鲁丽敏，卢建国

（内蒙古亿利化学工业有限公司生产部，内蒙古 鄂尔多斯 014300）

污水处理蒸发系统运行总结

鲁丽敏，卢建国

（内蒙古亿利化学工业有限公司生产部，内蒙古 鄂尔多斯 014300）

介绍了采用降膜式蒸发技术将浓水进一步浓缩的工艺原理以及蒸发装置开车后的运行状况、环保效益分析。

蒸发；环保效益

内蒙古亿利化学工业有限公司现有50万t/a聚氯乙烯和37万t/a烧碱生产能力。污水处理装置包括一套生化污水处理系统和一套污水深度处理系统。采用化学氧化还原、混凝凝集、生物水解酸化、好氧生化法的处理工艺。经过生化处理后的废水再进行深度处理。未受化学污染的生产清净下水和经过生化处理的污水进入污水深度处理系统处理后，成为高标准的产品水，回用于化工脱盐水、化工循环水和发电水化装置。生化污水处理系统的设计处理水量为最大日处理能力17 570 m3/d，生化污水处理系统出水水质达到《烧碱、聚氯乙烯工业水污染物排放标准》（GB15581-95）和 《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的一级标准。污水深度处理系统的设计处理水量为最大处理能力13 920 m3/d。

生化污水处理岗位是处理公司所产生的工业及生活污水。污水中的大量有机物及少量的有毒有害的物质，通过生化处理工艺使水中的物质成为无毒无害的稳定的化合物及微生物生长繁殖的养料。处理后的污水全部回到污水深度处理系统。污水深度处理是处理公司所产生的工业废水及经过生化处理的污水。经过处理后的产品水回用于脱盐水、循环水和水化装置。产生的浓水外排。

为适应国家环保政策要求，实现污水零排放，该公司蒸发系统技改项目由美国GE公司设计，采用降膜式蒸发原理于2015年4月开工建设，2015年12月31日投入运行，经过一段时期的运行，目前生产平稳，各项指标正常，新建蒸发系统最大处理能力170 m3/h，达到了预期目的。

1　蒸发工艺介绍

1.1蒸发原理[1]

1.1.1降膜式蒸发器工作原理

降膜式蒸发器贮水箱中的浓水持续循环地被泵送至顶部的导热管，通过盐水分布器分流，流入了每根管子，然后在管内壁形成了一层薄膜，一部分薄膜会被蒸发。分布器能够保证管子内部充分地湿润而最大程度减少结垢。由于压缩蒸汽的热力循环，压缩蒸汽进入垂直管子的壁外。由于压缩蒸汽和盐水膜的温度差，压缩蒸汽把一部分热量传递给了往下降的盐水，压缩蒸汽释放热量时，在换热管外壁上冷凝成蒸馏水。这股蒸馏水会在底部聚集，然后通过处理液体和蒸汽的管道流入储存罐待用。一小股来自储存罐的蒸馏水使蒸发容器保持一定的正压力。蒸馏水通过换热器把热量传递给了流入的废水。蒸馏水然后被输送到化工脱盐、水化再回用。

1.1.2晶种悬液阻垢原理

为了避免在蒸发器里的结垢现象，在蒸发器首次启动前，需要在水体里添加硫酸钙作为“晶种”。这些可以在浓水中循环的固体作为晶核，使高含盐浓缩废水中的硫酸钙结晶增长。然后那些变大的颗粒可以通过循环泵的机械搅拌打碎，从而给系统提供新的“晶种”来源，这是一个自动完成的过程。晶种只需要在蒸发器调试启动时投加，系统运行后就不需要再加入任何“种子”。

由于水在管子里通过盐水膜的形式蒸发出来，剩余的盐水膜过度饱和之后，硫酸钙，磷酸钙，氟化钙，硅和另外一些混合物开始沉淀。沉淀的物质促使了晶体在原有晶种上的成长，而不是在新的结晶核上成长，因为这可能会在导热管表面沉积下来。硅和另外一些晶体则会自动吸附在硫酸钙的晶体上。这样的防止结垢机制叫做选择性结晶，能很好的保证传热表面干净。

