冷凍結晶技術+膜過濾組合工藝處理硫酸鈉廢水的優(yōu)越性

冷凍結晶技術+膜過濾組合工藝處理硫酸鈉廢水的優(yōu)越性冷凍結晶技術+膜過濾組合工藝處理硫酸鈉廢水的優(yōu)越性冷凍結晶技術+膜過濾組合工藝處理硫酸鈉廢水的優(yōu)越性xxx公司冷凍結晶技術+膜過濾組合工藝處理硫酸鈉廢水的優(yōu)越性文件編號：文件日期：修訂次數(shù)：第1.0次更改批準審核制定方案設計，管理制度冷凍結晶技術+膜過濾組合工藝處理硫酸鈉廢水的優(yōu)越性在化工企業(yè)中，有許多廢水是含較高濃度的硫酸鈉廢水，因含鹽量較高無法直接進行生化處理，因此一般采用多效蒸發(fā)結晶技術，得到無水硫酸鈉固廢，冷凝水回用或進一步處理；近些年隨著MVR熱泵蒸發(fā)器的興起，因其較低的處理能耗得到較多推崇，但是由于壓縮風機均為進口設備，投資較高。那么，究竟有沒有一個投資相對更小、處理能耗更低的工藝路線呢。

針對硫酸鈉的物料特性，其既可以通過蒸發(fā)得到無水硫酸鈉結晶，又可以通過冷凍得到含十個結晶水的芒硝（即十水硫酸鈉）；同時，隨著膜濃縮技術的進步，通過膜濃縮可以將原料液及結晶母液濃度提升至15%左右，因此我們獨辟蹊徑，采用膜濃縮及冷凍結晶脫硝組合工藝，得到芒硝晶體及膜過濾得到的潔凈水。

那么，這種組合結晶的工藝和多效蒸發(fā)結晶技術、MVR蒸發(fā)結晶技術相比，在投資及能耗上究竟有多大優(yōu)勢及合理性呢，就此，我們以日處理200噸含量為18%的硫酸鈉廢水為例，進行具體比較。

一、設計條件：每天處理200m3其中含硫酸鈉18%，比重為1131kg/m3,按每天運行20小時計。來料溫度200C二、設備選型根據(jù)硫酸鈉的特性及本系統(tǒng)廢水中硫酸鈉的含量，可選用下列幾種處理方式1）

通過冷凍結晶+膜濃縮組合處理工藝得到十水硫酸鈉與純水。2）

通過多效強制循環(huán)蒸發(fā)工藝得到硫酸鈉。3）

通過熱泵+多效強制循環(huán)蒸發(fā)組合處理工藝得到硫酸鈉。三、各處理工藝介紹1、冷凍結晶+膜濃縮組合處理工藝（1）工藝流程200C的物料溶液通過連續(xù)冷凍結晶器通過不斷冷卻產(chǎn)生過飽和度從而得到十水硫酸鈉警惕，出料泵取出的晶漿經(jīng)稠厚器進一步消除飽和度后進入離心機固液分離后，固體進入下工序，母液進入膜過濾工序進行再濃縮，可將母液濃度提升至15%左右，濃縮后的純水進入生產(chǎn)工序回用，濃縮液進入結晶器繼續(xù)參與結晶。通過結晶得到十水硫酸鈉作為固體產(chǎn)品與純水，母液則通過膜濃縮在體系內(nèi)循環(huán)繼續(xù)參與結晶。（2）工藝特點：1)為了使晶體有更好的生長環(huán)境和更高的收率、更低的能耗，采用本方案采用母液預冷+冷凍水冷卻結晶。采用預冷換熱，可以有效利用能量，運行費用低，操作穩(wěn)定性好。2)配大流量、低揚程、低轉速的軸流泵作為循環(huán)動力，可以使物料均勻冷卻，避免產(chǎn)生大量細晶核。并防止了循環(huán)晶漿中的晶粒與循環(huán)泵的葉輪高速碰撞而出現(xiàn)大量二次成核現(xiàn)象。3)根據(jù)結晶數(shù)據(jù)曲線及結晶要求，結晶器采用了外冷式的Krystal分級結晶器。4)本裝置可采用人工控制或自動控制，操作簡單、穩(wěn)定。5）可充分利用冷量，能量消耗低。（3）工藝能耗冷凍機組功率消耗：440Kw/h其他設備功率消耗（不含離心機功率）：80Kw/h。電費按元/kw,則每小時的總能量消耗為：312元/小時，約合處理每立方水的成本為：元。（4）結晶器設備投資結晶器主體設備投資318萬元（不含安裝、離心機及膜處理部分）2、多效強制循環(huán)蒸發(fā)工藝（1）工藝流程采用四效強制循環(huán)蒸發(fā)結晶工藝，順流操作，即溶液流向為：原料液→一效→二效→三效→四效→濃縮液排出。生蒸汽則首先進入一效蒸發(fā)器加熱室的殼程，冷凝水回鍋爐，一效蒸發(fā)器蒸發(fā)出的二次蒸汽則進入二效蒸發(fā)器的殼程作為二效加熱室的加熱蒸汽，冷凝后冷凝水進入三效加熱室閃蒸；二效蒸發(fā)器蒸發(fā)出的二次蒸汽作為三效蒸發(fā)器的加熱蒸汽，冷凝水進入三效加熱室閃蒸；三效蒸發(fā)器蒸發(fā)出的二次蒸汽作為四效蒸發(fā)器的加熱蒸汽，冷凝水進入四效加熱室閃蒸；四效的乏汽由間接冷凝器冷凝，不凝氣體由真空泵排出。通過本多效蒸發(fā)結晶工藝，可分別得到硫酸鈉與蒸發(fā)出的冷凝水。（2）工藝特點1）傳熱效率高、操作彈性大、運轉可靠。2）采用真空操作，蒸發(fā)溫度低并有效降低設備腐蝕。3）小溫差循環(huán)操作，換熱管不易結垢，操作周期長。4）采用強制循環(huán)蒸發(fā)，通過增大循環(huán)量進而提升換熱器內(nèi)的管內(nèi)流速，可有效克服硫酸鈉結晶容易結壁的特點。（3）工藝能耗

