電鍍廢水指電鍍生產(chǎn)過(guò)程中排放的各種廢水，一般根據(jù)廢水所含污染物或重金屬的種類(lèi)分為酸堿廢水、含氰廢水、含鉻廢水、含鎳廢水、含鎘廢水、含銅廢水、含鋅廢水、混合廢水等。為解決電鍍廢水排放帶來(lái)的環(huán)保問(wèn)題，越來(lái)越多的電鍍園區(qū)和企業(yè)采用電鍍廢水零排放工藝，實(shí)現(xiàn)廢水的循環(huán)回用。在電鍍廢水零排放工藝中，蒸發(fā)器是必不可少的部分，也是決定電鍍廢水能否實(shí)現(xiàn)零排放的重要環(huán)節(jié)。

電鍍廢水零排放系統(tǒng)一般包括預(yù)處理系統(tǒng)、綜合處理系統(tǒng)、膜系統(tǒng)和蒸發(fā)系統(tǒng)四大部分。預(yù)處理系統(tǒng)應(yīng)遵循分類(lèi)收集、分質(zhì)處理的原則，如酸堿廢水一般采用中和法，含氰廢水采用堿性氯化法，含鉻廢水采用亞硫酸鹽還原法，含鎳廢水、含鎘廢水、含銅廢水、含鋅廢水、混合廢水等則采用化學(xué)沉淀法或者離子交換法進(jìn)行預(yù)處理。經(jīng)分類(lèi)預(yù)處理后，使各類(lèi)廢水中的一類(lèi)污染物達(dá)到GB 21900–2008《電鍍污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中“表3”的限值要求，一并進(jìn)入綜合處理系統(tǒng)，采用深度物化處理、生化處理等技術(shù)進(jìn)一步去除有機(jī)物、氨氮、總氮等污染物，使出水達(dá)到膜系統(tǒng)的進(jìn)水要求，再采用多級(jí)、多段組合膜工藝對(duì)廢水進(jìn)行濃縮減量處理。高鹽度的膜系統(tǒng)濃水送至蒸發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶處理，一方面產(chǎn)出結(jié)晶鹽，另一方面得到達(dá)到回用水質(zhì)要求的膜系統(tǒng)產(chǎn)水和蒸發(fā)冷凝水，全部循環(huán)回用于生產(chǎn)，從而最終實(shí)現(xiàn)電鍍廢水零排放。

蒸發(fā)器的選型和組成

目前電鍍廢水零排放工藝的蒸發(fā)器一般采用多效蒸發(fā)或者機(jī)械蒸汽再壓縮(MVR)蒸發(fā)器，MVR蒸發(fā)器因?yàn)楦咝Ч?jié)能、運(yùn)行費(fèi)用低、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)而在廢水零排放中得到更為廣泛的應(yīng)用。MVR蒸發(fā)系統(tǒng)一般由預(yù)熱器、強(qiáng)制循環(huán)加熱器、結(jié)晶分離器、蒸汽壓縮機(jī)、離心機(jī)、泵組、儲(chǔ)罐、自動(dòng)控制系統(tǒng)等組成。

濃水經(jīng)進(jìn)料泵提升、預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入強(qiáng)制循環(huán)加熱器，在其中被蒸汽加熱后進(jìn)入結(jié)晶分離器沸騰汽化，并氣液分離。分離后的濃水在強(qiáng)制循環(huán)泵的作用下再次進(jìn)入強(qiáng)制循環(huán)加熱器中循環(huán)濃縮，直至達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)而析出結(jié)晶鹽。含有結(jié)晶鹽的濃水經(jīng)出料泵出料，送至稠厚器進(jìn)一步增濃。然后進(jìn)入離心機(jī)離心分離得到結(jié)晶鹽，離心母液則經(jīng)母液罐、母液泵重新回到結(jié)晶分離器繼續(xù)濃縮結(jié)晶。結(jié)晶分離器產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入蒸汽壓縮機(jī)，經(jīng)蒸汽壓縮機(jī)壓縮后其溫度和焓值提高，然后重新回到強(qiáng)制循環(huán)加熱器用作加熱蒸汽，以達(dá)到重復(fù)利用和節(jié)能的目的。

加熱蒸汽在強(qiáng)制循環(huán)加熱器中釋放潛熱加熱濃水的同時(shí)，本身被冷凝，并自流進(jìn)入冷凝水罐。蒸發(fā)冷凝水經(jīng)冷凝水泵提升，送至預(yù)熱器回收熱量后作為回用水回用到生產(chǎn)中。在工程實(shí)踐中，若膜系統(tǒng)濃水的鹽濃度較低，則在進(jìn)入強(qiáng)制循環(huán)加熱器和結(jié)晶分離器前，采用蒸發(fā)效率更高的降膜蒸發(fā)器、升膜蒸發(fā)器、板式蒸發(fā)器等進(jìn)行預(yù)濃縮，可以進(jìn)一步降低蒸發(fā)系統(tǒng)的整體投資和運(yùn)行能耗。

