蒸发浓缩法对高盐废水的处理效果

史铁锤 黄雪琴 邵和松

摘要[目的]探讨采用蒸发浓缩法预处理高盐废水的可行性。[方法]通过分析某新型农药中间体生产所排高盐废水的水质，采用蒸发浓缩法进行预处理，研究蒸发浓缩法对高盐废水的处理效果。[结果]温度115.5 ℃，浓缩3.33倍为处理该废水的最佳条件。[结论]该研究可为后续生化处理创造条件。

关键词高盐废水；蒸发浓缩；农药中间体

中图分类号X703文献标识码A文章编号0517-6611（2017）14-0046-02

Abstract[Objective]To study feasibility of pretreatment of high salinity wastewater by evaporation and concentration. [Method]Based on the analysis of the water quality of a new type of pesticide intermediate， the evaporation concentration method was used to treat the high salt wastewater， the treatment of high salinity wastewater by evaporation concentration method was studied. [Result]The results showed that the temperature of 115.5 ℃ and the concentration factor of 3.33 were the best treatment parameters. [Conclusion]This study can create the conditions for subsequent biochemical treatment.

Key wordsHigh salinity wastewater；Evaporationenrichment method；Pesticide intermediate

高鹽废水是指总含盐量（以NaCl计）不低于1%的废水，主要源于化工、制药、石油天然气及海产品加工等行业，该类废水成分复杂，除含高浓度的有机物外，还有大量的无机盐[1-2]。因其成分复杂多样，盐分高，直接生化处理对微生物有较强的抑制和毒害作用。根据工程经验，一般认为盐分到达6 000 mg/L就会对微生物产生抑制作用，超过10 000 mg/L 将严重影响微生物的生存环境，导致生化系统难以运行。因此，高盐废水处理在污水处理中有重要地位，是废水处理研究的重点和难点[3]。目前，高盐废水的预处理工艺技術有电镀、离子交换[4]、膜分离[5]、加热蒸发[6]、氧化法[7]等工艺。

该研究处理对象是江苏某化工企业生产新型除草剂中间体排放的废水，废水中包含的盐类有氯化钠、硫酸钠、溴化钠、磷酸二氢钠、甲酸钠、乙酸钠、碳酸氢钠、甲磺酸钠等，总含盐量>10%；并含有多种有机物，如醇类、酮类、苯环类等，CODCr 浓度达10 000 mg/L以上。根据废水性质，笔者探讨采用蒸发浓缩法进行预处理的可行性和工艺参数，为工程设计和同类废水处理提供参考。

1材料与方法

1.1试验仪器试验仪器主要有不同规格的烧杯1套、单口烧瓶1只、pH计1只、温度计1只，2 kW·h电加热炉1台，冷凝器1套、紫外分光光度计1台等。

1.2处理对象和方法处理对象为废水，呈碱性（pH为13），COD、盐分含量很高（分别为11 050 mg/L和140 g/L），BOD5为2 220 mg/L，B/C<0.25，直接生化处理非常困难。因此，该研究采用蒸发浓缩法处理该废水。

1.3试验步骤

（1）标刻度。在1 L的烧杯上新增刻度线：950、850、750、650、550、450、350、250 mL。

（2）加热蒸发。烧杯中装入1 L废水，将烧杯置于电热炉加热，蒸干烧杯中溶液，记录液位下降至每个刻度对应的时间、温度。

（3）收集冷凝液。将200 mL废水加入烧瓶中，装配冷凝装置，收集冷凝液，测定pH、COD、BOD5、氨氮含量。

（4）计算结果。通过体积的变化计算浓缩倍数，通过时间与加热炉的功率乘积计算耗电量。

2结果与分析

2.1蒸发浓缩条件优化

2.1.1温度对浓缩体积的影响。从图1可以看出，温度与体积呈二次函数关系。随着温度的升高，废水体积下降呈现由快变慢的趋势，当温度升高至110 ℃以后，蒸发同样体积的废水需要的温度增幅增大，同时废水的沸点也逐渐增大。这是由于随着废水不断蒸发，盐分含量越来越大，密度逐步增大，分子间作用力变大所致。试验过程中，当温度达115.5 ℃时，开始析出晶体；温度升高至122.2 ℃时析出较多晶体。因此，最佳蒸发温度为115.5 ℃。

