YASA ET 亚沙环境丨蒸发浓缩技术对危废源头减量的应用研究

根据全国生态环境统计公报，我国2019年的危废产生量已经达到8126万吨，是美国2017年的危废产生量的2.3倍。修订后的固废法确立了“减量化、资源化、无害化”的固体废物污染环境防治基本原则，同时危废处置给企业造成了“管理之困”和“经济之困”， 在我国推进危废源头减量尤为迫切和必要。

2021年1月发改委联合工信部、科技部等十部门联合发布了《关于推进污水资源利用的指导意见》，为污水近零排放和资源化利用提供了政策支持。蒸发结晶技术具有浓缩减量和资源化利用的双重优势，得到越来越广泛的应用。本文结合蒸发浓缩技术在某外资企业危废浓缩减量中的应用情况，提出了一些意见和建议，以供参考。

危险废弃物处理行业是政策驱动型产业，行业上游为产废企业，中游包括危废的分类、鉴别、收集、运输等，下游是指对危废的处理处置。危废的处理处置过程，是利用物理、化学、生物的方法对废弃物进行处理，进而实现无害化、资源化的过程[1]。我国修订后的固废法确立了“减量化、资源化、无害化”的固体废物污染环境防治基本原则，美国、欧盟及日本等发达国家也都先后经历了减量化和资源化的发展历程。

美国

美国早在 1965 年即颁布了《 固体废物处置法案》（Solid Waste Disposal Act），这是第一部针对固体废物处置方法的法令。1976年颁布了《美国资源保护与回收法案》（RCRA），重新建立了国家的固体废物管理系统，随后美国危废市场进入了快速发展期（1980-1990年），随着危废处置成本的上升，在1990-2002年进入了源头减排和清洁生产的调整期，危废产生量逐渐趋于稳定，随后进入产业成熟期（2002年至今） [2]。

欧盟

欧盟在2008年推出了《废物框架指令》（2008/98/EC），通过框架指令、水平立法、垂直立法三个层次，对危废进行管理。明确规定废物管理应当遵从减量、再使用、再利用、其他利用的优先次序，明确将危废源头减量作为危废处置的先要原则 [3]。

日本

日本上世纪 50 年代到 60 年代，随着经济的快速发展导致了大量的环境污染问题。70 年代初期，污染控制被日益提上政府管理的议程并随即颁布了一系列法律法规。《废弃物处理法》、《废弃物处理法实施令》、《废弃物处理法实施规则》三部法律法规。形成了由上至下的法律框架体系。同时还规定，上年度废弃物产生量大于 1000 吨的企业，必须制定方案进行危废源头减量[3]。

图1.1 EVADEST乳化液蒸发设备

2020年4月29日，我国十三届全国人大常委会第十七次会议审议通过修订后的《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》，自 2020年9月1日起施行。本次修订后的固废法确立了“减量化、资源化、无害化”的固体废物污染环境防治基本原则，也明确了固体废物管理的优先次序。

根据新《固废法》，对产废企业的责任要求包含了8 个方面，包括：制定危废管理计划并备案；建立危废管理台账；禁止将危废提供或委托给无危废许可证者；按标准要求贮存、处置危废，不得擅自倾倒或堆放；转移危废的要求；运输危废的要求；制定意外事故防范措施和应急预案并备案；承担生态环境污染的相应责任[5]。根据上海市南部某镇工业园区的150家企业的调查资料，通过对包含新能源、物流装备机械、电子、金属制品等产业的113家产废企业的分析，产废单位面临的困难主要包含经济之困与管理之困两方面[6]。

2.1 经济之困

根据上海市生态环境局网站公示的危废资质单位处置价格，废油类、废切削液、废乳化液等常见危废的处置价格约为6200- 7000 元/吨，运输费用约为 1600 元/次。另外，小微企业的危废量对危废处置单位吸引力有限，有时会出现企业需要转移时不能及时前来转运的现象，往往还会增加部分成本。

2.2  管理之困

根据《危险废物贮存污染控制标准》(GB18597-2001)及修改单的相关要求，产废单位需要按照规范设置危废贮存设施并做好日常管理工作。还对危废的贮存装置、危废标志及标签、危废台账及相应管理制度进行了严格要求，细化到危废标志及标签的图案、颜色，台账的设置格式等等。为了规避出错的麻烦，多数企业委托专业第三方进行管理。

同时，本次修订后的固废法还明确了工业固体废物产生者连带责任制度，从立法角度倒逼固体废物产生者采取有效措施治理固体废物污染，实现“谁污染、谁负责”“谁产废、谁治理”，从源头上减少或避免固体废物非法转移、倾倒事件的发生[7]，同时也成为了企业危废管理的“达摩克利斯之剑”。

