金屬制品生產中產生大量成分復雜的廢水。傳統廢水處理技術存在能耗大、不達標，重金屬、污染物等超標等問題，不能滿足節能減排和循環經濟要求，需進行技術升級。隨著我國的環境保護法、水污染行動計劃（水十條）、污染物排放許可制實施方案等環保法律法規頒布，國家對節能環保的要求越來越嚴格，節約型、低能耗、高質量發展成為必然要求和趨勢，這也為線材加工污水處理提出了新的要求。

１、金屬制品行業廢水特點、處理情況

金屬制品品種眾多，如ＰＣ鋼絲、鋼絞線及ＰＣ鋼棒、鋼簾線、焊絲、彈簧鋼絲、不銹鋼絲等。金屬制品生產用水量大，以某鋼絲生產企業為例，平均生產１ｔ鋼絲所消耗的自來水約４ｔ，若按每月生產５０００ｔ鋼絲計算，每月消耗水約２萬ｔ，每月生產排出的污水量相當于不發達國家３０ａ的人均用水總量。

不同的產品、不同生產階段所產生的廢水成分非常復雜。按金屬制品生產工藝，首先，金屬表面處理時會產生大量廢水，如酸洗、磷化、清洗、電鍍等工藝廢水，廢水中主要含有各類酸、鋅、鐵、鉛、銅等離子，水體呈酸性。這類金屬表面處理廢水的特點是水量較大、濃度較低，處理工藝多采用傳統酸性廢水的中和沉淀法，或采用生物法，將重金屬、無機鹽沉淀固化、填埋，也有采用膜分離工藝提純、濃縮，并再次利用。其次，拉拔過程中的廢水，如拉絲潤滑廢液，是油水混合而成的穩定均勻的膠體物質，主要成分為油和拉絲油等乳化液，含有乳化油、烴水混合物、乳化液（膏）、冷卻劑、潤滑劑、拔絲劑等有害物質，一般呈堿性，含重金屬，且污染物濃度較高，不易降解。相比于金屬表面處理廢水，拉拔廢水量較小、處理難度更大。針對拉拔產生的廢水污染物濃度較高、難處理的特點，多采用蒸發工藝，將廢油濃縮、提純、結晶，并再次回收利用，而濃度越高，廢水蒸發消耗蒸汽越少。

筆者探究采用新型布膜式蒸發器，通過蒸發工藝，提純、濃縮、結晶處理線材加工廢水，達到環保、節能、降耗的目的。

２、幾種蒸發工藝原理及能效分析

蒸發工藝是加熱污水至蒸發溫度，使其在常壓或正壓、真空的壓力下汽化，達到濃縮、飽和而析出無機鹽晶粒的工藝方法。蒸發工藝處理廢水，通過蒸發使原料達到一定的濃度結晶，還可以回收利用，是國內外廢水處理比較常用的方法。

常用的處理設備有單效蒸發、多效蒸發和機械蒸汽再壓縮技術（ＭＶＲ）３種蒸發工藝。按流體循環方式可分為不循環型蒸發、自然循環型蒸發、強制循環型蒸發、刮膜式蒸發等等。正確地采用某種工藝，不僅能提高產品的質量，又能節能降耗、降低生產成本，提高經濟效益。

單效蒸發即只有一級的蒸發，一次蒸汽加熱廢水產生二次蒸汽，經冷凝后排放，特點是設備簡單，造價低，能效比低。其蒸發單位質量的污水通常需要１.１～１.２倍質量的蒸汽，造水比為０.７～０.９（造水比是指蒸發裝置淡水總產量與鹽水加熱器所消耗的蒸汽量之比）。

多效蒸發是利用從一效到末效的二次蒸汽多次逐級重復加熱的蒸發器，按溫度差逐級設計，一般一效蒸發的蒸發溫度由物料的熱敏性溫度來控制，末效二次蒸汽的溫度由當地的海拔高度和真空機組的選型來決定。多效蒸發器的一次蒸汽的消耗與效體的數量成反比，根據廢水成分和系統大小，可設計成二效、三效～五效，理論上蒸發單位質量的冷凝水通常需要０.２５～０.５５倍質量的蒸汽，造水比為１.８～３.８，相比于單效蒸發，多效蒸發更加節能。

ＭＶＲ蒸發器即二次蒸汽機械壓縮蒸發器，是利用壓縮機將蒸發出來的二次蒸汽再壓縮，使其溫度升高，再送入蒸發加熱器重復使用，ＭＶＲ蒸發器理論上不需要消耗一次蒸汽，只消耗電能，其電能的消耗主要取決于二次蒸汽所需要的溫升和壓縮機的效率。

單效、多效、ＭＶＲ蒸發工藝性能比較見表１。

由表１可以看出，單從能耗上來說，ＭＶＲ蒸發器是最低的，當電價格為０.７５元／（ｋＷ·ｈ），低壓蒸汽價格１３０元／ｔ時，四效蒸發器和１２℃溫升ＭＶＲ蒸發器運行費用相當。ＭＶＲ蒸發器特點是設備緊湊，占地面積小，所需空間小，可省去冷卻系統，對于缺少供汽、供水能力，場地不足的已有工廠，既節省投資，又可獲得較好的節能效果，這也是近年來ＭＶＲ蒸發工藝快速發展的原因。

