金属制品生产中产生大量成分复杂的废水。传统废水处理技术存在能耗大、不达标，重金属、污染物等超标等问题，不能满足节能减排和循环经济要求，需进行技术升级。随着我国的环境保护法、水污染行动计划（水十条）、污染物排放许可制实施方案等环保法律法规颁布，国家对节能环保的要求越来越严格，节约型、低能耗、高质量发展成为必然要求和趋势，这也为线材加工污水处理提出了新的要求。
１、金属制品行业废水特点、处理情况
金属制品品种众多，如ＰＣ钢丝、钢绞线及ＰＣ钢棒、钢帘线、焊丝、弹簧钢丝、不锈钢丝等。金属制品生产用水量大，以某钢丝生产企业为例，平均生产１ｔ钢丝所消耗的自来水约４ｔ，若按每月生产５０００ｔ钢丝计算，每月消耗水约２万ｔ，每月生产排出的污水量相当于不发达国家３０ａ的人均用水总量。
不同的产品、不同生产阶段所产生的废水成分非常复杂。按金属制品生产工艺，首先，金属表面处理时会产生大量废水，如酸洗、磷化、清洗、电镀等工艺废水，废水中主要含有各类酸、锌、铁、铅、铜等离子，水体呈酸性。这类金属表面处理废水的特点是水量较大、浓度较低，处理工艺多采用传统酸性废水的中和沉淀法，或采用生物法，将重金属、无机盐沉淀固化、填埋，也有采用膜分离工艺提纯、浓缩，并再次利用。其次，拉拔过程中的废水，如拉丝润滑废液，是油水混合而成的稳定均匀的胶体物质，主要成分为油和拉丝油等乳化液，含有乳化油、烃水混合物、乳化液（膏）、冷却剂、润滑剂、拔丝剂等有害物质，一般呈碱性，含重金属，且污染物浓度较高，不易降解。相比于金属表面处理废水，拉拔废水量较小、处理难度更大。针对拉拔产生的废水污染物浓度较高、难处理的特点，多采用蒸发工艺，将废油浓缩、提纯、结晶，并再次回收利用，而浓度越高，废水蒸发消耗蒸汽越少。
笔者探究采用新型布膜式蒸发器，通过蒸发工艺，提纯、浓缩、结晶处理线材加工废水，达到环保、节能、降耗的目的。
２、几种蒸发工艺原理及能效分析
蒸发工艺是加热污水至蒸发温度，使其在常压或正压、真空的压力下汽化，达到浓缩、饱和而析出无机盐晶粒的工艺方法。蒸发工艺处理废水，通过蒸发使原料达到一定的浓度结晶，还可以回收利用，是国内外废水处理比较常用的方法。
常用的处理设备有单效蒸发、多效蒸发和机械蒸汽再压缩技术（ＭＶＲ）３种蒸发工艺。按流体循环方式可分为不循环型蒸发、自然循环型蒸发、强制循环型蒸发、刮膜式蒸发等等。正确地采用某种工艺，不仅能提高产品的质量，又能节能降耗、降低生产成本，提高经济效益。
单效蒸发即只有一级的蒸发，一次蒸汽加热废水产生二次蒸汽，经冷凝后排放，特点是设备简单，造价低，能效比低。其蒸发单位质量的污水通常需要１.１～１.２倍质量的蒸汽，造水比为０.７～０.９（造水比是指蒸发装置淡水总产量与盐水加热器所消耗的蒸汽量之比）。
多效蒸发是利用从一效到末效的二次蒸汽多次逐级重复加热的蒸发器，按温度差逐级设计，一般一效蒸发的蒸发温度由物料的热敏性温度来控制，末效二次蒸汽的温度由当地的海拔高度和真空机组的选型来决定。多效蒸发器的一次蒸汽的消耗与效体的数量成反比，根据废水成分和系统大小，可设计成二效、三效～五效，理论上蒸发单位质量的冷凝水通常需要０.２５～０.５５倍质量的蒸汽，造水比为１.８～３.８，相比于单效蒸发，多效蒸发更加节能。
ＭＶＲ蒸发器即二次蒸汽机械压缩蒸发器，是利用压缩机将蒸发出来的二次蒸汽再压缩，使其温度升高，再送入蒸发加热器重复使用，ＭＶＲ蒸发器理论上不需要消耗一次蒸汽，只消耗电能，其电能的消耗主要取决于二次蒸汽所需要的温升和压缩机的效率。
单效、多效、ＭＶＲ蒸发工艺性能比较见表１。
由表１可以看出，单从能耗上来说，ＭＶＲ蒸发器是最低的，当电价格为０.７５元／（ｋＷ·ｈ），低压蒸汽价格１３０元／ｔ时，四效蒸发器和１２℃温升ＭＶＲ蒸发器运行费用相当。ＭＶＲ蒸发器特点是设备紧凑，占地面积小，所需空间小，可省去冷却系统，对于缺少供汽、供水能力，场地不足的已有工厂，既节省投资，又可获得较好的节能效果，这也是近年来ＭＶＲ蒸发工艺快速发展的原因。
３、新型布膜式蒸发器特点
３.１ 传统蒸发器存在的问题