蒸汽消耗噸/小時，用電功率200KW/h

蒸汽按200元/噸，電費按元/kw

則每小時能耗消耗費用共計900元/h

約合每立方水消耗的費用為90元。（不含離心機）（4）設備投資

主體設備投資350萬元（不含安裝及離心機部分）3、MVR熱泵蒸發(fā)器+多效蒸發(fā)器組合工藝（1）工藝流程及原理作為一種節(jié)能高效的蒸發(fā)器，MVR熱泵蒸發(fā)器一般采用的換熱器形式為降膜式蒸發(fā)工藝，適用于濃度低、無結晶、不容易結壁的物料，所以對于本物料系統(tǒng)，在無結晶濃縮階段采用MVR蒸發(fā)器，在溶液結晶飽和的時候采用多效強制循環(huán)蒸發(fā)器組合工藝。硫酸鈉的飽和濃度約為30%，因此采用MVR蒸發(fā)器需要控制出料濃度小于30%，即在濃度接近30%時須轉入多效蒸發(fā)結晶器繼續(xù)蒸發(fā)結晶。通過計算，在MVR蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)出的水量要控制在噸/小時左右，則在多效強制循環(huán)蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)的水量約為噸/小時左右。（2）工藝特點1）采用組合工藝可有效解決MVR蒸發(fā)器不能處理結晶物料的問題。2）設備能耗較低，但設備投資相對較大。（3）工藝能耗1）第一級MVR濃縮hr（蒸汽溫升8℃）蒸發(fā)器

設備成本：450萬元/套

運行成本：蒸汽消耗噸/小時（機組密封補汽），蒸汽價格200元/噸，電耗220千瓦/時（主電機、循環(huán)泵、真空泵、凝水泵），平均電價元/千瓦時；

每小時運行成本：噸*200元/噸+220千瓦*元/千瓦時=8+132=136元/小時；約合處理每噸水的成本為32元。2）第二級四效強制循環(huán)蒸發(fā)結晶器運行成本：蒸汽消耗噸/小時，電耗140KW/h則每小時運行成本為噸*200元/噸+140千瓦*元/千瓦時=360+84=444元/小時；約合處理每噸水的成本91元。

則每小時綜合成本為136+444=580元/小時，約合每立方水消耗的費用為58元（不含離心機能耗）。（4）設備投資MVR設備投資約450萬元，四效蒸發(fā)結晶器設備投資約240萬元，總計約690萬元（不含安裝、離心機設備價格）。四、綜合評價類別冷凍+膜處理組合四效蒸發(fā)結晶MVR+四效蒸發(fā)結晶組合投資318萬元（不含