MVR蒸发技术在废水处理中的应用研究

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2022-0574

摘要/Abstract

摘要：

随着环境污染和水资源短缺的加剧，对于工业废水的排放要求日趋严格，常规的废水处理技术已无法满足废水的处理要求，尤其是高含盐、高有机物、高毒性的难降解废水，其有效处理仍然是难点。为满足国内对高难度废水的处理要求，采用MVR蒸发技术，通过卧式降膜蒸发装置，分别对高盐废水、焦化废水RO浓缩液和垃圾渗滤液NF浓缩液进行中试处理。结果表明，该技术可对上述废水进行10~20倍的有效浓缩处理，减量化效果明显，且蒸馏水出水水质良好，可满足排放或回用的要求。废水处理产出1 t蒸馏水的最高电耗为25.1 kW·h，电价按0.6元/（kW·h）计，运行成本可控制在15.1元以下，与管网式反渗透（STRO）工艺处理焦化废水的运行成本（吨水处理成本为10.48元，按最佳水回收率55%折算，产水成本为19.05元/t）相比，具有一定的节能优势。采用MVR卧式降膜蒸发技术作为废水的深度处理技术是可行的，具有广阔的应用前景，值得深入研究和推广。

关键词: 机械蒸汽压缩, 卧式降膜蒸发器, 废水处理, 浓缩

Abstract:

With the aggravation of environmental pollution and water shortage， the requirements for industrial wastewater discharge are becoming more and more strict. The conventional wastewater treatment technology can no longer meet the requirements of wastewater treatment， especially refractory wastewater with high salinity， high organic matter and high toxicity， whose effective treatment is still difficult. In order to meet the domestic treatment requirements for high-concentration wastewater， MVR evaporation technology was adopted to treat high-concentration brine， coking wastewater RO concentrate and waste leachate NF concentrate by horizontal falling-film evaporator in a pilot plant， respectively. The results showed that MVR evaporation technology could effectively concentrate the wastewater by 10-20 times， with obvious reduction effect， and the distilled water quality was good， which met the requirements of discharge or reuse. The electricity consumption per ton of distilled water output was 25.1 kW·h. The electricity price was calculated at 0.6 yuan/（kW·h）， and the operation cost could be controlled below 15.1 yuan. Compared with the operating cost of space tube reverse osmosis （STRO） process for treating coking wastewater（cost was 10.48 yuan/t， and the best water recovery rate of 55%， the cost of produced water was 19.05 yuan/t）， it had certain energy-saving advantages. The use of MVR horizontal falling-film evaporation technology as advanced treatment technology for wastewater is feasible and has a broad application prospect， which is worthy of in-depth study and promotion.

Key words: mechanical vapor recompression, horizontal falling-film evaporator, wastewater treatment, concentration

中图分类号:

X703.1

田玲. MVR蒸发技术在废水处理中的应用研究[J]. 工业水处理, 2023, 43(4): 144-148.

Ling TIAN. Study on the application of MVR evaporation technology in wastewater treatment[J]. Industrial Water Treatment, 2023, 43(4): 144-148.

