一篇文章弄明白“低温蒸发器”
本文首先概括了低温蒸发技术的分类、工作原理，然后系统阐述了低温蒸发技术在工业废液浓缩、达标排放及处理、废液资源化利用等方面的应用，最后对未来的技术发展方向和技术创新提出了建议。
1、低温蒸发技术简介
1.1低温蒸发技术
低温蒸发是指操作温度一般在35~50℃之间的蒸发工艺，该技术主要处理各种污染废水、含油产品的水、粘稠或结晶的流体，特别是切削液废水、清洗废水、表面处理废水、高盐废水、高浓度废水、探伤废水或其他生产工艺用水等。
1.2低温蒸发技术基本原理
预热：此步骤全自动进行，原水桶到达中间液位后，水泵运转产生真空，水自动进入蒸发器，压缩机运转产生热量对蒸发罐中的废水进行加热，在真空状态下，废水温度上升到30℃左右，废水开始蒸发，预热完成。
蒸发浓缩过程：蒸发温度设定为35-40℃，压缩机压缩冷媒产生热量，水快速蒸发的同时，冷媒经膨胀阀气化后吸热制冷，蒸气上升遇到冷液液化进入储水箱，冷媒吸热经压缩机压缩加热，对废水进行再次加热。蒸发过程中若有气泡产生，传感器检测到，自动加入消泡剂消泡，完成一个循环后开始排出浓缩液（可设定一个循环的时间）。
浓缩液出料：完成一个蒸发循环后，加压泵停止工作，浓缩液管路气动阀门打开，蒸发罐加压，将浓缩液压入浓缩液桶。
▲低温热泵蒸发工作原理图
▲低温蒸汽结晶工作原理图
2、低温蒸发技术应用现状
目前工业废液处理常用的有物理化学法、膜处理、高温蒸馏、生化处理、低温蒸发等处理方法。低温蒸发系统的优点是蒸发温度低，不易结垢，工艺链极短，设备操作简单，自动化程度高，浓缩效率更高，维护更方便，在工业废液处理、废液浓缩、废液资源化利用、特殊废液处理等方面得到了很好的应用。
2.1废水浓度
（1）渗滤液浓度
垃圾渗滤液是一种高浓度有机废液，COD浓度高、色度高、臭味浓，处理难度大。目前采用反渗透（RO）技术进行处理，仍会产生高盐、高色度、高COD、难生化降解的RO浓缩液，约占废液处理量的20%~50%。浓缩液的处理一般采用回炉燃烧、回注处理的方法，但效果不明显，存在处理能耗高的问题。
基于目前常用的渗滤液浓缩膜浓缩工艺的不足，渗滤液浓缩液采用真空低温蒸发进一步浓缩，蒸汽中进入无机盐及挥发性物质，浓缩液中残留部分不挥发性污染物、重金属、固体杂质等物质，浓缩液经离心分离、压滤等措施进一步浓缩，蒸发液返回低温蒸发器前端进行循环蒸发，产生的冷凝水达标排放或回用。
对垃圾渗滤液低温蒸发处理进行了深入研究，结果表明：经过蒸发技术处理后，渗滤液中水被分离出来，挥发性有机酸、氨、挥发性烃类随蒸汽进入浓缩液，无机物、重金属和大部分有机物留在剩余的浓缩液中，浓缩液中的COD、TDS、NH3-N含量均有所降低，蒸发处理工艺可将渗滤液浓缩至原体积的2%～10%左右。
（2）危废液浓度
目前工业产生的危险废液主要有机械加工废液、电镀废液、切削液、清洗废液、荧光废液等废液，其成分中往往含有《国家危险废物名录》中明确规定的成分。目前主要方式是外包给有处置资质的第三方企业处置。如果在外包前采用低温蒸发进行减容处理，可以大大节省危险工业废液处置成本，同时也大大节省能耗。
危险废液浓缩减量处理采用低温蒸发技术，废液浓缩率达到75%，浓缩液中杂质浓度达80%，废液中的污染物得到很好的去除。
