高盐有机农药废水处理蒸发技术

农药废水是一种难治理的高盐度有机废水，其废水中盐度和COD高达几万甚至几十万mg/L以上。高盐有机废水处理主要分为非生物法和生物法，其中前者应用广泛，主要包括蒸发、膜分离等技术。膜分离使用条件苛刻、投资和运行成本高，当前蒸发技术使用普遍，其过程是指在加热过程中，溶液中部分溶剂汽化，得到含有不挥发性溶质的剩余浓缩溶液的过程，其特点是能将无机盐与水分分离得比较彻底，缺点有能耗大、运行成本高、易结垢堵塞等，所以必须考虑高效节能等问题，而多效蒸发(MED)和机械蒸汽再压缩蒸发(MVＲ)是推荐的高效节能技术。MED是将多个蒸发器串联起来，用前一个蒸发器的二次蒸汽作为下一个蒸发器的加热蒸汽，下一个蒸发器的加热室便是前一个蒸发器的冷凝器。优点是多次利用二次蒸汽的汽化和冷凝，可以显著减少新鲜蒸汽消耗量。在化工生产、食品加工厂、医药生产、石油和天然气采集加工等企业的高盐度(含盐量为3．5%～25%)高浓度(COD浓度为2000mg/L～300000mg/L)废水处理广泛应用。理论上MED若第一效为沸点进料，忽略热损失和温差损失等因素，则生蒸汽消耗量与蒸发量的比单效、双效、三效分别为为1、0．5、0．3。但应用中有损失，实际消耗蒸汽与蒸发效数之比为:单效1．10，双效0．57，三效0．4，四效0．3，五效0．27。MVＲ是料液经蒸发器蒸发产生二次蒸汽，经分离器分离，再经压缩机压缩，提高压力、升高温度、增加热焓后作为加热蒸汽循环使用，优点是减少蒸发浓缩过程对外界能源需求，主要消耗电能，节省了蒸汽和冷却水的能源消耗。本研究的目的是比较MED和MVＲ处理农药废水的差异，重点分析盐度和COD去除率和单位废水能耗等指标，为高盐有机废水的工业化高效节能设备应用提供指导和借鉴作用。

1、实验部分

1．1 废水水质

农药废水来自某农药生产废水，盐度分别为66000μs/cm、66800μs/cm、56000μs/cm、58000μs/cm和91210μs/cm，平均为68018μs/cm；COD分别为71668mg/L、76564mg/L、66264mg/L、48480mg/L、71856mg/L，平均为66966mg/L。

1．2 主要设备

MED为三效蒸发设备，含预热器20m2、蒸发器(一效、二效、三效)3台、结晶罐6m3、循环泵11KW、采盐泵3KW、真空机组500m3/h、仪表等。MVＲ运行体积20m2，装机400kw，含原料计量罐、进料泵、冷凝液预热器、真空预热器、蒸汽预热器、排料泵、加热器、循环泵、出料泵、压缩机、稀油站、结晶器、冷凝液泵、冷凝液罐、喷淋泵、真空泵、真空冷却器、喷淋冷却器、离心机、旋液分离器、晶浆罐、变频器。

1．3 实验方法

新鲜蒸汽压力为0．4～1MPa，蒸发实验平行进行5次，测量进出水水质计算去除率，盐度以电导率计算，有机物浓度以CODcr计算。能耗分析包括蒸汽、电等，折算为标煤。1kg饱和蒸汽(0．4～1MPa)折标煤0．145kgce，每kwh电折标煤0.404kgce。

2、结果和讨论

2．1 水质指标

由图1可知，MVＲ的盐度去除率5次实验分别为95．38%、94．76%、94．93%、91．53%和97．14%，平均为94．75%，与MED的盐度去除率(5次实验分别为97．27%、98．68%、94．93%、93.94%和98．68%)平均为97．24%相比，差异不显著(P＞0．05)。

由图2可知，MVＲ的COD去除率5次实验分别为89.32%、91．92%、90．01%、82．44%和83．59%，平均为87．46%，显著高于MED的COD去除率(5次实验分别为97．69%、98.37%、89．50%、95．54%和88．22%)平均为93．86%(P＜0.05)。

2．2 单位能耗

由图3可知MVＲ的单位废水能耗约为16．58kgce/m3，MED的为60．02kgce/m3，前者的单位废水能耗只有后者的27.6%，即MVＲ比MED节约能源约72．3%。

2．3 讨论

方健才报道，按3t/h的处理量去处理氯化铵废水时，每处理1t废水MVＲ折消耗18．45kgce，而采用三效蒸发器折消耗65．25kgce，四效蒸发器折消耗47．25kgce。MVＲ相对于三效蒸发器可节省69．45%的标准煤，相对于四效蒸发器节省60．72%的标准煤。高丽丽等在以15t/h氨基酸的蒸发浓缩工程实例为研究对象的实验中，将MVＲ和多效蒸发的能源消耗对比发现:使用MVＲ处理1t废水所消耗电等价热量10．53kgce，而同样使用三效蒸发处理时所耗蒸汽等价60．9kgce。相比于三效蒸发器而言，使用MVＲ蒸发可以节省85．7%的标准煤；叶正茂等在处理55t/h含100g/L的氯离子的硫酸铵废水时，在后端使用多效蒸发器和MVＲ比较其能耗，结果表示处理一吨水MVＲ消耗24．84kgce，三效和四效蒸发器分别消耗60．21kgce和49．71kgce，分别节省了58．74%和50%的标准煤。本研究结果表明，利用MVＲ蒸发技术处理高盐度有机农药废水可以节约标煤超过70%。

3、结论

MED和MVＲ都可以有效去除农药废水中的盐度和COD，其中MED和MVＲ对盐度的去除率差异不显著(P＞0．05)；但是针对COD，三效蒸发的去除效果显著高于MVＲ(P＜0．05)。与MED相比，MVＲ蒸发技术处理高盐度有机农药废水可以节约标煤超过70%。（来源：江苏蓝丰生物化工股份有限公司 环保部，徐州工程学院化学化工学院）