滿中國

(三一重型機(jī)器有限公司，上海201413)

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MVR技術(shù)在濕法冶金廢水處理中的應(yīng)用

滿中國

(三一重型機(jī)器有限公司，上海201413)

摘要:介紹濕法冶金廢水的金屬離子、絮凝物等雜質(zhì)預(yù)處理方法，通過機(jī)械蒸汽再壓縮技術(shù)(MVR)對(duì)其高鹽二級(jí)廢水進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶處理，達(dá)到廢水零排放要求。工程實(shí)踐表明，MVR技術(shù)在濕法冶金廢水處理中的應(yīng)用能耗低、設(shè)備運(yùn)行可靠，為濕法冶金廢水處理提供了新的途徑。

關(guān)鍵詞:機(jī)械蒸汽再壓縮;蒸發(fā)結(jié)晶裝置; APP控制軟件

隨著國家環(huán)保要求的提高和企業(yè)環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，濕法冶金廢水中少量重金屬元素及有害元素含量超標(biāo)，且廢水中硫酸鹽、氯化鈉等鹽類太高，易使土地鹽堿化而不能外排。一般采用電滲析、反滲透或其它膜分離技術(shù)進(jìn)行二級(jí)深度處理。二級(jí)深度處理的淡水可以回用，而二級(jí)深度處理后有30%～40%的濃水及一些濕法冶金過程的高濃度廢水含鹽量超過海水淡化的濃水水質(zhì)，使電滲析、反滲透或膜分離處理裝置很難連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。本文提出利用通過機(jī)械蒸汽再壓縮技術(shù)簡稱MVR (Mechanical Vapor Recompression)處理高鹽二級(jí)濕法冶金廢水，實(shí)現(xiàn)濕法冶金廢水零排放。

1　 MVR工作原理

MVR裝置是整個(gè)濕法冶金廢水處理系統(tǒng)的核心部分，絕大部分水分的蒸發(fā)是通過該裝置來完成。其裝置是根據(jù)各種物料在同一壓力下沸點(diǎn)各不相同的特性進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過加熱的方式使物料達(dá)到某種溶劑的沸點(diǎn)而從溶液中蒸發(fā)分離出來。根據(jù)不同廢水物性參數(shù)專項(xiàng)設(shè)計(jì)，以期用最低能耗成本達(dá)到固液分離的目的。

如圖1所示，系統(tǒng)輸入的能量來自電能，濃液與來液熱交換，蒸餾水也與來液熱交換，盡量回收排出系統(tǒng)的熱能，最大限度實(shí)現(xiàn)能量回收［1］。

圖1　MVR系統(tǒng)熱流圖

2　濕法冶煉廢水處理工藝的設(shè)計(jì)

2.1濕法冶金廢水預(yù)處理

圖2　廢水預(yù)處理工藝流程

濕法冶金廢水中含有鎂、砷等重金屬離子、絮凝物等雜質(zhì)，為了消除對(duì)蒸發(fā)結(jié)晶工藝結(jié)垢、腐蝕影響和提高結(jié)晶鹽的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，首先完成廢水預(yù)處理，其工藝流程簡圖如圖2，主要由反應(yīng)池#1、反應(yīng)池# 2、中和池、絮凝池、沉淀池、污泥脫水機(jī)組成。廢水在反應(yīng)池#1內(nèi)添加熟石灰，攪拌器攪拌后將pH值調(diào)整到9～11。將廢水中的重金屬離子生成氫氧化物沉淀，溢流至反應(yīng)池#2，將廢水中的多余鈣離子變成碳酸鈣沉淀，隨后溢流至絮凝池，絮凝池加入混凝劑PAC、絮凝劑PAM，使得沉淀物變得更大更容易沉淀，絮凝完成以后進(jìn)入沉淀池，絮凝物沉積在底部濃縮成泥漿液，經(jīng)污泥泵輸送至污泥脫水機(jī)［2］。上部清液進(jìn)入中和池，中和池內(nèi)加入硫酸中和，調(diào)節(jié)廢水pH值至7～8以后的高鹽廢水進(jìn)入暫存池，進(jìn)入下一步蒸發(fā)結(jié)晶工藝。

2.2蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)計(jì)

高鹽廢水溶液經(jīng)過熱交換器與排出系統(tǒng)的蒸餾水進(jìn)行熱交換，再進(jìn)入排氣熱交換器與最終不凝氣體熱交換以后進(jìn)入MVR蒸發(fā)主體熱井。進(jìn)入MVR蒸發(fā)主體的廢水溶液與熱井內(nèi)原有的循環(huán)液混合后，通過MVR循環(huán)泵輸送至蒸發(fā)主體噴淋管，使廢水溶液均勻分布至換熱管表面，與換熱管內(nèi)部的蒸汽進(jìn)行熱交換，產(chǎn)生的二次蒸汽經(jīng)過汽液分離后進(jìn)入蒸汽壓縮機(jī)壓縮升溫。蒸汽熱交換后產(chǎn)生的冷凝水匯集至蒸餾水罐，通過蒸餾水泵經(jīng)過蒸餾水板式換熱器與廢水原液進(jìn)行熱交換以后排放至離子交換裝置，將蒸餾水中的氨氮去除以后，排放至出水暫存池。濃縮后的廢水溶液通過MVR濃縮液泵輸送至盤管式結(jié)晶器，進(jìn)行冷卻結(jié)晶，通過離心機(jī)晶體分離。離心母液返回蒸發(fā)主體繼續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶處理。具體工藝流程如圖3所示。