https://gyscl.magtechjournal.com/CN/Y2023/V43/I4/144

图/表 7

参考文献 14

1	李晓鹏. MVR工业废水处理设备升膜蒸发器研究［D］. 西安：西安建筑科技大学，2015. doi:10.2991/ap3er-15.2015.81
	LI Xiaopeng. The research of MVR climbing film evaporator in industrial wastewater treatment equipment［D］. Xi’an：Xi’an University of Architecture and Technology，2015. doi:10.2991/ap3er-15.2015.81
2	丁秀华. MVR技术的工业应用及发展［J］. 广州化工，2015，43（9）：41-42. doi:10.3969/j.issn.1001-9677.2015.09.017
	DING Xiuhua. Industrial application and development of mechanical vapor recompression technology［J］. Guangzhou Chemical Industry，2015，43（9）：41-42. doi:10.3969/j.issn.1001-9677.2015.09.017
3	苗纯正，朱小飞，唐慧波，等. MVR技术在海水淡化中的应用研究［J］. 中国资源综合利用，2019，37（3）：165-168. doi:10.3969/j.issn.1008-9500.2019.03.051
	MIAO Chunzheng， ZHU Xiaofei， TANG Huibo，et al. Application research of MVR technology in seawater desalination［J］. China Resources Comprehensive Utilization，2019，37（3）：165-168. doi:10.3969/j.issn.1008-9500.2019.03.051
4	叶作铝. MVR蒸发技术在冶金工业废水零排放中的应用［J］. 世界有色金属，2018，33（23）：16-18. doi:10.3969/j.issn.1002-5065.2018.23.007
	YE Zuolv. MVR used in metallurgy zero discharge of industrial wastewater［J］. World Nonferrous Metals，2018，33（23）：16-18. doi:10.3969/j.issn.1002-5065.2018.23.007
5	王明波，于凯，刘国新，等. 电渗析+MVR组合技术处理高盐度高氨氮废水工程实例［J］. 煤炭与化工，2020，43（5）：158-160.
	WANG Mingbo， YU Kai， LIU Guoxin，et al. Engineering example of treatment of high salinity and high ammonia wastewater by electrodialysis + MVR combined technology［J］. Coal and Chemical Industry，2020，43（5）：158-160.
6	徐超，丁宁，栗文明. SWRO+MVR工艺处理净水厂浓盐水零排放工程设计［J］. 工业水处理，2020，40（9）：112-115.
	XU Chao， DING Ning， LI Wenming. A combined process of SWRO and MVR design for zero-discharge project for concentrated water of a water purification plant［J］. Industrial Water Treatment，2020，40（9）：112-115.
7	区藏器，李穗中. MVR处理垃圾填埋渗滤液的合理途径［J］. 广州环境科学，2011，26（1）：17-22.
	QU Zangqi， LI Suizhong. The reasonable ways in the treatment of solid waste landfill leachate by MVR［J］. Guangzhou Environmental Science，2011，26（1）：17-22.
8	张琳. MVR技术在生活垃圾填埋场渗滤液处理工程中的应用：以黄竹坑生活垃圾填埋场为例［J］. 中国建设信息化，2021（22）：72-73. doi:10.1109/iaecst54258.2021.9695785
	ZHANG Lin. Application of MVR technology in landfill leachate treatment project：take huangzhukeng domestic waste landfill as an example［J］. Informatization of China Construction，2021（22）：72-73. doi:10.1109/iaecst54258.2021.9695785
9	朱玉修. 负压MVR技术在垃圾填埋场浓缩液处理工程中的应用［J］. 化工管理，2022（2）：56-59.
	ZHU Yuxiu. Application of negative pressure MVR technology in concentrated liquid treatment project of landfill［J］. Chemical Management，2022（2）：56-59.
10	方健才. MVR蒸发工艺在氯化铵废水处理中的应用及经济分析［J］. 广东化工，2012，39（8）：102. doi:10.3969/j.issn.1007-1865.2012.08.052
	FANG Jiancai. Application and economic analysis of NH₄Cl wastewater treatment by MVR evaporation craft［J］. Guangdong Chemical Industry，2012，39（8）：102. doi:10.3969/j.issn.1007-1865.2012.08.052
11	李志新，王亚雄. 三效MVR与三效蒸发技术的能耗对比分析［J］. 节能技术，2019，37（3）：244-247. doi:10.3969/j.issn.1002-6339.2019.03.010
	LI Zhixin， WANG Yaxiong. Contrastive analysis on energy consumption in three-effect MVR and three-effect evaporation technology［J］. Energy Conservation Technology，2019，37（3）：244-247. doi:10.3969/j.issn.1002-6339.2019.03.010
12	吴金星，董其伍，刘敏珊，等. 板壳式降膜蒸发器结构及性能研究［J］. 郑州工业大学学报，1997，18（4）：7-12.
	WU Jinxing， DONG Qiwu， LIU Minshan，et al. The study on structure and characteristics of the shell-plate falling film evaporator［J］. Journal of Zhengzhou University of Technology，1997，18（4）：7-12.
13	YUNDT B， RHINESMITH R. Horizontal spray-film evaporation［J］. Chemical Engineering Progress，1981，77（9）：69-73.
14	申亮杰，梁勇，张志远，等. STRO膜处理焦化废水膜浓缩液的中试研究［J］. 工业水处理，2021，41（8）：118-121. doi:10.19965/j.cnki.iwt.2020-1052
	SHEN Liangjie， LIANG Yong， ZHANG Zhiyuan，et al. A pilot-scale treatment on membrane concentrated solution from coking wastewater by STRO membrane［J］. Industrial Water Treatment，2021，41（8）：118-121. doi:10.19965/j.cnki.iwt.2020-1052

