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(wú)法直接進(jìn)行生化處理，因此一般采用多效蒸發(fā)結晶技術(shù)，得到無(wú)水硫酸鈉固廢，冷凝水回用或進(jìn)一步處理；近些年隨著(zhù)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(fēng)機均為進(jìn)口設備，投資較高。那么，究竟有沒(méi)有一個(gè)投資相對更小、處理能耗更低的工藝路線(xiàn)呢。

    針對硫酸鈉的物料特性，其既可以通過(guò)蒸發(fā)得到無(wú)水硫酸鈉結晶，又可以通過(guò)冷凍得到含十個(gè)結晶水的芒硝（即十水硫酸鈉）；同時(shí)，隨著(zhù)膜濃縮技術(shù)的進(jìn)步，通過(guò)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(guò)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(shù)、MVR蒸發(fā)結晶技術(shù)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(jìn)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(shí)計。

來(lái)料溫度20⁰C

二、設備選型

根據硫酸鈉的特性及本系統廢水中硫酸鈉的含量，可選用下列幾種處理方式

1）            通過(guò)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(guò)多效強制循環(huán)蒸發(fā)工藝得到硫酸鈉。

3）            通過(guò)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(guò)連續冷凍結晶器通過(guò)不斷冷卻產(chǎn)生過(guò)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(jìn)一步消除飽和度后進(jìn)入離心機固液分離后，固體進(jìn)入下工序，母液進(jìn)入膜過(guò)濾工序進(jìn)行再濃縮，可將母液濃度提升至15%左右，濃縮后的純水進(jìn)入生產(chǎn)工序回用，濃縮液進(jìn)入結晶器繼續參與結晶。

通過(guò)結晶得到十水硫酸鈉作為固體產(chǎn)品與純水，母液則通過(guò)膜濃縮在體系內循環(huán)繼續參與結晶。

（2）工藝特點(diǎn)：

1)為了使晶體有更好的生長(cháng)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，操作穩定性好。

2)配大流量、低揚程、低轉速的軸流泵作為循環(huán)動(dòng)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大量二次成核現象。

3)根據結晶數據曲線(xiàn)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(dòng)控制，操作簡(jiǎn)單、穩定。

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0.6元/kw,則每小時(shí)的總能量消耗為：312元/小時(shí)，約合處理每立方水的成本為：31.2元。

（4）結晶器設備投資

結晶器主體設備投資318萬(wàn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(guò)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(diǎn)

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(cháng)。

4）采用強制循環(huán)蒸發(fā)，通過(guò)增大循環(huán)量進(jìn)而提升換熱器內的管內流速，可有效克服硫酸鈉結晶容易結壁的特點(diǎn)。

（3）工藝能耗

    蒸汽消耗3.9噸/小時(shí)，用電功率200KW/h

    蒸汽按200元/噸，電費按0.6元/kw

    則每小時(shí)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(wàn)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(wú)結晶、不容易結壁的物料，所以對于本物料系統，在無(wú)結晶濃縮階段采用MVR蒸發(fā)器，在溶液結晶飽和的時(shí)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(shí)須轉入多效蒸發(fā)結晶器繼續蒸發(fā)結晶。通過(guò)計算，在MVR蒸發(fā)器內蒸發(fā)出的水量要控制在2.2噸/小時(shí)左右，則在多效強制循環(huán)蒸發(fā)器內蒸發(fā)的水量約為2.5噸/小時(shí)左右。

（2）工藝特點(diǎn)

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(wèn)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4.4t/hr（蒸汽溫升8℃）蒸發(fā)器
設備成本：450萬(wàn)元/套 
運行成本：蒸汽消耗0.02噸/小時(shí)（機組密封補汽），蒸汽價(jià)格200元/噸，電耗220千瓦/時(shí)（主電機、循環(huán)泵、真空泵、凝水泵），平均電價(jià)0.6元/千瓦時(shí)；
每小時(shí)運行成本：0.04噸*200元/噸+220千瓦*0.6元/千瓦時(shí)=8+132=136元/小時(shí)；

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1.8噸/小時(shí)，電耗140KW/h

則每小時(shí)運行成本為1.8噸*200元/噸+140千瓦*0.6元/千瓦時(shí)=360+84=444元/小時(shí)；

約合處理每噸水的成本91元。

則每小時(shí)綜合成本為136+444=580元/小時(shí)，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(wàn)元，四效蒸發(fā)結晶器設備投資約240萬(wàn)元，總計約690萬(wàn)元（不含安裝、離心機設備價(jià)格）。

四、綜合評價(jià)

由以上分析可以得出，設備能耗方面來(lái)考慮，采用冷凍結晶與膜處理組合工藝，運行能耗*低，設備投資中等；采用四效蒸發(fā)結晶工藝，投資*低，但運行費用*高；采用MVR與四效蒸發(fā)結晶組合工藝，運行能耗中等，但投資*高。

因此，才用冷凍結晶與膜處理組合工藝處理硫酸鈉廢水具有較高的推廣價(jià)值。