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含COD高盐废水冷冻脱硝-蒸发浓缩技术

有色金属湿法冶金废水中含有大量的有机物及硫酸盐、氯化钠等

盐分，这些废水中的污染物不仅容易污染环境，而且可能导致土地盐

碱化，因此不能直接外排。为了保护环境并充分利用资源，必须对这

些废水进行深度处理后才能外排或回收利用。

对于含盐量较低的废水，一般采用反渗透、电渗析或者其他膜分

离技术进行除盐除杂处理。这些技术能够通过物理方法将废水中的盐

分和其他杂质分离出来，从而得到纯净的水。然而，对于含有高浓度

有机物和盐分的废水，这些常规的反渗透、电渗析或其他膜分离技术

却无法完全处理。

在这种情况下，深度处理技术是必要的。然而，目前的深度处理

技术仍然存在处理费用较高、对有害物质处理不完全的问题。这导致

了废水的二次处理困难，也限制了废水的资源化利用。

对于含有单一盐类的高盐废水，可以采取蒸发浓缩技术来回收盐

类和高纯蒸馏水。但是，如果废水中含有两种及以上的盐类（如Na2SO4、

NaCl、KCl、K2SO4等），仅靠多效蒸发浓缩工艺难以得到高品质的化

工产品。同时，蒸发浓缩处理废水还存在设备腐蚀严重、能耗高、成

本高、投资成本高等问题。

因此，为了解决上述问题，本文提出了冷冻脱硝－蒸发浓缩技术，

这种技术针对含Na2SO4与NaCl两种物质的含COD高盐废水进行处理。

通过冷冻脱硝技术，可以将溶解度较低的NaCl等溶质在低温下析出，

得到高纯盐结晶和浓缩废水。然而，剩余浓缩废水中依然含有高浓度

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的Na2SO4、NaCl与COD，不能直接外排。

针对这个问题，我们进一步提出了蒸发浓缩－冷冻脱硝－再蒸发

浓缩技术。该技术的核心是在第一次蒸发浓缩过程中，将废水中的

NaCl和部分Na2SO4以固体形式分离出来，并进一步回收利用。而废

水中的Na2SO4则被浓缩到更高浓度，为后续的冷冻脱硝过程提供更

好的条件。第二次蒸发浓缩过程则将废水中的Na2SO4以固体形式分

离出来，同时进一步浓缩废水中的NaCl，得到更高纯度的盐结晶。

这样处理后，废水中的有机物和盐分得到了有效去除，实现了含COD

高盐废水资源化利用，并实现了零污染排放。

1、冷冻脱硝－蒸发浓缩技术原理

1.1冷冻脱硝技术原理

根据NaCl、Na2SO4等无机盐在不同温度下的溶解度不同的原理，

通过控制温度来分离NaCl、Na2SO4。通过表1可知，在－5～0℃，

NaCl质量分数为5%～20%，Na2SO4质量分数为0～2.8%；在0～10℃，

NaCl质量分数为5%～20%，Na2SO4质量分数为1.1%～4.6%。而冷冻

至0℃以下，冰会与结晶盐一同析出，降低结晶盐的纯度，且能耗会

大幅度增加。故冷冻脱硝可利用这一原理，在0～10℃将

Na2SO4·10H2O结晶出来，溶解回用，三效蒸发后得到一级品质元明

粉(硫酸钠)产品，而剩余NaCl上清液送至蒸发段，进行下一步处理。

本文将结合冷冻结晶法的优势，探讨在不同冷冻温度条件下，高

盐废水中Na2SO4、NaCl等物质的分配及电耗情况。通过实验结果，

我们将得到最优的温度参数，为后续的整体工艺研究提供重要的依据。

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在冷冻结晶法中，低温和适当的冷却速度可以有效地促进溶液中

溶质的结晶，从而实现分离和提纯。因此，研究不同冷冻温度对高盐

废水中的Na2SO4、NaCl等物质的分配及电耗情况具有重要意义。

在实验过程中，我们将高盐废水分别置于不同的冷冻温度下进行

冷冻处理，然后对冷冻后的溶液进行取样分析。通过对比不同温度下

的物质分配情况，我们可以得到各物质在不同温度下的溶解度、结晶

量、结晶纯度等信息。同时，我们还可以对不同温度下的电耗情况进

行监测和记录，以评估不同温度对能源消耗的影响。

实验结果表明，在一定范围内，随着温度的降低，溶液中溶质的

结晶量逐渐增加，电耗也相应降低。然而，当温度降至某一点时，结

晶量增加的幅度会逐渐减小，而电耗也会开始上升。因此，我们可以

通过实验结果找到最优的冷冻温度参数，使得高盐废水中的Na2SO4、

NaCl等物质能够以最大的结晶量和最高的纯度分离出来，同时也能

最大限度地降低能源消耗。

通过本次实验研究，我们可以为后