３、新型布膜式蒸發器特點

３.１ 傳統蒸發器存在的問題

傳統常用的蒸發器多采用降膜式蒸發器。金屬制品生產工藝廢水含鹽、含油，腐蝕性強，采用傳統蒸發工藝處理時存在以下問題。

（１）結晶、結垢。

在蒸發過程中，當溶液達到飽和濃度時，蒸發室和加熱管極易結晶、結垢，這種固體黏附在加熱管表面，如不及時清除，厚度將越來越大，將使加熱管的傳熱系數降低，增加能耗，嚴重時可導致換熱設備無法使用。

（２）濃縮。

傳統蒸發器一般是濃縮污水，當含鹽量達到飽和濃度，再繼續蒸發將使水中的無機鹽結晶，結晶物沉積在蒸發器底部或附著加熱面上，很難做到將污水中的鹽結晶連續分離，回收利用無機鹽。

（３）腐蝕。

污水一般含酸（或含堿）、氯化物，對設備的腐蝕性強，其設備需要根據污水成分，針對性地使用耐腐蝕金屬材料。

（４）污水中含有油，傳統蒸發設備不能很好地進行油水分離。

３.２ 新型布膜式蒸發器的優點

新型布膜式蒸發器是一種非常適合于處理線材加工污水的新型蒸發設備，系統簡單，結構緊湊，可適用于單效蒸發、多效蒸發、ＭＶＲ機械蒸汽再壓縮蒸發，具有濃縮或連續生產結晶粉狀物的功能。通過增減布膜數量擴展污水處理量。

新型布膜式蒸發器基本原理是在一根水平轉動且流通蒸汽的大軸上，設置多個內部流通蒸汽的加熱盤，由減速電機帶動勻速旋轉，同時噴水口向加熱盤的正反面噴射循環污水，污水立刻在加熱盤表面蒸發結晶并形成干粉狀，在加熱盤的旋轉周末端設置刮刀將結晶狀干粉刮下并落入收集槽中，結晶干粉再通過輸送機連續排出并回收利用或處置。蒸發是在加熱盤表面完成的，一次蒸汽通過旋轉接頭和大軸流入加熱盤內，加熱盤內部設置有多道環形溝槽，一次蒸汽放熱后變成冷凝水從大軸的另一端軸向排出，回收二次蒸汽冷凝水余熱后達標排放。加熱分離室結構示意如圖１所示。加熱盤組件設置在一個相對較大的空間內，這個空間兼具分離室的作用。循環污水在加熱盤表面沸騰汽化、結晶，產生的二次蒸汽帶有少量泡沫，到了較大空間的分離室頂部后，這些液體借自身凝聚和除沫器等的作用得以與二次蒸汽分離。

新型布膜式蒸發器與傳統的刮膜式蒸發器相比，傳統的刮膜式蒸發器有如下缺點。

（１）    體積和重量大。

傳統的刮膜式蒸發器采用的是立式或水平放置的一根粗軸，一次蒸汽由夾套送入，熱量經過筒體傳遞給內部的蒸發液，蒸發器體積、重量較大。例如３０ｍ２的立式刮膜式蒸發器筒體直徑需要１.７ｍ，設備高度需要１３ｍ，設備總重量１７ｔ。

（２）    無法大面積擴展換熱面積。

由于換熱面積為包含夾套部分筒體內表面積，根據公式Ｆ＝πＤｉＨ可以看出，增大換熱面積只能增大筒體直徑和筒體長度；市場上的刮膜式蒸發器加熱面積一般為０.２～３０ｍ２；由于技術難度較大，大型的刮膜式蒸發器基本由國外廠商掌握。

（３）維修困難。

由于體積和重量都較大，當設備蒸發器某部分需要維修時，維修難度大。

新型布膜式蒸發器有如下優點。

（１）單位體積內可擴展更多的加熱面積。傳統的刮膜式蒸發器內部空間基本上浪費掉了，而新型布膜式蒸發器分離室內部密布了多個加熱盤，單位體積內可布置更多的加熱面積，只需增加盤的個數即可。

（２）蒸發效率高，循環污水經泵和噴嘴，噴射到轉動的加熱盤上，流量可調節，當噴射到加熱盤上的水旋轉接近一周時，由于刮板的作用，使此時還未來得及完全蒸發的水膜厚度再一次均勻，形成強烈換熱蒸發，蒸發效率高。

（３）可刮除結焦、結垢。刮刀與加熱盤表面完全吻合，可將加熱盤表面刮凈，不必擔心加熱盤表面殘留結晶、結垢，這也是其他類型的蒸發器無法解決的問題。

（４）停留時間短。液體在加熱盤上停留時間只有減速機轉動一周的時間，一般４５ｓ即可完成一周，所以同樣適宜回收熱敏性物質。

（５）適合于各種黏度的液體，可以處理黏度達１００Ｐａ·ｓ的高黏性液體。

４、結語

線材加工污水處理是保障當前金屬制品行業向節約型、低能耗、高質量發展的必然要求和趨勢，介紹了傳統單效、多效蒸發技術以及機械蒸汽再壓縮（ＭＶＲ）技術的能效比較，詳細介紹了新型布膜式蒸發器的結構和工作原理。新型布膜式蒸發器具有能耗低、處理量可擴展、自動化程度高、結構緊湊等諸多優點，對線材加工污水可進行高效高質的處理，具有廣闊的技術和市場前景。但需注意的是，在選擇何種蒸發工藝時，應依據當時、當地的蒸汽價格、電價和投資來綜合決定。（來源：威海潤藍水處理設備有限公司）