強(qiáng)制循環(huán)加熱器的設(shè)計(jì)

電鍍廢水零排放工藝中，強(qiáng)制循環(huán)加熱器一般采用管殼式換熱器，其傳熱面積A根據(jù)傳熱速率方程[計(jì)算：A=Q/(K·Δtm)。該式中的Q為熱負(fù)荷，可通過(guò)對(duì)加熱器作熱量衡算求得。當(dāng)忽略加熱器熱損失時(shí)，Q為加熱蒸汽冷凝放出的熱量。而K為總傳熱系數(shù)，根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)一般可在800～1 200 W/(m2·°C)范圍內(nèi)選取；Δtm為傳熱的有效溫差，是加熱蒸汽溫度與操作條件下物料沸點(diǎn)的差值。在蒸發(fā)器設(shè)計(jì)中，物料的沸點(diǎn)是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，物料的沸點(diǎn)升高一般與溶質(zhì)的類(lèi)別、組成、操作壓強(qiáng)、靜壓強(qiáng)、管路流動(dòng)阻力等有關(guān)，當(dāng)電鍍廢水主要含硫酸鈉和氯化鈉時(shí)，沸點(diǎn)一般升高4～10°C。在確定強(qiáng)制循環(huán)加熱器傳熱面積之后，選定加熱管的外徑do和管長(zhǎng)l即可計(jì)算加熱管的數(shù)量n，即：n=A/(πdol)。

根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，do通常為0.025～0.032 m;l通常為6～8 m，最長(zhǎng)達(dá)12 m以上。電鍍廢水零排放工藝中的加熱器大多采用正三角形方式排列，其筒體直徑D可以根據(jù)以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算并圓整：D=1.6don0.5。在強(qiáng)制循環(huán)加熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要特別注意殼程兩個(gè)管口的設(shè)置。一是加熱蒸汽進(jìn)口，需要設(shè)置防沖板或者蒸汽導(dǎo)流筒，以減少加熱蒸汽對(duì)加熱管的沖擊；二是不凝氣排放口，應(yīng)設(shè)置在蒸汽流動(dòng)方向的末端，遠(yuǎn)離加熱蒸汽進(jìn)口的位置，以便更能有效排放不凝氣。強(qiáng)制循環(huán)加熱器還可以采用雙加熱室的設(shè)計(jì)，降低蒸發(fā)系統(tǒng)的運(yùn)行能耗。

蒸發(fā)器結(jié)晶分離器的設(shè)計(jì)

結(jié)晶分離器的設(shè)計(jì)主要是確定分離器筒體直徑和氣相空間的高度。分離器的筒體直徑D'可根據(jù)分離器內(nèi)二次蒸汽體積流量Vg以及二次蒸汽流速u(mài)g來(lái)計(jì)算并圓整，即：D'=1.128(Vg/ug)0.5。ug與分離器內(nèi)物料密度ρl及二次蒸汽密度ρg有關(guān)，在電鍍廢水零排放工藝中可按以下經(jīng)驗(yàn)公式估算：ug=0.03(ρl–ρg)0.5/ρg0.5。

強(qiáng)制循環(huán)泵的選型設(shè)計(jì)

蒸發(fā)系統(tǒng)的強(qiáng)制循環(huán)泵采用大流量、低揚(yáng)程的軸流泵。循環(huán)泵的流量V根據(jù)強(qiáng)制循環(huán)加熱器加熱管的截面積及加熱管內(nèi)物料流速u(mài)來(lái)計(jì)算，即：V=0.25πdi2nu 公式中，di為加熱管的內(nèi)徑；u一般為1.5～2.5 m/s。循環(huán)泵的揚(yáng)程H根據(jù)伯努利方程計(jì)算，一般介于3～5 m之間。循環(huán)泵的功率N與循環(huán)泵的流量、揚(yáng)程、物料密度以及泵效率η有關(guān)，可以通過(guò)以下公式核算：N=V·H·ρl/(102η)。在強(qiáng)制循環(huán)泵的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，必須避免產(chǎn)生汽蝕。當(dāng)強(qiáng)制循環(huán)泵發(fā)生汽蝕時(shí)，電流會(huì)突然升高，并伴隨強(qiáng)烈的噪音和振動(dòng)，對(duì)葉輪和泵體產(chǎn)生嚴(yán)重破壞。在選型設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)降低循環(huán)泵的汽蝕余量，同時(shí)提高蒸發(fā)裝置的汽蝕余量，保證兩者有0.5 m以上差值的安全裕量。

蒸汽壓縮機(jī)的選型設(shè)計(jì)

