低温蒸发技术分类及工作原理

本文首先总结了低温蒸发技术分类及工作原理，然后系统阐述了低温蒸发技术在工业废液浓缩、达标排放与处理、废液资源化利用等方面的应用，最后对未来的技术发展方向和技术革新提出了建议。

1.1 低温蒸发技术

低温蒸发是指运行温度一般介于35～50 ℃的蒸发工艺。该技术主要处理多种污染废水、含油产品的水及粘着或结晶的流体，尤其是来自切削液废水、清洗废水、表面处理废水、高盐废水、高浓废水、探伤检测废水或其他生产过程用水等等。

1.2 低温蒸发技术基本原理

预热：本步骤为全自动，原水桶到中液位后，水泵运行产生真空，蒸发器自动进水，压缩机运行产生热量给蒸发罐内废水加热，在真空状态下，废水温度上升到30℃左右，废水开始蒸发，预热完成。

蒸发浓缩过程：蒸发温度设定为35-40℃，压缩机压缩冷媒产生热量，水分快速蒸发的同时，冷媒通过膨胀阀气化后吸收热量制冷，蒸气上升遇冷液液化进入储水罐，冷媒吸收了热量，通过压缩机压缩制热，给废水再加热。如果在蒸发的过程中有气泡上升，传感器检测到后，消泡剂自动加进去消泡，一个周期完成后，开始排出浓缩液（一个周期的时间可设定）。

浓缩液排出：一个蒸发周期完成后，压缩泵停止工作，浓缩液管路气动阀打开，蒸发罐加压，将浓缩液压入浓缩桶内。

▲低温热泵蒸发工作原理图

▲低温蒸汽结晶工作原理图

工业废液处理目前常用物理化学法、膜处理法、高温蒸馏、生化处理法、低温蒸发法等处理方法。低温蒸发系统优势是低温蒸发，不易产生水垢，工艺链非常短，设备操作简单，自动化程度高，浓缩效率更高，维护更为方便，在工业废液达标处理、废液浓缩、废液资源化、特种废液处理等方面得到很好的应用。

2.1 废液浓缩

(1)垃圾渗滤液浓缩

垃圾渗滤液是一种高浓度有机废液，具有COD浓度高、色度高、臭味大、处理难度大等特点。目前采用反渗透(RO)技术处理，仍会产生约占废液处理量20%～50%的高盐、高色度、高COD、难生物降解的RO浓缩液。浓缩液的处理一般采用回炉燃烧和回灌处理方法，但效果不明显、存在处理能耗高的问题。

基于目前垃圾渗滤液浓缩液常用膜浓缩过程存在的不足，通过真空低温蒸发的方法，对渗滤液浓缩液进行进一步浓缩处理，无机盐、易挥发物进入到蒸汽中，一些不易挥发污染物、重金属、固体杂质等物质留存在浓缩液中，浓缩液经过离心分离、压滤等措施进一步减量化处理，脱出液体返回到低温蒸发器前端进行循环蒸发，产生的冷凝液达标排放或回用。

对低温蒸发处理垃圾渗滤液进行了深入研宄，研究结果表明蒸发处理技术处理后水从渗滤液中分离，挥发性有机酸、氨和挥发性烃会随着蒸汽进入冷凝液，无机物、重金属和大部分有机物则会残存在剩余浓缩液中，冷凝液中COD、TDS 与 NH3-N含量均下降，蒸发处理工艺可把渗滤液浓缩到原体积2%～10%左右。

(2)危险废液浓缩

目前工业所产生的危险废液主要有机械加工废液、电镀废液、切削液、清洗废液、荧光废液等废液，其成分常含有《国家危险废物名录》明确规定的成分。目前主要采取方式是交由外委有处置资质的第三方企业处置，如果在外输之前使用低温蒸发的减量化处理后再外委处理，可以大大节省危险工业废液处置费用，也可以大大节约能耗。