传统常用的蒸发器多采用降膜式蒸发器。金属制品生产工艺废水含盐、含油，腐蚀性强，采用传统蒸发工艺处理时存在以下问题。
（１）结晶、结垢。
在蒸发过程中，当溶液达到饱和浓度时，蒸发室和加热管极易结晶、结垢，这种固体黏附在加热管表面，如不及时清除，厚度将越来越大，将使加热管的传热系数降低，增加能耗，严重时可导致换热设备无法使用。
（２）浓缩。
传统蒸发器一般是浓缩污水，当含盐量达到饱和浓度，再继续蒸发将使水中的无机盐结晶，结晶物沉积在蒸发器底部或附着加热面上，很难做到将污水中的盐结晶连续分离，回收利用无机盐。
（３）腐蚀。
污水一般含酸（或含碱）、氯化物，对设备的腐蚀性强，其设备需要根据污水成分，针对性地使用耐腐蚀金属材料。
（４）污水中含有油，传统蒸发设备不能很好地进行油水分离。
３.２ 新型布膜式蒸发器的优点
新型布膜式蒸发器是一种非常适合于处理线材加工污水的新型蒸发设备，系统简单，结构紧凑，可适用于单效蒸发、多效蒸发、ＭＶＲ机械蒸汽再压缩蒸发，具有浓缩或连续生产结晶粉状物的功能。通过增减布膜数量扩展污水处理量。
新型布膜式蒸发器基本原理是在一根水平转动且流通蒸汽的大轴上，设置多个内部流通蒸汽的加热盘，由减速电机带动匀速旋转，同时喷水口向加热盘的正反面喷射循环污水，污水立刻在加热盘表面蒸发结晶并形成干粉状，在加热盘的旋转周末端设置刮刀将结晶状干粉刮下并落入收集槽中，结晶干粉再通过输送机连续排出并回收利用或处置。蒸发是在加热盘表面完成的，一次蒸汽通过旋转接头和大轴流入加热盘内，加热盘内部设置有多道环形沟槽，一次蒸汽放热后变成冷凝水从大轴的另一端轴向排出，回收二次蒸汽冷凝水余热后达标排放。加热分离室结构示意如图１所示。加热盘组件设置在一个相对较大的空间内，这个空间兼具分离室的作用。循环污水在加热盘表面沸腾汽化、结晶，产生的二次蒸汽带有少量泡沫，到了较大空间的分离室顶部后，这些液体借自身凝聚和除沫器等的作用得以与二次蒸汽分离。
新型布膜式蒸发器与传统的刮膜式蒸发器相比，传统的刮膜式蒸发器有如下缺点。
（１） 体积和重量大。
传统的刮膜式蒸发器采用的是立式或水平放置的一根粗轴，一次蒸汽由夹套送入，热量经过筒体传递给内部的蒸发液，蒸发器体积、重量较大。例如３０ｍ２的立式刮膜式蒸发器筒体直径需要１.７ｍ，设备高度需要１３ｍ，设备总重量１７ｔ。
（２） 无法大面积扩展换热面积。
由于换热面积为包含夹套部分筒体内表面积，根据公式Ｆ＝πＤｉＨ可以看出，增大换热面积只能增大筒体直径和筒体长度；市场上的刮膜式蒸发器加热面积一般为０.２～３０ｍ２；由于技术难度较大，大型的刮膜式蒸发器基本由国外厂商掌握。
（３）维修困难。
由于体积和重量都较大，当设备蒸发器某部分需要维修时，维修难度大。
新型布膜式蒸发器有如下优点。
（１）单位体积内可扩展更多的加热面积。传统的刮膜式蒸发器内部空间基本上浪费掉了，而新型布膜式蒸发器分离室内部密布了多个加热盘，单位体积内可布置更多的加热面积，只需增加盘的个数即可。
（２）蒸发效率高，循环污水经泵和喷嘴，喷射到转动的加热盘上，流量可调节，当喷射到加热盘上的水旋转接近一周时，由于刮板的作用，使此时还未来得及完全蒸发的水膜厚度再一次均匀，形成强烈换热蒸发，蒸发效率高。
（３）可刮除结焦、结垢。刮刀与加热盘表面完全吻合，可将加热盘表面刮净，不必担心加热盘表面残留结晶、结垢，这也是其他类型的蒸发器无法解决的问题。
（４）停留时间短。液体在加热盘上停留时间只有减速机转动一周的时间，一般４５ｓ即可完成一周，所以同样适宜回收热敏性物质。
（５）适合于各种黏度的液体，可以处理黏度达１００Ｐａ·ｓ的高黏性液体。
４、结语
线材加工污水处理是保障当前金属制品行业向节约型、低能耗、高质量发展的必然要求和趋势，介绍了传统单效、多效蒸发技术以及机械蒸汽再压缩（ＭＶＲ）技术的能效比较，详细介绍了新型布膜式蒸发器的结构和工作原理。新型布膜式蒸发器具有能耗低、处理量可扩展、自动化程度高、结构紧凑等诸多优点，对线材加工污水可进行高效高质的处理，具有广阔的技术和市场前景。但需注意的是，在选择何种蒸发工艺时，应依据当时、当地的蒸汽价格、电价和投资来综合决定。（来源：威海润蓝水处理设备有限公司）