检测项目	检测结果
检测项目	焦化废水RO浓缩液	垃圾渗滤液NF浓缩液
pH	7.32	8.71
溶解性总固体/（mg·L^-1）	7.71×10³	1.08×10⁴
化学需氧量（COD_Cr）/（mg·L^-1）	346	1.00×10³
氨氮（以N计）/（mg·L^-1）	7.41	4.17
钠/（mg·L^-1）	2.84×10³	1.82×10³
钾/（mg·L^-1）	6.4	1.52×10³
钙/（mg·L^-1）	2.84×10³	77.0
镁/（mg·L^-1）	4.40	659
钡/（mg·L^-1）	未检出（<0.001）	未检出（<0.001）
锶/（mg·L^-1）	未检出（<0.000 5）	0.95
重碳酸盐/（mg·L^-1）	288	4.57×10³
碳酸盐/（mg·L^-1）	0	456
硫酸盐/（mg·L^-1）	85.3	556
氯化物/（mg·L^-1）	4.46×10³	2.60×10³
全硅（以SiO₂计）/（mg·L^-1）	50.0	17.8

检测项目	检测结果
检测项目	焦化废水RO浓缩液	垃圾渗滤液NF浓缩液
pH	7.32	8.71
溶解性总固体/（mg·L^-1）	7.71×10³	1.08×10⁴
化学需氧量（COD_Cr）/（mg·L^-1）	346	1.00×10³
氨氮（以N计）/（mg·L^-1）	7.41	4.17
钠/（mg·L^-1）	2.84×10³	1.82×10³
钾/（mg·L^-1）	6.4	1.52×10³
钙/（mg·L^-1）	2.84×10³	77.0
镁/（mg·L^-1）	4.40	659
钡/（mg·L^-1）	未检出（<0.001）	未检出（<0.001）
锶/（mg·L^-1）	未检出（<0.000 5）	0.95
重碳酸盐/（mg·L^-1）	288	4.57×10³
碳酸盐/（mg·L^-1）	0	456
硫酸盐/（mg·L^-1）	85.3	556
氯化物/（mg·L^-1）	4.46×10³	2.60×10³
全硅（以SiO₂计）/（mg·L^-1）	50.0	17.8

项目	高盐废水			焦化废水RO浓缩液			垃圾渗滤液NF浓缩液
项目	第1组	第2组	第3组	第1组	第2组	第3组	第1组	第2组
进水量/（L·min^-1）	33	36.5	34.5	35	34	30	34.5	31
蒸馏水量/（L·min^-1）	30	30	30	30	30	27.5	30	28
浓缩液量/（L·min^-1）	3	6.5	4.5	5	4	2.5	4.5	3
浓缩倍数	11	5.6	7.7	7	8.5	12	7.7	10.3

项目	高盐废水			焦化废水RO浓缩液			垃圾渗滤液NF浓缩液
项目	第1组	第2组	第3组	第1组	第2组	第3组	第1组	第2组
进水量/（L·min^-1）	33	36.5	34.5	35	34	30	34.5	31
蒸馏水量/（L·min^-1）	30	30	30	30	30	27.5	30	28
浓缩液量/（L·min^-1）	3	6.5	4.5	5	4	2.5	4.5	3
浓缩倍数	11	5.6	7.7	7	8.5	12	7.7	10.3

样品	实验序号	原水		蒸馏水		浓缩液
样品	实验序号	电导率/（mS·cm^-1）	TDS/（g·L^-1）	电导率/（μS·cm^-1）	TDS/（mg·L^-1）	电导率/（mS·cm^-1）	TDS/（g·L^-1）
高盐废水	第1组	30.2	25.3	1.43	0.86	233.2	279.3
	第2组	33.9	30.4	1.53	0.89	159.1	153.1
	第3组	30.7	26.1	2.18	1.25	204.5	194.5
焦化废水RO浓缩液	第1组	13.23	11.11	19.61	11.82	91.76	78.5
	第2组	12.21	10.14	14.78	9.03	84.62	107.7
	第3组	10.18	8.20	9.20	5.54	90.40	120.20
垃圾渗滤液NF浓缩液	第1组	13.55	11.64	45.45	28.52	59.15	66.66
垃圾渗滤液NF浓缩液	第2组	12.62	10.79	69.17	42.57	68.55	86.50

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