农林废弃物综合利用产业化中废水“零排放”关键技术及装备

　　主要内容

　　一、概述

　　二、废水“零排放”关键技术及装备

　　三、总结与拓展

　　一、概述

　　1、农林资源与农林废弃物

　　随着世界范围内对化石能源的粗放型消费，化石资源逐渐减少

　　的同时对环境造成了严重的破坏，而植物靠清洁的太阳能提供可再 生的纤维素等资源，因此，农林资源的利用渐受重视。

　　农林资源利用主要表现在提取纤维素，进而应用于纺织和造纸，

　　我国年产植物纤维素约10亿吨，同时产生了约20亿吨的农林废弃物，

　　如何变废为宝成为化学工作者们亟需解决的重要课题。

　　2、农林废弃物综合利用产业化

　　以制浆造纸为例，在提纤维素过程中，产生了大量的木质素、 半纤维素及降解产物、游离氢氧化钠、碳酸钠、硫酸钠、硅酸盐等 废弃物，这些物质主要存在于造纸黑液、中段水和白水中，因此， 农林废弃物综合利用产业化的过程也以水为介质分离这些化学物质 的过程。

　　产业化循环经济与废水“零排放”

　　二、废水“零排放”关键技术及装备

　　废水“零排放”技术的核心在于分离纯化技术，分离纯化的关 键在工艺及设备的技术经济性。

　　废水处理技术主要包括生化处理技术、化学处理技术、物理分 离技术；物理分离主要是（膜）过滤技术和蒸发技术。

　　这些技术同等重要，必须组合使用才能推动废水“零排放”工 程的实质性开展。限于会议议题及时间的关系，这里着重讨论蒸发 技术及装备。

　　1、黑液蒸发处理现状及对策

　　废水量大：文献报道[1]我国年消费纸浆近亿吨，其中约30%直接来源于农林作物，平均每吨农林作物纸浆产废水150吨，其中30%为黑液。

　　成分复杂：黑液中含木素、半纤维素及降解产物、低聚糖等有 机物，游离碱、硫酸盐、硅酸盐，成分复杂、粘度高，蒸发器结垢 严重。

　　成本高：碱回收工艺蒸发浓缩后焚烧，能耗大，投资高，资源 浪费。

　　对策：析木素-膜分离预浓缩-MVR蒸发-干燥回收-水回用

　　2、蒸发工艺选择、设备设计关键过程

　　黑液蒸发工艺及装置经历了从单效到多效，从管式到板式，从 直接蒸汽加热到采用零蒸汽消耗的MVR作为热源的发展历程，在工艺过程、设备形式上不断与时俱进，取得了很好的效果。

　　这些关于工艺、设备的话题已经讨论了很多，然而从基础物性出发，将基础物性的研究及检测应用于工程化过程的讨论相对较少。 今天我们讨论的重点就是如何在设计之初就解决或预防工程放大后 遇到的结垢、堵塞等一系列问题。

　　3、设计依据及实验目标

　　在蒸发过程中应控制合理的有效传热温差Δ T，所以设备投资

　　取决于换热面积A；若要降低A就必须想办法提高传热K，要提高K必 须提高热侧的对流传热系数a，要提高a就要提高u，而提高了u就会 增大系统的压力降Δ P，从而提高泵功率导致浪费能源。

　　在寻找欧拉数与雷诺数平衡的过程中，结垢、结焦的因素不得 不考虑，而结垢主要原因在于硅酸盐的累积和硫酸盐的析出；结焦 主要因素是局部过热，结焦会导致传热恶化和堵塞。

　　因此，试验过程应围绕这些内容展开。

　　实验目标

　　ΔT（压缩机温升与固含量/盐含量）

　　实验目标

　　定压比热容（热量衡算）

　　实验目标

　　粘度、导热系数、密度（传热计算）

　　实验目标

试验装置与过程

　　实验目标

　　水质指标（工艺选择）

　　哈希DR6000多参数 水质分析仪 COD、氨氮、总磷、总铁、硬度、浊度、Si.氯化物、硫酸盐 等。

　　实验目标

　　试验台试验结果

　　实验目标

　　中试试验装置

　　MVR板式蒸发中试装置                    结晶中试装置

　工程案例

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安徽格义循环经济产业园有限公司木素MVR板式蒸发装置

　　三、总结与拓展

　　在农林废弃物综合利用产业化废水“零排放”方面，目前来看***为关键的就是节能降耗技术，MVR板式蒸发工艺及装置无疑是***理想的选择，不过，在工程实践中更为重要的是要深刻的掌握物料的基础性质，优化各种参数之间的关系，更进一步讲，应做好各个工段间的衔接，使整个产业流程实现***佳的经济性能。

　　在蒸发器行业，单纯的讲提高设备效率是不科学的，一定要重视工艺及物性的研究、试验，只有将二者有机的结合起来才能实现系统***优。

　　推而广之，不论是农林副产物综合利用产业化废水“零排放”方面，还是在发酵废水、制药废水、冶金废水等各种工业废水“零排放”和资源化利用方面，都需要从基础物性入手，开发工艺、研发设备、完善系统，希望更多有实力的企业加大研发投入，加入到促进我国“绿色化学”遍地开花的队伍中来。