2.1.2温度对浓缩倍数的影响。从图2可以看出，温度与浓缩倍数呈较好的线性关系。随着温度的升高，浓缩倍数增大。当浓缩倍数大于2.50倍时，浓缩同样的倍数需要的温度增幅变大，当浓缩到3.33倍以上时，所需温度明显增大。当浓缩倍数为4.00倍时，溶液呈橙色、强碱性，黏稠状、密度大，有较多晶体。因此，最佳浓缩倍数为3.33。

2.1.3温度对电耗与时间的影响。从图3、4可以看出，温度与电耗、时间呈现的规律一致，均呈二次函数关系。当温度高于115.5 ℃时，蒸发同样体积的废水所消耗的电能和时间均大幅增加。最佳蒸发时间为24 min左右，消耗的电能为0.80（kW·h）/kg，直接蒸发成本很高。MVR蒸发器处理废水耗电量一般为25～70 （kW·h）/t[8]，废水电费成本预计在30～80元/t，因此该类废水采用MVR蒸发器处理可有效降低能耗，节约成本。

2.2冷凝液水质分析结果经测定可知，冷凝液的pH和COD、氨氮、BOD5浓度仍很高，分别为8.6和9 970、55、2 040 mg/L，但与浓缩前相比略有降低，其原因是部分有机物在高温挥发为气体，部分有机物存在于浓缩液中。因此，

经蒸发浓缩法处理后盐分去除完毕，可进行后续生化处理，同时需增加废气处理系统，浓缩液应作为危险固废处理。

3结论与讨论

（1）试验废水源于江苏某企业生产新型除草剂中间体排放的废水，该类废水盐分大，有机物浓度高，B/C值低，难以直接生化处理，可以采用蒸发浓缩法进行处理，MVR蒸发器可有效降低处理成本。

（2）采用蒸发浓缩法处理的最佳条件：温度115.5 ℃，浓缩倍数3.33。

（3）冷凝液呈弱碱性，盐分含量很低，COD、BOD5、氨氮含量略有下降，但仍很高，需要进一步处理。在处理废水过程中，为降低环境污染，还应兼顾废气和固废处理。

（4）由于企业水质波动幅度较大，该试验条件参数在中试和工程应用中还需进一步验证。

参考文献

[1] 江学，梅凯.高盐废水处理研究新发展[J].能源环境保护，2014，28（4）：15-17.

[2] 晁雷，邵雪，胡成，等.高盐废水处理工艺技术研究进展[J].安徽农业科学，2011，39（31）：19387-19389，19404.

[3] 杨静，金晓莉，郑甜甜.高鹽废水生物处理研究现状及进展[J].辽宁化工，2013，42（1）：18-22.

[4] 包申旭，张一敏，丁晓涛.循环式电渗析器在高盐水体脱盐中的特性研究[J].武汉理工大学学报，2010，32（5）：84-87.

[5] 赵晶.膜蒸馏过程优化及其在RO浓水处理中的应用[D].天津：天津工业大学，2008.

[6] 田立辉，郭杰，郭艳丽.含盐废水MVR蒸发处理工艺設计及成本分析[J].山东化工，2016（18）：175-177.

[7] 冯嵩.微电解-Fenton氧化联用去除高盐废水COD研究[J].环境科学与管理，2016，41（10）：103-106.

[8] 李刚.机械蒸汽再压缩技术在高盐废水蒸发浓缩设计中的应用[J].新疆化工，2015（3）：16-19.