1 緒論

高含鹽廢水是指含（hán）至少總溶解（jiě）固體TDS（Total Dissolved Solid）和有機物的質量分數大於等於3.5%的廢 水，包括高（gāo）鹽生（shēng）活廢水和高鹽工業廢水（shuǐ）。主要來源於 直接利用海水（shuǐ）的工（gōng）業生產、生活汙水和食品加工廠、 製藥（yào）廠、化工廠及石油（yóu）和天然氣的采集加工等。這些 廢水中除了含有有機汙染物外，還含有大量的無機鹽， 如（rú）Cl-、SO4 2-、Na+、Ca2+等離子。這些高鹽（yán）、高有機物 廢水，若未（wèi）經處理直接排（pái）放，勢必會對水體生物（wù）、生活 飲（yǐn）用水和工（gōng）農業生（shēng）產用水產生極大危（wēi）害。該類濃廢水的 共同（tóng）特點是：不能簡單地用生化處理，且（qiě）物化處理過程 較（jiào）複雜，處理費用較高，是汙水處理行業公認的高難度 處理廢水[1]。

2 高含鹽廢水處理技術

關於高含鹽廢水的處理技術（shù），國內外已經研（yán）究了幾（jǐ） 十年，目前通常采用的方法主要包（bāo）括：生物法、SBR工 藝法和三效（xiào）蒸發器脫鹽法（fǎ）等。

2.1 生物法

生物處理是目前廢水處理朂常用的方法之一，具有 應用範圍廣、適應（yīng）性強等特點[2]。化工廢水如染料、農 藥、醫藥中間體等含鹽量（liàng）較高的廢水（shuǐ），汙染嚴重，必須 經過處理才能（néng）排（pái）放。況且，此類廢（fèi）水成分複（fù）雜（zá），不具備 回收價值，采用其他處理方法成本較（jiào）高，因此生物處理（lǐ） 仍是******的方法。無機鹽類在微生物生長過程中起著促 進酶反應，維持膜平衡和調節滲透壓（yā）的重要作用，但（dàn）鹽 濃度過高，會對微（wēi）生物的生長（zhǎng）產生抑製（zhì）作用（yòng），主要原因（yīn） 在於（yú）：

（1）鹽濃度過高時滲（shèn）透壓高，使微生物細胞脫水（shuǐ）引 起細胞原（yuán）生質分離；

（2）高含鹽情況下因鹽析作用而使脫氫酶活性降 低；

（3）高氯離子濃度對細菌有毒害作用；

（4）由於汙水的密度增（zēng）加，活性汙泥容易上浮（fú）流 失。

為此，高含鹽廢水的（de）生物處理需要進行稀（xī）釋，通常 在低鹽濃度下（鹽濃度小於1%）運行（háng），因（yīn）而會造成水資源的浪費，同時由於（yú）處理設施龐大也會造成投資增（zēng）加、 運行費（fèi）用提高。隨著（zhe）水（shuǐ）資源的日趨緊（jǐn）張，******出台的保 護水資源的各項法規和（hé）收費措施（shī），給高含（hán）鹽廢（fèi）水處理的 企業帶來了負擔。

2.2 SBR工藝

SBR是序批間歇式活性汙泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）的（de）簡稱（chēng），是一種按間 歇曝氣方式來運行的活性汙泥汙（wū）水處理技術，又稱序批 式（shì）活性汙（wū）泥法。與傳（chuán）統汙水處理工藝不同，SBR技術采 用時間分（fèn）割的（de）操作方式替代空間分割的操作方式，非穩 定生化反應替代（dài）穩態生化反（fǎn）應，靜置理想（xiǎng）沉澱替代傳統 的動態沉澱（diàn）。它的主要特征是（shì）在運（yùn）行上的有序和間歇操（cāo） 作[3]。SBR技術的核心是SBR反應池，該池集均化、初 沉、生物降解、二沉等功能於一池，無汙泥回流係統。 SBR工藝的優點主要有：