1.2蒸发系统工艺流程

污水蒸发系统处理的水来自于污水深度处理系统产生的反渗透浓水及经过预处理和中和后的含汞废水的混合水。

1.2.1进水预处理系统

反渗透浓水被收集到反渗透浓水箱，在此处浓水会被计量流量并在均衡水罐中和后的含汞废水混合。在均衡水罐中投加盐酸，完成混合液初始降低pH的工作。然后进水被泵送至蒸发器给水罐，在此处pH被盐酸进一步调节。pH调整后的进水被蒸发器给水泵连续泵送至脱气塔，中途原水经过蒸馏水换热器和蒸汽换热器，在原水进入蒸发器盐水槽前，脱气塔把原水中的不凝气体脱除。另外，蒸发器给水箱中还投加了阻垢剂用来最大限度降低碳酸钙在蒸馏水换热器、蒸汽换热器和脱气塔中结垢的风险。同时向蒸发器进水罐中投加阻垢剂以降低罐体内的碳酸钙结垢倾向。

1.2.2进水换热系统

这股酸化水从蒸发器进水罐被泵输送出来，经过蒸馏水换热器进入蒸汽换热器，并在此被进一步加热。

1.2.3脱气系统

经过加热的废水此时已经接近沸点，通过除氧器顶部的喷嘴均匀布洒到除氧器填料表面。逆向流动的蒸汽接触到跌落的进水并对其中的不凝气体进行脱除。脱除的气体和蒸汽放空到大气中。进水在除氧器的底部汇集，并在此处监测pH值，对进入到除氧器内的进水进一步加酸调节。

1.2.4循环系统

脱除气体后的进水被二次给水泵提升进入蒸发器盐水槽，在盐水槽内和循环悬液混合。浓缩后的晶种悬液被循环泵从蒸发器盐水槽提升至蒸发器顶部的管箱。

1.2.5蒸发系统

当循环盐水进入管箱后，所有盐水通过一个盐水过滤器，其作用是在盐水被布水器分配之前清除掉大的固体颗粒。在管箱内，浓盐水被布水器分成薄膜的形式进入换热管。管箱内被清理出来的大的固体颗粒则从一个旁通通道被直接送回到盐水槽。当盐水薄膜顺着换热管向下流的时候，盐水被换热管外部的蒸汽加热。水被蒸发且带着被浓缩后的晶种悬液流到蒸发器盐水槽中。水汽（蒸汽）和浓缩后的盐水进入盐水槽，然后蒸汽升腾至沸水上部的空间（蒸汽腔）。

1.2.6蒸汽压缩系统

经过除雾器后，进入蒸汽压缩机，在蒸汽进入压缩机之前，除雾器除去了所有水滴和其夹带的固体颗粒。蒸汽压缩机提高了循环沸腾盐水上方的二次蒸汽的饱和温度。压缩后的二次蒸汽被送至冷凝器壳程，在壳程二次蒸汽用它的潜热加热了管程内下落的盐水薄膜。当二次蒸汽失去潜热后，在换热管壁壳程凝结成水滴，然后顺管壁流至蒸馏水罐。蒸馏水被从蒸馏水罐用泵输送至最终用水点，期间蒸馏水经过蒸馏水换热器。

1.2.7晶种循环系统

当蒸发器内的固体颗粒浓度上升时，起沉淀作用的晶体开始形成。为防止新形成的晶体在换热管壁上结垢，将硫酸钙作为“晶种”投加进去，晶种成为一种可以选择的粘附体。

相比较金属表面来说，新形成的盐晶会优先附着在晶种上。为了使新形成的晶体有一个可以吸附的表面，在循环盐水中一定比浓度的硫酸钙是必须的。设计水质成分中形成的硫酸钙并不足以防止结垢，所以需提供一个盐种循环系统。盐种循环系统包括一台盐种循环泵和一台悬液分离器。悬液分离器是一个导水锥分离器，用来从盐水保留盐种（悬浮固体）。

1.2.8废水系统

通过从盐水浓缩器排出两股独立的废水流，调节循环盐水淤浆溶解固体总量（TDS）和悬浮固体总量（TSS），使其不超出设计范围。

随着进水的浓缩过程，进水中的钙和硫酸铁作为硫酸钙从溶液中沉淀析出而且与盐水中的硫酸钙晶体结合在一起。沉淀析出的硫酸钙被称作“悬浮固体”。储水槽中未析出的其他盐分被称作 “溶解固体”。蒸发器储水槽盐水是悬浮固体和溶解固体的组合，被称作“固体总量”。

总固体含量（TS）约等于总悬浮固体含量（TSS）与总溶解固体含量（TDS）之和。

浓缩后的固体重新回到蒸发器循环管内，同时带有少部分悬浮固体的溢流会成比例地分别流到蒸发器循环管和浓水箱内。循环盐水中的总溶解固体（TDS）可以由流到浓水罐内的带有低浓度悬浮固体的盐水排放量控制。

