蒸发浓缩工艺在糖蜜酒精废水和造纸黑液处理中的应用.doc

蒸发浓缩工艺在糖蜜酒精废水和造纸黑液处理中的应用 由于垃圾焚烧在国内是一项新兴产业，而沥滤液又是具有中国特色的污染问题，目前国内还未见垃圾焚烧发电厂沥滤液蒸发浓缩处理的相关研究。但是对于传统的制糖、造纸等产业的高浓度有机废水，国内有不少研究机构和产业单位采用了蒸发浓缩的处理工艺。 一、蒸发浓缩工艺在糖蜜酒精废水处理中的应用 糖蜜酒精废水是指糖厂制糖副产品--糖蜜，经发酵后废液在初馏塔蒸馏出酒精后排放出的废水。每生产1t酒精排放出13-15t废水。 糖蜜酒精废水有以下几个特点： COD很高，一般在8-12万mg/L；BOD5在4-6万mg/L，固形物含量高，属于高浓度有机废水。这一点与垃圾沥滤液相似，但是通过预处理可以将垃圾沥滤液中的SS浓度降到很低。 pH值为3.5-4.5，含有硫酸根、氯根和有机酸，对废水处理装置腐蚀严重。而垃圾沥滤液的pH值显弱酸性，但是对其蒸发浓缩过程中浓缩液pH值的变化研究不多，所以对其腐蚀性需要进一步研究确定。 糖蜜酒精废水蒸发浓缩处理是立足于回收废水中固形物，综合利用的治理方法。废水在蒸发器中浓缩，得浓浆液，然后制成干粉，干粉用作饲料、肥料、水泥减水剂。废水在蒸发器中以蒸汽冷凝水的形式排放，而冷凝水回用于酒精生产，从而实践酒精生产闭路用水系统，无废弃物排放的清洁生产工艺，其工艺路线如图1所示。而垃圾沥滤液蒸发浓缩处理工艺中，冷凝水需要根据其水质制定相应的处理对策，而浓缩液回喷至垃圾焚烧炉内进行高温燃烧分解。 图1 糖蜜酒精废液蒸发浓缩工艺 蒸发器是糖蜜酒精废水浓缩处理关键设备。蒸发器的选型及设计参数的确定是关系到浓缩处理成败的大事。废液中常含有易结垢、易发泡的物质，如钙、镁离子及胶体，结垢造成能耗增加。应选用物料在蒸发器内有较高流速的蒸发器，这样不易结垢和有较高的传热系数。 强制循环蒸发器，虽有较大的循环速度，但循环泵的电耗是相当大的，我们选用外加热式管外沸腾自然循环式蒸发器。这种类型的蒸发器，物料循环速度接近强制循环，在加热管内不沸腾从而不产生气泡，这样不易结垢。同时适合蒸发粘度较大的物料，能将物料浓缩至比重1.4。 糖蜜酒精废液中钙镁离子处于饱和状态，因此易结垢，而结垢影响传热，降低蒸发强度和能耗增大。外加热式蒸发器由加热区(列管换热器)、沸腾区、汽液分离区(蒸发室)和循环管组成。在列管上部的沸腾区内由于静压作用，使换热管内液体不沸腾汽化，不产生气泡、局部过热而结垢。这种蒸发器的设计使得循环有较大的推动力，因而溶液循环有较高的流速(2-3m)/s，接近于强制循环蒸发器的流速，而比标准式蒸发器(0.5m/s)大得多，因此有较高的传热系数、较大的蒸发强度，对粘附的物质冲刷，使不易结垢。 综上因素，此类型蒸发器适用于易结晶、结垢的物料和粘稠的物料。 二、蒸发浓缩工艺在造纸黑液处理中的应用 造纸黑液包括蒸煮过程中纤维原料与蒸煮药剂化学反应生成的全部溶解物，未起反应的部分游离碱和水，因呈黑色而称为黑液。换言之，黑液是由固形物和大量的水组成的。黑液固形物组成比较复杂，大体上可分为有机物和无机物两部分。有机物是黑液固形物在碱炉中可以燃烧的部分，它是燃烧时发热量的主要来源。无机物是碱回收的物质基础，是黑液中可回收碱和硫的部分。 黑液是一种特殊的溶液，具有胶体性、腐蚀性和易氧化性。黑液中胶体物质主要有木浆黑液所含的树脂酸和脂肪酸盐的缔合胶体以及苇浆黑液所含的水玻璃胶体，这种胶体进人蒸发器后会加速管垢的形成，降低传热系数。黑液的腐蚀性主要是因为它的二次蒸汽及其冷凝水含有挥发性有机酸或各种酸性硫化物，因而对接触二次蒸汽及其冷凝水的设备例如后几效汽室加热管外壁、污冷凝水排出系统及冷凝器等有严重的腐蚀性，硫化度越高，腐蚀性越大。黑液的易氧化性是指黑液与空气接触后其中的无机硫化物和有机糖类容易被氧化，从而使黑液pH值降低，粘度增大，蒸发过程中容易结垢。 蒸发器选型关系到蒸发强度、蒸发效率、黑液浓度的提高、投资、节能和碱回收率等一系列问题。目前，我国碱回收车间的蒸发站存在下列四种形式的蒸发器： 1）分离室和加热室分开的长管蒸发器； 2）分离室和加热室在同一中心位置直接相连的长管蒸发器，一、二效为双程，各效加热面积不同； 3）板式降膜蒸发器（见图二）； 4）短管蒸发器。 图2 板式换热器 第一种使用的厂家件已经很少了，新设计的工厂不再采用；第二种目前使用的厂家仍居多数；三种国家已作为节能产品推广使用。由于各效均用不锈钢制造，和用碳钢制造的长管蒸发器相比，价格较贵，目前只有一些大型造纸企业全部采用外，中小企业一般用作增浓器。近几年，一些厂采取两板三管相结合的形式；短管蒸发器用于草浆和蔗渣浆的黑液蒸发，蒸发强度和蒸发效率均低于长管蒸发器，更低于板式蒸发器，能耗高，目前只有少数小型非木浆厂采用。 自