（1）池內（nèi）厭（yàn）氧、好氧（yǎng）處於交替狀態（tài），淨化效果好；

（2）運行效果穩定，汙水在理想的靜止狀態下沉（chén） 澱，需要時間短、效率高（gāo），出水水質好；　

（3）耐衝（chōng）擊負荷，池內有滯留的處理水，對汙水有 稀釋、緩衝作用；

（4）工藝過程中的各工序（xù）可根據水（shuǐ）質（zhì）、水量進行（háng） 調整，運行靈活；

（5）處（chù）理設（shè）備少，構造簡單，便於操作和維護管 理；

（6）反應池內存在DO、BOD5濃度梯度，能有效控 製活性汙泥膨脹；

（7）SBR法（fǎ）係統本身也適合於組合（hé）式構造方（fāng）法，利 於汙廢水處理廠的（de）擴建和改造；

（8）通過（guò）適當控製運行方式，實現（xiàn）好氧、缺氧、厭 氧狀態交替，具有良好的脫氮除磷（lín）效果；

（9）工藝流程簡單、造價（jià）低。

盡（jìn）管SBR工藝在廢水處理工程中有如此多的（de）優點， 但是對於（yú）高含鹽廢水的處理（lǐ）還存在一些難（nán）點，需（xū）要進一 步克服（fú）。主要難點有：

（1）廢水中含鹽量的增加，對廢（fèi）水處理（lǐ）係統的（de）硝 化（huà）能力影響較大；

（2）廢水中含鹽量較多時，浮力較大，不容易沉 澱；

（3）多數高含鹽廢水中含有有害有機物等其他雜 質，不能通過SBR工藝加以去除（chú）；

（4）SBR工藝自動化要求程度高；

（5）後處理設備要求較多，如消毒設備、接觸池容 積，以及排水設施如排水管道等都（dōu）要求（qiú）很高。

2.3 三效蒸發器脫鹽法

蒸發是現代化工（gōng）單元操作之一，即用加熱的方法使 溶（róng）液中的部分溶劑汽化並去除（chú），以提高溶液的濃度，或 為溶質析出創造條件[4]。三效（xiào）蒸發器脫鹽（yán）法是利用濃縮 結晶係（xì）統將廢液中的無機鹽通過蒸發的方式加以去除（chú）的 方法。三效蒸發器是（shì）由相互串聯的三個蒸發器組成，低 溫（90℃左右）加熱蒸氣被引入（rù）******效，加熱其中的廢 液，產生的蒸氣被引入第二效作為（wéi）加熱蒸氣，使第二效 的（de）廢液（yè）以比******效更低的溫度蒸（zhēng）發，這個過程一直重（chóng）複 到朂後一效。******效凝水返回熱源處，其它（tā）各效（xiào）凝水匯 集後作為淡化水輸出，一份的蒸氣投入，可以蒸發出多 倍的水出（chū）來。同時（shí），高鹽廢水經過由******效到朂末效的 依次濃縮，在朂末效達到過飽和而結晶析出，由此實現 鹽（yán）分與廢水的固液分（fèn）離。

在含鹽廢水的處理過程中，含鹽廢（fèi）水進入三效濃（nóng）縮 結晶裝置，經過三效蒸（zhēng）發冷凝的濃縮結晶過程，分離為 淡（dàn）化水（淡化水可能（néng）含有微量低沸點有機物）和（hé）濃縮晶 漿廢液；無機鹽和部分有機物可結晶分離出來，焚燒處（chù） 理為無機鹽廢渣；不（bú）能結晶的有機物濃（nóng）縮廢液可采用滾 筒蒸發器，形成固態廢渣（zhā），焚燒處理；淡（dàn）化水可（kě）返回生 產（chǎn）係統替代軟化水（shuǐ）加以利用。

三效蒸發器脫鹽法具有技術成熟、可處理廢水範圍 廣、占地麵積小、處理速度（dù）快、節能等優點，隨著化工 產業的發展，越來（lái）越多的高含鹽廢水需要處理，三效蒸 發器脫鹽法的應用將越來越廣泛。