圖3　蒸發(fā)結(jié)晶工藝流程

2.3蒸發(fā)結(jié)晶裝置輔助裝置

冶金廢水蒸發(fā)結(jié)晶輔助裝置主要單元包括酸洗裝置、堿洗裝置、除霧網(wǎng)清洗裝置、消泡劑投加裝置、防垢劑投加裝置。

設(shè)備的清洗主要采用酸及堿交替的方式進(jìn)行。蒸發(fā)器的結(jié)垢可從玻璃視鏡中觀察到結(jié)垢的情況，通過酸及堿循環(huán)清洗，可很容易將換熱管表面的垢去除。結(jié)垢的成分為有機(jī)和無機(jī)兩部分，無機(jī)垢采稀鹽酸進(jìn)行清洗，有機(jī)結(jié)垢則采用稀氫氧化鈉溶液進(jìn)行清洗。結(jié)垢經(jīng)過酸堿交替清洗后，可去除蒸發(fā)系統(tǒng)換熱管、管道、閥門等可能結(jié)垢的部件，蒸發(fā)系統(tǒng)避免結(jié)垢問題。

消泡劑投加裝置主要控制蒸發(fā)器內(nèi)的物料不產(chǎn)生泡沫，改善換熱環(huán)境，保證產(chǎn)水水質(zhì)。

防垢劑投加裝置在運(yùn)行過程中通過對(duì)來水投加防垢劑，對(duì)設(shè)備起到抑垢除垢作用，能大大延長設(shè)備的清洗周期，保證設(shè)備能長期穩(wěn)定運(yùn)行。

蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽將攜帶大量的鹽溶液氣沫，運(yùn)行一段時(shí)間以后，除沫器絲網(wǎng)表面將附著大量鹽溶液，將影響除沫器除沫效果，進(jìn)而影響出水水質(zhì)。在蒸餾水出水監(jiān)測電導(dǎo)率大幅升高的時(shí)候及時(shí)清洗除沫器絲網(wǎng)，保證除沫器在正常潔凈的狀態(tài)下運(yùn)行。

2.4冶金廢水蒸發(fā)結(jié)晶經(jīng)濟(jì)性分析

以濕法冶金反應(yīng)母液為例，其廢水含有Mg2 +(2－8g/L)、Na+(20－40g/L)、SO42－(45－90g/ L)，pH值5～8，處理量為14.8 T/h。處理成本約42.2元/噸，廢水處理成本分析如下表1。

表1　蒸發(fā)結(jié)晶經(jīng)濟(jì)性分析

3　控制原理

壓縮機(jī)、進(jìn)液泵、強(qiáng)制循環(huán)泵、蒸餾水泵等電機(jī)采用變頻驅(qū)動(dòng)，所有變頻器采用直流母線結(jié)構(gòu)。通過三相交流電通過整流器整流后，逆變器共用整流母線，各個(gè)逆變器驅(qū)動(dòng)電機(jī)一體化控制［3］，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖4。

圖4　母線型變頻器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

廢水處理車設(shè)有控制箱，實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)自動(dòng)運(yùn)行按鈕，達(dá)到預(yù)熱溫度后壓縮機(jī)設(shè)有啟動(dòng)確認(rèn)程序后，其他控制點(diǎn)都處于自動(dòng)控制狀態(tài)。系統(tǒng)設(shè)有檢測、控制、報(bào)警、聯(lián)鎖/停車的功能設(shè)計(jì)。通過無線路由器接入Internet，手機(jī)或Pad APP控制軟件可以實(shí)現(xiàn)遙控功能，完成數(shù)據(jù)檢測和整機(jī)自動(dòng)控制功能。

4　結(jié)論

本項(xiàng)目完成電池原材料四鈷母液廢水處理，年處理量為18.6萬m3，廢水成分檢測如表2:

表2　四鈷母液廢水成分表

試驗(yàn)研究結(jié)果表明，蒸發(fā)濃縮后溶質(zhì)主要進(jìn)入結(jié)晶產(chǎn)物，經(jīng)蒸發(fā)濃縮處理后的蒸餾水水質(zhì)能滿足回用及排放要求。濕法冶金廢水預(yù)處理的高鹽溶液通過MVR技術(shù)蒸發(fā)結(jié)晶，達(dá)到廢水的零排放，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、能耗低，可以滿足濕法冶金廢水處理需要。

參考文獻(xiàn):

［1］方健才.MVR蒸發(fā)工藝在氯化銨廢水處理中的應(yīng)用及經(jīng)濟(jì)分析［J］.廣東化工，2012，(8).

［2］吳勝舉，張冰如，李風(fēng)婷，等.介孔吸附劑在去除水體中重金屬離子中的應(yīng)用［J］.石油學(xué)報(bào)，2012，(8).

［3］潘孟春.電力電子與電力傳動(dòng)(第二版)［M］.長沙:國防科技大學(xué)出版社，2006.

［編校:楊琴］

Application of MVR Technology in Progress of Hydrometallurgy Wastewater

MAN Zhongguo
(Sany Heavy Machine Limited Company，Shanghai 201413)

Abstract:The methods of pretreating metal ions and impurity in hydrometallurgy wastewater are reviewed.And the high－salinity wastewater in the second stage process is evaporated and crystallized by mechanical vapor recompression (MVR) technology，which has realized zero discharge.Engineering practice shows that the application of MVR technology is of low energy consumption and reliable in progress of hydrometallurgy wastewater，which provides a new way of hydrometallurgy wastewater treatment.

Key words:mechanical vapor recompression; evaporation and crystallization equipment; APP control software

作者簡介:滿中國(1980－)，男，江蘇徐州人，工程師，工學(xué)碩士，研究方向?yàn)樗に?、控制方面研究與工程設(shè)計(jì)。

收稿日期:2016－01－26

中圖分類號(hào):X756

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1671－9654(2016)01－049－04