2.2 废水减量及处理达标
（1）煤化工高盐难降解有机废液
煤化工废水普遍具有COD高、含盐量高、难降解、含有毒性物质等特点，部分表面活性剂具有亲油性强、乳化分散能力强、性质稳定、不易降解等特点。目前一般采用筛网、高密度澄清器、多介质过滤器除杂，采用离子交换装置、螯合树脂装置去除结垢离子，采用水解酸化、活性炭、MBR膜生物反应器、臭氧催化氧化串联去除有机污染物，采用超滤、两级反渗透双膜法过滤浓缩，浓缩母液蒸发结晶生成混合盐。蒸发系统采用的高温蒸发器串联，能耗较大。针对煤化工废水成分及反渗透浓缩母液特点，开发和使用低成本深度处理技术至关重要。 在末端引入低温蒸发系统，对母液进行结晶干燥，可实现煤化工高盐废水零排放。
（2）油田废水处理
重油废液具有含油量高、悬浮物多、矿化度高的特点，一般采用盘管加热的方式进行油水分离，所需热量一般由锅炉供给。锅炉燃烧需要大量优质的水供应，加热到一定温度的水进入盘管进行热交换，现场取水比较困难，一般采用蒸发工艺，将油田废液蒸发成优质的锅炉给水。这样不仅实现了油田水的处理，还为锅炉提供了优质的水源，形成了良好的资源回收再利用模式。
采用低温蒸发处理油气田污水站、高盐高硬度稠油污水、高含硫气田废水，处理后的稠油废水二氧化硅浓度≤50mg/L、含油量≤2.0mg/L，蒸发得到的蒸馏水电导率仅为17μS/cm，满足锅炉给水要求。含硫废水通过投加复合碱、混凝剂、絮凝剂进行软化处理，深度处理后回用于热采锅炉，通过合理规划、与其他水处理工艺相结合，实现零排放。此外，采用低温蒸发技术处理钻井过程中产生的高盐废水、废弃钻井液、压裂返排液等废水，处理后的水质可达到《污水综合排放标准》中相应标准。
2.3 特殊废液处理
低温蒸发还用于油漆废液、切削液、废乳化液、精细化工废液、电镀废液等特殊废液的处理，这些废液量少，难降解有机污染物含量高，成分复杂，处理难度大，而物理化学法、膜处理法工艺流程长，维护频繁，处理成本高。
喷漆废液按来源可分为脱脂废液、磷化钝化废液、电泳废液、喷漆循环水及喷漆车间其他废液。其中含有大量的油漆颗粒、悬浮物、表面活性剂、乳化油及有机溶剂等，废水成分复杂，色泽变化大，这些污染物若不进行妥善处理、达标排放，将对环境造成严重污染。采用“盐析-蒸发法”处理喷漆废液，在最佳处理工艺条件下，出水COD大幅降低，COD去除率为89.3%。
切削液采用低温蒸发处理，处理后总悬浮物平均去除率超过99.38%，油脂、COD、总氮、总磷、铜、锌的平均去除率分别为99.07%、98.64%、81.28%、99.33%、98.69%、99.79%。结合臭氧处理，可进一步提高有机污染物的去除率，处理后悬浮物、油含量、有机物含量、总氮磷、重金属含量均满足排放标准要求。
2.4 废液资源化利用
低温蒸发主要用于废酸净化、废液资源化利用中的重金属回收，可以减少环境污染，在一定程度上实现资源循环利用，满足国家对环保处理的要求。
对于含铜的废硝酸和含钛的废硝酸、氢氟酸，采用低温加热将废酸中的硝酸或氢氟酸和水蒸发成气态，蒸发出的酸气经冷却、冷凝后生成硝酸或氢氟酸再生酸。
▲威神达环保低温蒸汽结晶器