠油污水的试验研究。将混合池中的桐油废液添加适当剂量的pH调节剂、阻垢剂和消泡剂后，用泵送到蒸发器内进行再处理。实验结果证明：传热系数与传热温差、有机废液蒸发的负荷、循环线的速率等因素呈反向变化关系；同时，油含量指标不满足要求，除此之外其余的物质指标都能够符合注汽锅炉用水的条件。因此，只需对蒸馏水进行去油处理就可以用作锅炉用水。也证明热回收系统对于有机废液处理具备良好的应用价值。

2018年，赵松等[13]人对哈得四联合站污水蒸发装置蒸发池长时间高液位运作以及外表浮油对四周环境造成损害的难题，对污水蒸发装置运转模式进行了全面的升级处理，装置各方面的性能也有了很大的提升；根据HSE标准化站队建立，提高废液蒸发体系的利用效率并建立高质量的废液处理体系，进而完成废液排放的高效利用目的。

1.2 污水汽化处理工艺流程存在的问题

1）有机废液的处理方式方法有些过时，已经无法满足当前大规模生产要求。2）有机废液处理技术需要大量的专业研究团队以及专业设施，这些的缺失导致处理工艺改善滞后。

2 污水汽化处理的工作原理及常见问题的预防

2.1 污水汽化处理装置工作原理及技术特点

图1 污水汽化处理工艺流程图

污水汽化处理装置被数个蒸发器联结形成的换热装置，图1是有预热系统的多效蒸发顺流技术流程图，现将从原料水、加热蒸汽以及不凝气三侧的操作流程以及运作的基本原理进行介绍。

原料水侧：首先，有机废液是储存在原料水储存罐中的，然后经过原料水泵P1再被运到末效二次蒸汽冷凝装置，由冷凝装置首先加热，然后其中一些会被当做凝结水放出，剩下的则作为装置进料水依次经过预热装置，然后进入首效蒸发装置喷淋管，喷淋管将原料液均匀喷淋在顶排换热管上，最后以薄膜的形式依次向下流动。

蒸汽侧：加热后的蒸汽先进入首效蒸发器的部分，通过与管外污水的换热而凝结水为淡水，管外污水蒸发产生的二次蒸汽首先经过预热器对原料水进行加热，之后作为下个加热蒸汽与该效产生的浓缩液重复换热。首效蒸汽凝结水返回锅炉作为锅炉给水，其余各效凝结水回收到淡水储罐内。

不凝气侧：在淡水缓存罐、各效蒸发器的蒸发和末效二次蒸汽冷凝器的汽侧，通过真空管线与其空泵相连，因装置运转需要在一定的真空度下进行，因此，需将装置内的不凝气体放出。

2.2 污水汽化处理工程运行过程中存在的问题

由于污水中含有大量的盐，尤其是在蒸发过后会形成高浓度的盐溶液，进行多次蒸发后再浓缩，会出现晶体。晶体越积累越多，就会附着在换热管的内壁，进而形结垢。结垢会对设备造成极大的损害，无论是对换热器的运行效率或是对换热管的有效运行，都会引起换热管淤塞，进而不可逆的影响设备的有效运转。浓盐废液的组分复杂，含有多种物质，如：钙离子、镁离子以及硫酸根离子和硅酸盐等诸多化学成分，上述各种物质在经过设备处理之后，浓度会逐渐增加，进而产生化合物，诸如硫酸钙、碳酸钙、硅酸盐等不易溶解的物质，从而结垢。需要用酸洗以除去垢，但酸洗又会对装置造成侵蚀，最终影响设备的使用寿命。

2.3 相关问题的预防措施

1）晶种法。本方法是利用晶种会对饱和的盐溶液产生亲和作用，从而使得废液中硫酸钙的过饱和度有所下降，废液中的饱和盐离子会首先和晶体结合，从而减少在加热管壁上的附着，晶种通常会选用硫酸钙或氯化钙。

2） 加阻垢剂法。一些阻垢剂的有效使用，可以特定的螯合成一些金属离子，因为污水中存在诸多的结垢金属离子，阻垢剂的加入可以有效减少这些结垢离子与碳酸根、硫酸根的结合。

3）加酸法。由于在污水中的结垢离子多为钙、镁，可碳酸或碳酸氢根结合而结垢，通过加酸，将pH降到5以下，从而除去污水中的碳酸或碳酸氢根，最终起到防止结垢的作用。

3 结论

前人对于污水汽化处理已经有了较多的研究，一部分的研究通过对装置进行改进，虽然解决了诸如盐度增高问题，然而，由于废液组成部分的繁杂特性，应该对多效蒸发设备在各个方面都进行不断地提升。因此本文主要对污水汽化处理的相关研究进展进行了概述，通过对废液汽化处置的技术进行介绍，并对常见问题提出相应的预防措施，以期为后续污水汽化装置的优化提供相关的理论支撑。