在日常与客户沟通时,发现很多客户普遍存在一种认知误区,认为经蒸发器处理后的冷凝水为纯净蒸馏水,水质优良,甚至接近或达到纯水标准。然而,他们往往难以理解为何蒸发器冷凝水中的化学需氧量(COD)残留会处于较高水平。
什么是COD?
化学需氧量(COD)是用于评估水体中有机物含量的关键指标,其数值越高,表明水体受有机物污染的程度越严重。但需注意,COD无法反映具体的有机物成分构成。
为什么蒸发器冷凝水的残留COD那么高?
要深入理解该问题,我们需理解蒸发器基础工作原理。蒸发器(涵盖低温蒸发器、MVR蒸发器、多效蒸发器、三效蒸发器、双效蒸发器等类型)通过加热废水,促使水汽化,经冷凝后获得蒸馏水;而无法汽化的溶质则被浓缩,达到饱和状态后结晶析出。在蒸发器中,所有沸点低于加热温度的组分均可能汽化,并随水蒸气冷凝进入冷凝水。
因此,当原水中含有沸点较低或与水沸点相近的有机成分时,在加热过程中,部分乃至大部分此类成分会挥发并混入冷凝水,导致冷凝水受到“污染”。
原水水质及蒸发器工艺的差异,会导致冷凝水中化学需氧量(COD)残留程度显著不同。低温蒸发器因工作温度较低,其冷凝水COD残留通常更低,一般不超过300mg/L,甚至更低水平。而对于制药废水、涂装废水等高COD化工废水,由于原水COD浓度高且成分复杂,经蒸发处理后冷凝水的COD残留浓度往往更高。
附录:
水的沸点随压强减小而降低,在真空环境中,其沸点可降至25℃以下。低温蒸发器借助真空泵将沸腾室抽至真空状态(真空度<-90KPa),使废液在密闭条件下于约35℃时沸腾蒸发。
压缩机压缩冷媒经沸腾室内盘管,为料液加热,料液在约 35℃时沸腾蒸发。冷媒经膨胀阀节流降压后制冷,再流经冷凝罐内盘管,对沸腾罐产生的水蒸气进行冷却,形成冷凝水。冷凝水经管道排入蒸馏水罐,当罐内水位达到高液位时,由离心泵排出蒸馏水,从而实现蒸馏水与浓缩液的分离。
以下是有机溶剂的沸点和密度表:
基于上述有机溶剂沸点数据可知,绝大多数有机溶剂沸点高于40℃,而低温蒸发器的沸腾蒸发温度约为35℃,未达到有机物的沸点。因此,有机物主要富集于浓缩液中,低温蒸发产水呈现清澈透明状态。针对不同水质特征,经低温蒸发器处理后的高COD废水,COD去除率最高可达99%。
以上论据与论点稍具物理常识就能识破其荒谬性,实无辩驳必要。在低压环境下,水的沸点降低,同时多数有机溶剂的沸点亦随之降低。若依原论据逻辑,低温蒸发器冷凝水残留的化学需氧量(COD)来源将无法解释。此外,声称能实现99%的COD成分去除率,与不考量盐分组成便妄谈反渗透(RO)膜去除率的行为,本质上均属盲目自大与无知。
COD超标的冷凝水如何处理?
在掌握蒸发器工作原理,理解冷凝水中残留化学需氧量(COD)的成因及其大致组成后,可初步设计冷凝水的深度处理工艺。
备注:最好做一下冷凝水的COD物质组成。
①冷凝水COD物质组成主要是小分子有机溶剂、氨氮等。
②以超滤、陶瓷膜为代表分离膜的截留效果理论上不会很好。
③以反渗透膜为代表分离膜对部分物质去除效果较好(>75%),部分物质去除效果很一般,且受pH等多种因素影响。
④以还原剂为代表的化学方法,容易导致冷凝水二次污染。
⑤以树脂吸附为代表的吸附方法,成本较高且再生频繁。
⑥以活性炭吸附为代表的吸附方法,成本相对适中,但是消耗较大,再升频率较高。
⑦以生化为代表的处理工艺,适用于COD残留较高且水量较大的情况。
⑧其他对COD有较好去除效果的方法。
当COD处理要求相对较低(<300mg/L)时,采用活性炭吸附结合RO膜分离技术,是最经济有效的方案。而在COD处理要求严苛的场景下,需在上述工艺基础上增设特定物质去除工艺,此时对COD成分进行原始分析则显得尤为关键。
备注:深度处理涵盖范围广泛,既可针对反渗透(RO)产水进一步处理,也可在活性炭吸附与反渗透分离效果欠佳时,作为补充工艺。工艺的选取需综合考量实际化学需氧量(COD)浓度及其成分构成。若有人仍纠结于反渗透膜进水条件中COD指标问题,需明确的是,不应只关注COD数值本身,更应重视其成分特性。