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电镀废水零排放丨蒸发器的选型与设计

2022-11-04 11:23:08


电镀废水零排放


蒸发器的选型与设计



 干货解读


电镀废水指电镀生产过程中排放的各种废水,一般根据废水所含污染物或重金属的种类分为酸碱废水、含氰废水、含铬废水、含镍废水、含镉废水、含铜废水、含锌废水、混合废水等。为解决电镀废水排放带来的环保问题,越来越多的电镀园区和企业采用电镀废水零排放工艺,实现废水的循环回用。在电镀废水零排放工艺中,蒸发器是必不可少的部分,也是决定电镀废水能否实现零排放的重要环节。


电镀废水零排放工艺概述•••••••••



电镀废水零排放系统一般包括预处理系统、综合处理系统、膜系统和蒸发系统四大部分。

预处理系统应遵循分类收集、分质处理的原则,如酸碱废水一般采用中和法,含氰废水采用碱性氯化法,含铬废水采用亚硫酸盐还原法,含镍废水、含镉废水、含铜废水、含锌废水、混合废水等则采用化学沉淀法或者离子交换法进行预处理。经分类预处理后,使各类废水中的一类污染物达到GB 21900–2008《电镀污染物排放标准》中“表3”的限值要求,一并进入综合处理系统,采用深度物化处理、生化处理等技术进一步去除有机物、氨氮、总氮等污染物,使出水达到膜系统的进水要求,再采用多级、多段组合膜工艺对废水进行浓缩减量处理。高盐度的膜系统浓水送至蒸发系统进行蒸发结晶处理,一方面产出结晶盐,另一方面得到达到回用水质要求的膜系统产水和蒸发冷凝水,全部循环回用于生产,从而最终实现电镀废水零排放。


蒸发器的选型和组成••••••••••


目前电镀废水零排放工艺的蒸发器一般采用多效蒸发或者机械蒸汽再压缩(MVR)蒸发器,MVR蒸发器因为高效节能、运行费用低、自动化程度高等优点而在废水零排放中得到更为广泛的应用。MVR蒸发系统一般由预热器、强制循环加热器、结晶分离器、蒸汽压缩机、离心机、泵组、储罐、自动控制系统等组成,其应用在电镀废水零排放工程中的典型工艺流程如图1所示。


广东环美MVR蒸发系统



浓水经进料泵提升、预热器预热后进入强制循环加热器,在其中被蒸汽加热后进入结晶分离器沸腾汽化,并气液分离。分离后的浓水在强制循环泵的作用下再次进入强制循环加热器中循环浓缩,直至达到过饱和状态而析出结晶盐。含有结晶盐的浓水经出料泵出料,送至稠厚器进一步增浓。然后进入离心机离心分离得到结晶盐,离心母液则经母液罐、母液泵重新回到结晶分离器继续浓缩结晶。结晶分离器产生的二次蒸汽进入蒸汽压缩机,经蒸汽压缩机压缩后其温度和焓值提高,然后重新回到强制循环加热器用作加热蒸汽,以达到重复利用和节能的目的。



广东环美撬装MVR蒸发系统



加热蒸汽在强制循环加热器中释放潜热加热浓水的同时,本身被冷凝,并自流进入冷凝水罐。蒸发冷凝水经冷凝水泵提升,送至预热器回收热量后作为回用水回用到生产中。在工程实践中,若膜系统浓水的盐浓度较低,则在进入强制循环加热器和结晶分离器前,采用蒸发效率更高的降膜蒸发器、升膜蒸发器、板式蒸发器等进行预浓缩,可以进一步降低蒸发系统的整体投资和运行能耗。




蒸汽压缩机的选型设计••••••••••


蒸汽压缩机是MVR蒸发器的核心设备之一


目前在零排放工艺中广泛应用的主要有:罗茨压缩机、普通离心蒸汽压缩机和单级高速离心压缩机。罗茨压缩机转速较低,通常在750~1 650 r/min,运行稳定性较好,温升可达22~25°C,机组结构简单,但绝热效率较低,且单台设备处理量偏小,一般限制蒸发量在5 t/h以内。普通离心蒸汽压缩机一般转速为6 000~9 500 r/min,运行稳定性好,温升范围6~9°C,在电镀废水零排放工艺中常常2台串联使用。



单级高速离心压缩机转速可高达33 000 r/min,温升可达到20~24°C,但机组控制相对复杂。普通离心蒸汽压缩机和单级高速离心压缩机均属于恒压式压缩机,效率高,设备处理量大,推荐在蒸发量3 t/h以上的蒸发器中使用,使用时需做好流量、温度、压力、振动等的监测和控制,同时应充分考虑发生喘振工况的预防和保护措施。蒸汽压缩机选型时需要提供的基本设计参数包括处理量、进口压力、进口温度、压缩机温升、材质等。在电镀废水零排放蒸发系统中,压缩机温升一般为16~20°C,进口温度取决于蒸发器设计温度,80~95°C之间为宜。采用罗茨压缩机或普通离心蒸汽压缩机时,过流材质优先选用双相不锈钢;采用单级高速离心压缩机时,叶轮材质建议采用钛合金。



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