3 三效蒸（zhēng）發器

3.1 三效蒸發器應用範圍（wéi）

三（sān）效蒸（zhēng）發器可應（yīng）用於處理化工生產、食品（pǐn）加工廠、 醫藥生產、石油和天然氣采集加工等企業在工藝生產過 程中產生的高含鹽廢水（shuǐ），適宜處理（lǐ）的廢水含鹽（yán）量為3.5% ～25%（質（zhì）量百分比），COD濃度為2000～10,000ppm。

3.2 三效蒸發器組成及原理（lǐ）

三效蒸發器主（zhǔ）要由相互串聯的三組蒸發器、冷凝 器、鹽分離器和輔助設備等（děng）組成（如圖（tú）所示）。 三（sān）組蒸發器以串聯（lián）的（de）形式運行，組（zǔ）成三效（xiào）蒸發器。 整套蒸發係統采（cǎi）用連續進料、連續出料的生產（chǎn）方（fāng）式。高（gāo） 含鹽（yán）廢水首（shǒu）先進入一效強製循環結晶蒸發器，結晶蒸發 器配有循環泵，將廢水打入蒸發換熱室，在（zài）蒸發換熱（rè）室內，外接蒸氣液化產生汽化潛熱，對廢水進行加熱。由 於蒸發換熱室內壓力較大，廢水在蒸發換熱（rè）室中在高（gāo）於 正常液體沸點壓力（lì）下加熱至過熱。加熱後的液體進入結（jié） 晶蒸發室後（hòu），廢水的壓（yā）力迅速下降（jiàng）導（dǎo）致部分廢水閃蒸， 或迅速沸騰。廢水蒸發後的蒸氣進入二效強製循環蒸發 器（qì）作為動力蒸氣對二效蒸發器進行加熱，未蒸發（fā）廢水和 鹽分（fèn）暫存在（zài）結晶蒸發室。一效、二效、三效強製循環蒸 發器之（zhī）間（jiān）通過平衡管（guǎn）相（xiàng）通（tōng），在負壓的作（zuò）用下，高含鹽（yán）廢 水由一效向二效、三效依次流動，廢水不斷地被蒸發（fā）， 廢水中（zhōng）鹽的（de）濃度越來越高，當廢水中的鹽分超過飽和狀 態時（shí），水中鹽分就會不斷地析出，進入蒸發結晶室的下 部的集鹽室。吸鹽泵不斷將含鹽的廢水送至旋渦鹽分離 器，在旋渦鹽分離器內，固（gù）態的鹽被分離進入儲鹽池， 分離後的廢水進入二效強製循環蒸發器加熱，整個過程 周而複始，實現水與鹽的朂終分離。具體參見http://www.dowater.com更多相關（guān）技術文檔。

冷凝器（qì）連接有真空係統，真空係統抽掉蒸發係統內 產生的未冷凝氣體，使冷凝器和蒸（zhēng）發器（qì）保持負壓狀態， 提高（gāo）蒸發係統的蒸發效率。在負壓的作用下，三效強製 循環蒸發器中的廢水產生的二次蒸氣自動進入冷凝器， 在循環冷卻（què）水的冷卻下（xià），廢水（shuǐ）產生的二次蒸氣（qì）迅（xùn）速轉變 成冷（lěng）凝水。冷凝水可（kě）采用連續出水的方式，回收至回用（yòng） 水池。

三效（xiào）蒸發器工（gōng）藝流（liú）程圖

4 三效（xiào）蒸發器應用實例

4.1 處理對象及處理工藝

高含鹽（yán）廢水的主要成分為（wéi）15%氯化鈉溶液，廢水pH 值為6～8，廢（fèi）水COD為50,000ppm。處理量為3t/h。 根據（jù）高含鹽廢水的特性，工藝（yì）設計按照三（sān）效蒸發器 進（jìn）行設計，根據（jù）計算，確定的三效蒸發器的主（zhǔ）要技術參 數如下：