低温蒸发技术用于危险废物废液的浓缩减量处理中，废液浓缩率达到75%,浓缩液中含杂浓度80%,废液中的污染物得到了很好的去除。

2.2 废液减量化及达标处理

(1)煤化工高含盐难降解有机废液

煤化工废液一般具有COD高、含盐量高、难降解和含毒性物质等特点，部分表面活性剂的特点是亲油性特别强，乳化分散能力强，性质稳定且不易降解。目前一般使用采用格栅、高密度澄清池和多介质过滤器进行除杂处理，利用离子交换装置和螯床树脂装置除去结垢离子，将水解酸化、活性炭、MBR膜生物反应器、臭氧催化氧化串联去除有机污染物，运行超滤和二级反渗透双膜法进行过滤和浓缩，浓缩的母液进行蒸发结晶产生混盐。蒸发系统采用的高温蒸发器串联蒸发，能耗较大，基于煤化工废液成分和反渗透浓缩母液特点，开发和使用低成本的深度处理技术至关重要。末端引入低温蒸发系统对母液进行结晶干化，可实现煤化工高盐废水零排放。

(2)油田废液处理

稠油废液具有含油量高、悬浮物高、矿化度高等特点，一般通过盘管加热办法进行油水分离，所需热量一般由锅炉供给，锅炉燃烧需要大量高品质的水源供给，加热到一定温度的水进入盘管进行换热，现场取水比较困难，一般采用蒸发工艺将油田废液蒸发处理为高品质锅炉给水，这样既实现了油田水的处理，还为锅炉提供了优质水源，形成一个良好的资源再循环、再利用模式。

用低温蒸发处理油气田污水站、高含盐高硬度稠油污水、高含硫气田废液处理。稠油废液处理后的二氧化硅浓度≤ 50 mg/L,油含量≤2.0 mg/L,蒸发得到的蒸馏水电导率只有17 μS/cm, 均满足对锅炉给水要求。含硫废液通过添加复合碱、混凝剂、絮凝剂进行软化，深度处理回用热采锅炉，通过合理规划结合其它水处理工艺实现零排放。另外，采用低温蒸发技术处理钻井过程产生的高含盐废液、废弃钻井液、压裂返排液等废液，处理后水能达到的《污水综合排放标准》中的相应标准。

2.3 特种废液处理

低温蒸发在喷漆废液、切削液、废乳化液、精细化工废液、电镀废液等特种废液处理方面也有应用。这些废液由于产生量小、难降解有机污染物含量高、成分复杂、处理难度大的特点，使用物理化学方法、膜处理方法工艺流程冗长，维护维修频繁，处理成本较大。

喷漆废液按照来源可分为脱脂废液、磷化钝化废液、电泳废液、喷漆循环水及喷涂车间其他废液，成分含有大量漆物颗粒、悬浮物、表面活性剂、乳化油及有机溶剂等，污水成分复杂，色度变化较大，这些污染物如果不经过妥善处理，实现达标排放，会对环境产生严重污染，采用“盐析-蒸发法”处理喷漆废液，在最佳处理工艺条件下，出水COD大幅度降低，COD去除率为 89.3%。

使用低温蒸发对切削液进行处理，处理后总悬浮物的平均去除率超过99.38%,对油脂类、COD、总氮、总磷、铜和锌的平均去除率分别为99.07%,98.64%,81.28%,99.33%,98.69%和99.79%,结合臭氧处理可以进一步提高对有机污染物的去除率，处理后悬浮物、含油指标、有机物含量、总氮总磷、重金属的含量均达到排放标准要求。

2.4 废液资源化利用

低温蒸发在废液资源化利用方面主要用于废酸提纯、重金属回收，一定程度上降低环境污染和实现资源回收利用，符合国家对于环保处理的要求。

含铜硝酸废酸和含钛硝酸氢氟酸废酸，采用低温加热使废酸中硝酸或氢氟酸和水挥发成气体，蒸发出的酸气冷却凝结，形成硝酸或氢氟酸再生酸。