化工行业废水的水处理方案  

（基于热泵低温真空蒸发器及结晶器的应用）  

   一、化工行业废水种类及特性  

化工废水来源广泛，涵盖石油化工、精细化工、制药、化肥等多个领域，其核心特点如下：  

1. 废水种类：  

   • 工艺废水：含高盐分（如反渗透浓水、蒸馏残液）、高有机物（COD 5,00050,000 mg/L）及毒性物质（苯系物、酚类）。  

   • 中和废水：含强酸（H₂SO₄、HCl）或强碱（NaOH），pH波动大（112）。  

   • 含盐废水：盐分复杂（NaCl、Na₂SO₄、NH₄Cl等），TDS可达10,00050,000 mg/L。  

   • 高毒性废水：含重金属（Cr⁶⁺、Hg²⁺）、氰化物（CN⁻）及持久性有机物（POPs）。  

2. 废水特性：  

   • 高盐分与高COD：盐分占比3%25%，COD常超10,000 mg/L，部分含难降解物质（如多环芳烃）。  

   • 腐蚀性与结垢风险：高Cl⁻、H₂S及溶解氧导致设备腐蚀，硫酸盐、碳酸盐易结垢。  

   • 成分波动大：不同生产环节废水混合后水质、水量瞬时变化显著。  

 二、预处理工艺流程  

预处理需解决腐蚀性控制、毒性物质分解及盐分预脱除问题，典型流程如下：  

1. 物理分离：  

   • 多级过滤：采用微滤（MF）或超滤（UF）去除悬浮物（SS）及胶体物质（粒径>0.1 μm）。  

   • 调节池：均衡水质水量，避免pH剧烈波动。  

2. 化学处理：  

   • 中和沉淀：投加石灰（CaO）或碳酸钠（Na₂CO₃）调节pH至69，沉淀重金属离子（如Fe³⁺、Al³⁺）。  

   • 破氰氧化：采用次氯酸钠（NaClO）或臭氧氧化分解氰化物（CN⁻→CNO⁻→CO₂↑+N₂↑）。  

3. 高级氧化（AOPs）：  

   • Fenton氧化：利用Fe²⁺与H₂O₂生成羟基自由基（·OH），降解苯系物、酚类等难分解有机物。  

   • 电化学氧化：通过钛基涂层电极直接分解有机物，适用于高盐废水。  

4. 膜分离预处理（可选）：  

   • 反渗透（RO）：脱盐率>95%，降低后续蒸发负荷，回收70%80%淡水。  

   • 电渗析（ED）：选择性去除单价盐（如NaCl），缓解蒸发器结垢。  

 三、热泵低温真空蒸发器与结晶器的处理工艺  

针对预处理后废水的高盐、高有机物特性，采用以下工艺：  

1. 热泵低温真空蒸发工艺：  

   • 工作原理：  

     ◦ 在0.093~0.098 MPa真空下，废水沸点降至30~40℃，通过热泵循环实现低温蒸发。  

     ◦ 蒸汽经冷凝后回用，浓缩液TDS提升至80,000150,000 mg/L。  

   • 核心优势：  

     ◦ 耐腐蚀设计：采用钛材（Ti）或2205双相不锈钢材质，耐受Cl⁻、F⁻腐蚀，寿命延长至10年以上。  

     ◦ 防结垢技术：真空环境抑制盐分结晶，配合自动在线清洗（CIP）系统，清洗周期延长至3个月。  

     ◦ 低能耗：COP值达1:12，较传统蒸发节能60%~70%。  

2. 热泵低温真空结晶工艺：  

   • 工作原理：  

     ◦ 浓缩液经强制循环泵输送至结晶罐，通过刮刀强制成核，析出NaCl、Na₂SO₄等盐类。  

     ◦ 结晶盐含水率<5%，可直接作为工业原料或填埋。  

   • 核心优势：  

     ◦ 全封闭运行：避免VOCs逸散，符合《大气污染物综合排放标准》（GB 378222019）。  

     ◦ 智能化控制：PLC集成密度、温度及压力监测，实时调整蒸发速率。  

  四、综合处理工艺流程及优势  

整体工艺链：  

预处理（中和+氧化） → 低温真空蒸发（浓缩减量） → 低温真空结晶（固液分离） → 蒸馏水回用/达标排放。  

技术优势：  

1. 资源化利用：  

   • 蒸馏水COD≤50 mg/L，TDS≤500 mg/L，可回用于工艺清洗或冷却系统，节水率>90%。  

   • 分离出的盐分（如硫酸钠、氯化钠）达到《工业盐》标准（GB/T 54622015），年回收收益可达数十万元。  

2. 环保合规性：  

   • 处理后废水满足《污水综合排放标准》（GB 89781996）及《石油炼制工业污染物排放标准》（GB 315702015）。  

3. 模块化与灵活性：  

   • 设备占地面积小（200500㎡/千吨水），支持橇装化部署，适应化工园区分散式场景。  

  五、应用案例与数据验证  

1. 案例1：某石化企业含盐废水处理  

   • 进水指标：COD 12,000 mg/L，TDS 35,000 mg/L，含苯系物（Benzene 50 mg/L）。  

   • 处理效果：  

     ◦ 蒸馏水回用率92%，COD≤30 mg/L；  

     ◦ 结晶盐产率15 kg/吨废水，苯系物去除率>99%。  

2. 案例2：制药企业高毒性废水处理  

   • 进水指标：COD 25,000 mg/L，CN⁻ 200 mg/L，pH 11。  

   • 处理效果：  

     ◦ 氰化物分解率100%（通过ORP在线监测）；  

     ◦ 系统能耗0.75 kWh/m³，较传统工艺降低55%。  

   六、结论  

热泵低温真空蒸发与结晶技术通过低温节能+精准分离的协同作用，完美适配化工废水的高盐、高有机物及高毒性特性，实现水资源再生、盐分资源化及零污染目标。其模块化设计、智能化控制及低运行成本，可显著降低化工企业环保投入，助力行业绿色可持续发展。  

如需定制化工艺包或能耗模拟分析，可提供废水水质数据，我司将出具详细可行性报告。