蒸汽壓縮機(jī)是MVR蒸發(fā)器的核心設(shè)備之一，目前在零排放工藝中廣泛應(yīng)用的主要有：羅茨壓縮機(jī)、普通離心蒸汽壓縮機(jī)和單級(jí)高速離心壓縮機(jī)。羅茨壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速較低，通常在750～1 650 r/min，運(yùn)行穩(wěn)定性較好，溫升可達(dá)22～25°C，機(jī)組結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但絕熱效率較低，且單臺(tái)設(shè)備處理量偏小，一般限制蒸發(fā)量在5 t/h以?xún)?nèi)。普通離心蒸汽壓縮機(jī)一般轉(zhuǎn)速為6 000～9 500 r/min，運(yùn)行穩(wěn)定性好，溫升范圍6～9°C，在電鍍廢水零排放工藝中常常2臺(tái)串聯(lián)使用。

單級(jí)高速離心壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速可高達(dá)33 000 r/min，溫升可達(dá)到20～24°C，但機(jī)組控制相對(duì)復(fù)雜。普通離心蒸汽壓縮機(jī)和單級(jí)高速離心壓縮機(jī)均屬于恒壓式壓縮機(jī)，效率高，設(shè)備處理量大，推薦在蒸發(fā)量3 t/h以上的蒸發(fā)器中使用，使用時(shí)需做好流量、溫度、壓力、振動(dòng)等的監(jiān)測(cè)和控制，同時(shí)應(yīng)充分考慮發(fā)生喘振工況的預(yù)防和保護(hù)措施。蒸汽壓縮機(jī)選型時(shí)需要提供的基本設(shè)計(jì)參數(shù)包括處理量、進(jìn)口壓力、進(jìn)口溫度、壓縮機(jī)溫升、材質(zhì)等。在電鍍廢水零排放蒸發(fā)系統(tǒng)中，壓縮機(jī)溫升一般為16～20°C，進(jìn)口溫度取決于蒸發(fā)器設(shè)計(jì)溫度，80～95°C之間為宜。采用羅茨壓縮機(jī)或普通離心蒸汽壓縮機(jī)時(shí)，過(guò)流材質(zhì)優(yōu)先選用雙相不銹鋼；采用單級(jí)高速離心壓縮機(jī)時(shí)，葉輪材質(zhì)建議采用鈦合金。

電鍍廢水零排放案例

藍(lán)思科技電鍍廢水海淡膜濃縮液中水回用項(xiàng)目

項(xiàng)目位于湖南省長(zhǎng)沙市，邁源與永清水務(wù)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，為藍(lán)思科技打造了處理能力為80t/d的電鍍廢水減量零排放處理項(xiàng)目。藍(lán)思科技是智能設(shè)備視窗及外觀防護(hù)、結(jié)構(gòu)件與電子功能件領(lǐng)域的高新技術(shù)企業(yè)，也是全球首家將玻璃應(yīng)用于手機(jī)上的廠商。處理對(duì)象為電鍍廢水海淡膜濃水，應(yīng)用了邁源MYM2000蒸發(fā)設(shè)備，具有產(chǎn)水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)、占地面積小、快速安裝、維護(hù)簡(jiǎn)易、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。

東莞電鍍廢水減量零排放處理項(xiàng)目(兩套MVR蒸發(fā)系統(tǒng))

項(xiàng)目位于廣東省東莞市，廣州市邁源科技有限公司為國(guó)內(nèi)某大型蘋(píng)果手機(jī)電子產(chǎn)品代工廠打造了兩期項(xiàng)目，分別為處理量120t/d電子清洗反滲透濃水處理項(xiàng)目和處理量25t/d電鍍含鎳膜濃縮液處理項(xiàng)目，項(xiàng)目運(yùn)行穩(wěn)定，產(chǎn)水持續(xù)達(dá)標(biāo)，成為國(guó)內(nèi)電子電鍍廢水處置的標(biāo)桿項(xiàng)目。

青島富士康半導(dǎo)體高端封測(cè)配套涉重廢水深度處理項(xiàng)目

項(xiàng)目位于青島市西海岸新區(qū)，邁源參與由青島青水津膜高新科技有限公司承建的青島半導(dǎo)體高端封測(cè)配套涉重廢水深度處理項(xiàng)目已竣工并通過(guò)驗(yàn)收，于2021年8月正式投入運(yùn)行。這是山東首個(gè)半導(dǎo)體高端封測(cè)配套涉重廢水深度處理廠，在山東省半導(dǎo)體重金屬?gòu)U水處理領(lǐng)域尚屬首次，工藝技術(shù)達(dá)到全國(guó)領(lǐng)先水平。整體項(xiàng)目采用污水“零排放”核心工藝，設(shè)計(jì)處理規(guī)模為150m3/d，工藝為“高效沉淀+臭氧接觸+曝氣生物過(guò)濾+超濾+反滲透+MVR蒸發(fā)結(jié)晶+尾水回用”，產(chǎn)生的的污泥危廢外運(yùn)，尾水全部回用。其中MVR蒸發(fā)結(jié)晶這一工藝段，采用的是邁源生產(chǎn)的MYM2000蒸發(fā)結(jié)晶設(shè)備，處理對(duì)象為電子清洗反滲透濃水，系統(tǒng)運(yùn)行良好。