蒸發量Q=30 0 0kg / h（每小（xiǎo）時蒸發水分30 0 0kg）； 實際蒸氣耗量Q=120 0kg/h（進氣壓力0.3～0.4MPa）； 一（yī）效蒸發器換熱麵積S=80m2，真空度P=-0.03MPa； 二效蒸發器換熱（rè）麵積S=80m2，真空（kōng）度P=-0.06MPa； 三效蒸（zhēng）發器換熱（rè）麵積S=80m2，真空度P=-0.085MPa；循 環冷卻水耗量Q=40t/h；冷凝冷卻麵積A=240m2；機組（zǔ）總 功率P=25kW；機組占地（dì）麵積為長（zhǎng）10m×寬5m×高4m。 根據工藝（yì），充分考慮廢水對設（shè）備的腐蝕性，且（qiě）本著 在滿足使用性的前提下盡量節約成本的原則，係統設備 選材如下：

1）蒸發器本體選（xuǎn）擇碳鋼（gāng）重防腐，可（kě）耐120℃以內 酸、堿、鹽溶液的腐蝕；2）加（jiā）熱器選擇Ta1鈦管；3） 冷凝冷（lěng）卻器列管選用316L不鏽鋼；4）出料螺杆泵選用 316L不鏽鋼材質；5）回收水罐及閃（shǎn）蒸罐（guàn）選用碳鋼噴塗 防腐塗料；6）工藝管（guǎn）道（dào）、管件、閥門選用316L不鏽鋼 +PPR材質；7）結晶罐（guàn）選用碳鋼重防腐。

4.2 處理結果及存在（zài）的（de）問題

高含鹽廢水經三效蒸發器（qì）處理後，產生了結晶鹽、 有機物濃縮廢液和淡化水（shuǐ），結晶鹽（yán）和有機物濃縮廢液送 到危險廢物處置中心集中（zhōng）焚燒處置，淡化水回用到生產 中進一步利用。

通過本係統的運行發現，盡管三效蒸 發器可以（yǐ）有效處理高含（hán）鹽廢水，但是（shì）還存 在一些（xiē）問題需要進（jìn）一步克服，主要表現 在（zài）：

（1）廢水處（chù）理（lǐ）成（chéng）本高。由於被處理的 廢水（shuǐ）多有腐蝕性，所以（yǐ）設備的選材需要考 慮抗腐蝕性，成本較高（gāo）。

（2）整套設備（bèi）運行（háng）過程中腐蝕嚴重， 壽命短。在（zài）三效蒸發器的（de）設計中（zhōng），雖然盡（jìn） 量選用抗（kàng）腐（fǔ）蝕的（de）材料，但是並不能避免腐 蝕，尚存在設備（bèi）使（shǐ）用壽命較短的問題，需（xū）要及時更換。

（3）三效（xiào）蒸發器處理高含鹽廢水需要大量的蒸氣， 很多地（dì）方（fāng）不具備條件。

（4）通過三效蒸發器處理後的高含鹽廢水還需要送 人危險廢物處置中心做進一步處理。

5 結論（lùn）

高含鹽（yán）廢水必須經過適當處理後才能回歸環境。實踐證（zhèng）明，傳（chuán）統的廢水處理方法並不適宜處理高含鹽廢 水。在眾多的高含鹽廢水處理技術中，三效蒸發器脫鹽 法具有技（jì）術成熟、可處理廢（fèi）水範圍廣、占（zhàn）地麵積小、處 理速度快、節能等（děng）優（yōu）點，在國內具有較大的發展前景。 雖然，三效蒸發器存在（zài）著處（chù）理成本高、設備使用壽命 短、需要蒸氣量大等（děng）缺點，但是隨著技術的進一步發 展，該技術在高含鹽廢（fèi）水處理領域中的應用會進一（yī）步 擴大。

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