多效蒸发的原理及优势,多效蒸发技术在废水治理领域的应用研究

多效蒸发的原理及优势

多效蒸发将几个蒸发器串联运行的蒸发操作,使蒸汽热能得到多次利用,从而提高热能的利用率,多用于水溶液的处理。在三效蒸发操作的流程(见图)中,第一个蒸发器(称为第一效)以生蒸汽作为加热蒸汽,其余两个(称为第二效、第三效)均以其前一效的二次蒸汽作为加热蒸汽,从而可大幅度减少生蒸汽的用量。每一效的二次蒸汽温度总是低于其加热蒸汽,故多效蒸发时各效的操作压力及溶液沸腾温度沿蒸汽流动方向依次降低。依据二次蒸汽和溶液的流向,多效蒸发的流程可分为:①并流流程。溶液和二次蒸汽同向依次通过各效。由于前效压力高于后效,料液可借压差流动。但末效溶液浓度高而温度低,溶液粘度大,因此传热系数低。②逆流流程。溶液与二次蒸汽流动方向相反。需用泵将溶液送至压力较高的前一效,各效溶液的浓度和温度对粘度的影响大致抵消,各效传热条件基本相同。③错流流程。二次蒸汽依次通过各效,但料液则每效单独进出,这种流程适用于有晶体析出的料液。

多效蒸发的原理及优势

  农药废水三效强制循环蒸发器

在生蒸汽温度与末效冷凝器温度相同(即总温度差相同)条件下,将单效蒸发改为多效蒸发时,蒸发器效数增加,生蒸汽用量减少,但总蒸发量不仅不增加,反而因温度差损失增加而有所下降。多效蒸发节省能耗,但降低设备的生产强度,因而增加设备投资。在实际生产中,应综合考虑能耗和设备投资,选定最佳的效数。烧碱等电解质溶液的蒸发,因其温度差损失大,通常只采用2~3效;食糖等非电解质溶液,温度差损失小,可用到4~6效;海水淡化所蒸发的水量大,在采取了各种减少温度差损失的措施后,可采用20~30效。

多效蒸发技术在废水治理领域的应用研究

一、概述

我国水资源总量大,但由于人口众多,人均量仅为世界平均水平的 1/ 4.联合国已把我国列为 13 个最缺水国家之一。随着工业的发展和人口的增长,水污染又进一步加剧了水资源短缺。我国每年排放的工业废水就达上百亿吨,其中石油、化工等行业是工业废水排放的主要来源,其排放的废水浓度高、难降解、毒性大,直接采用经济性较高的生化处理难以取得满意效果。

对于这类废水,目前主要通过反渗透、离子交换、电分解等方法进行处理,但是这些处理方法的费用都偏高,易产生二次污染。

例如,给水含盐浓度越高,反渗透系统需要的压力就越高,不仅耗

能大,也要求反渗透膜具有较高的耐污性能,处理高盐度废水时,膜的清洗周期是 3- 7 天,膜污染和频繁的清洗将直接导致膜产水量的下降,生产效率下降,产水水质变差、膜使用寿命变短和操作费用的增加。

对于离子交换法,当废水含盐浓度较高时,离子交换树脂容易失效,导致再生频繁,消耗的再生剂也多。

电解法在处理大量废水时耗电,耗电极金属量较大,分离的沉淀物不易处理

利用。

目前也有一些针对高盐度难降解废水的处理新技术被报道,如焚烧法和深井灌注法等,但仍然处理探索研究阶段。由于以上废水处理技术在实际应用中很难推广应用。因此,研发处理高盐度难降解废水的高效实用技术十分迫切。

多效蒸发(MED)是在单效蒸发的基础上,将几个单效蒸发器串联起来组成的,是化工过程蒸发系统常用的工艺,发广泛用于食品、化工和制药行业,最早应用于蔗糖生产,也是应用较早的海水淡化技术之一。目前,多效蒸发技术在废水治理领域的应用越来越广泛。

其突出优点是:分离效果好,可以把废水中的不挥发性溶质和溶剂彻底分离;残余浓缩液少,热解作用后容易处理;灵活应用,既能处理高浓度废水和低浓度废水,也可以单独使用,或者与其它方法联合使用。

二、多效蒸发的理论基础

蒸发法是加热使溶液的溶剂汽化,溶质留在未蒸发的溶剂中,而蒸汽收集后进行冷凝,冷凝液中含有浓度极低的不挥发溶质,使废水得以净化。蒸发操作的目的是溶质和溶剂的分离,但其实质是热量更换与传递。

蒸发可分为单效和多效,单效蒸发是利用生蒸汽提供热量将蒸出的蒸汽即二次蒸汽直接冷凝,不利用其冷凝热,利用前一效二次蒸汽作为下一蒸发器的加热介质,充分利用热能,节约生蒸汽,多效蒸发中后效的溶液沸点与压强必须低于前效。

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