1.2.9加药系统

1.2.9.1消泡剂添加系统

消泡剂添加系统包括消泡剂搬运箱和3台消泡剂泵。消泡剂泵系统用于在恒定流率下为盐水浓缩池添加消泡剂或者用液塞泵减少泡沫事件。

1.2.9.2碱添加系统

如果酸碱值降至操作手册规定的容许范围以下，则操作工可用盐水浓缩器手动向盐水浓缩池添加碱。具体流程见图1。

图1　污水处理蒸发系统工艺流程简图

1.3蒸发工艺指标控制情况

1.3.1蒸发器进水流量165 m3/h

脱气塔压力：3.75 kPa（g）；

蒸发器压缩机出口压力：138.5 kPa（g）；

蒸发器压缩机出口温度：165℃。

1.3.2蒸发量的调整

以5%增量缓慢打开蒸气压缩机入口导叶直到达到预期生产能力。等待30 min或者直到两次增量之间的运行稳定下来。当根据运行数据确定了在蒸气压缩机入口流量变化之后系统稳定需要多长时间，则可以更快速度增加系统负荷。

以5%增量缓慢关闭蒸气压缩机入口导叶HIC-1311直到达到预期生产能力。等待30 min或者直到两次增量之间的运行稳定下来。当根据运行数据确定了在蒸气压缩机入口流量变化之后系统稳定需要多长时间，则可以更快速度降低系统负荷。

1.3.3废水量的调节

下表列出了运行溶解固体总量（TDS）和悬浮固体总量（TSS）浓度。这些特定值选择用于保证设计进水的无故障运行。

表1　运行溶解固体总量（TDS）和悬浮固体总量（TSS）浓度　mg/L

1.4控制系统

系统的自动控制是通过DCS完成操作控制、运行参数控制、设备切换控制及系统自诊断、报警保护等功能。控制系统具有完善的联锁报警功能。与系统安全运行有关的参数均设置报警联锁功能，其上下限值可根据实际工况需要进行在线调整。所有储罐配套有就地磁翻板液位计，具有液位就地显示功能，又能输出高、低位开关量信号。根据系统工艺要求设置必要就地测量仪表。所有控制仪表和设备具有高可用性、稳定性、可操性和可维护性，并满足控制要求。电气控制系统控制带就地控制柜及电磁阀箱进行控制，所有控制信号送至控制室以实现整个系统在控制室进行集中控制。电源控制柜带有全套电气、控制保护元件信号电缆。电控柜适应于远方程控和就地控制的要求。电控柜防护等级户内为IP32，户外为IP55。系统所有气动、电动、调节阀门及其驱动装置均要求进口。所有自动阀门均带有可靠的位置开关（信号反馈装置），各自动阀门配置相应执行机构并根据需要配带定位器。

系统配备最适当的仪表完成系统的自动控制，当系统处于自动状态时，可实现无人值守。当操作进入故障保护状态时，系统自动进入安全重启模式。此外，控制系统能够对仪器进行保护、显示操作参数以及在超出设计规格或者故障情况下自动报警。

2　蒸发系统运行情况及环保效益分析

2.1蒸发系统运行情况

具体蒸发系统运行数据见表2。

蒸发系统验收时的性能保证值如下。

（1）蒸发器处理水量：165.45 m3/h；

（2）蒸发器浓水量：20.5 m3/h（蒸发器进水量为165.45 m3/h）；

（3）蒸发器蒸馏水水质：总固含量小于等于10×10-6（不含挥发物）；

（4）系统电耗，在系统性能测试期间，零排放系统的平均用电负荷小于等于6 600 kW。

通过上述数据分析，可认定目前蒸发系统达到设计要求。

2.2蒸发系统环保效益分析

新增的蒸发系统通过几个月的运行可以明显看出：该系统能有效、经济、安全地将浓水进一步增浓，能完全处理满负荷下全部前工序的浓水，各项指标可满足国家环保要求，符合国家环保政策。

表2　蒸发系统运行数据

3　结论

降膜式蒸发工艺技术较为成熟，目前已成为世界上应用最多、最有成效的一种盐水增浓技术，能有效、经济、安全增浓，符合国家环保要求。

［1］梁林．处理高浓含盐废水的机械蒸汽再压缩系统设计与性能研究．南京航空航天大学出版社，2013，60．

Operation summary of the power plant denitrification system

LU Li-min LU Jian-guo
（Inner Mongolia Elion Chemical Industry Co.,Ltd.,Ordos 014300，China）

This paper introduces the technological principle of further concentration of concentrated water by falling film evaporation technology.Analysis on the operating condition and environmental benefit of the evaporation plant.

denitration；environmental benefits.

TQ085

B

1009－1785(2016)11-0034-03

2016-10-14