图2.1 乳化液危废浓缩减量的效果

图3.1 蒸发浓缩设备浓缩减量工艺路线图

液体危废进入蒸发浓缩设备后，利用不同物质沸点不同的原理，实现水与污染物的分离。COD去除率可达20-30倍，可以通过蒸发形成高洁净度的蒸馏水，进行达标排放或作为生产用水回用。浓缩后的废液体积仅剩5%-10%，作为剩余危废委外处置。

目前的蒸发浓缩设备按照技术类型及进、出料形态，可以按照以下来划分:

3.1 按照技术类型划分为：

（1）低温热泵型

基于热泵原理，利用卡诺热力循环过程，实现废水在真空环境下蒸发，真空度保持-96KPa，废水沸点保持在37~40℃。可以在低温环境下实现水与污染物的分离，具有较高的COD去除率，可以获得更高品质的蒸馏水，缺点是能耗相对较高，约为170-200 kW·h/吨水。

（2）MVR（机械蒸汽再压缩）型

基于机械蒸汽再压缩技术，通过机械能转化为热能，减少了吨水蒸发所需的电量消耗（约为55-95 kW·h/吨水）。具有更大的处理能力，以及更好的行业适应性的优点。

（3）冷热源型

适用于企业自身具有蒸汽、导热油、热水等废余热的情况下，可以实现废能源的再利用，可以节约设备投资。

随着热利用技术的发展，一些基于太阳能、风能等新能源的蒸发器也在研究之中[8]。

3.2 按照进料及出料形态划分：

（1）浓缩型

设备的进料为液态，出料仍然为液态，体积浓缩比约为70%-90%（取决于污染物含水率及沸点升），如图3.2所示切削液浓缩情况的对比。

图3.2 乳化液原液、浓缩液、蒸馏水对比图

（2）结晶型

设备的进料为液体，出料为结晶盐、污泥或半固态，体积浓缩比可达95%-97%（取决于污染物含水率及沸点升），出料的形态根据污染物的不同，基本物料形态如图3.3所示。

图3.3  结晶污泥、结晶盐、半固态污泥对比图

某外资制造企业，主要从事发电设备、机电设备及相关零部件的加工制作，危废产生来源主要由洗地废水及废切削液两部分，分别收集后作为危废处置，企业年危废处置成本高达百万元。为降低危废处置成本，采取了蒸发浓缩减量处理方案（装置由亚沙环境科技（上海）有限公司提供）。

现场洗地废水及废切削液取样后，提交第三方试验室（上海源净环境技术有限责任公司）进行检测，洗地废水及切削液水质情况如表4.1所示。

表4.1 洗地废水及切削液废水原液水质情况表

从表4.1可以看出，洗地废水及切削液的主要污染物为悬浮物、化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮、总氮及总磷等。

减量浓缩装置选用亚沙环境科技（上海）有限公司的一体化浓缩减量设备，设备设计图、3D模型及实物设备如图4.1所示。

图4.1  危废浓缩减量设备样图

表4.2 洗地水、切削液低温蒸馏后水质情况表

数据来源：第三方试验室检测结果

根据表4.2的结果，经低温蒸馏后，洗地废水、切削液中悬浮物、化学需氧量、五日生化需氧量、石油类、动植物油类均满足《中华人民共和国污水综合排放标准》三级指标要求。氨氮、总氮、总磷仍有超标的情况。

对蒸馏水继续进行深度处理，采用臭氧+催化氧化活性炭法进行处理后，水质情况如表4.3所示。

表4.3 蒸馏水深度处理后水质情况表

根据表4.3结果，蒸馏水经深度处理后，可满足排放及生产回用要求。

蒸发过程及深度处理过程，对污染物的去除效果对比分析如图4.2所示。

图4.2 缩减量设备对污染物的去除效果对比分析

数据来源：根据第三方试验室检测结果整理

5.1 购买模式

根据本案例应用情况，洗地废水经蒸发浓缩后，可有效减少76.7%的体积。废乳化液经蒸发浓缩，可有效减少92.5%的体积，设备投资回收期为1.3年。投资回收期计算如图5.1所示。

图5.1 危废减量装置投资回收期计算

5.2 租赁模式

如年危废产生量较小（低于10吨/月），可采用集中收集后采用移动设备租赁模式，定期对危废液体进行减量后处置。按照年危废产生量100吨计算，处置单价5500元/吨计算，设备租赁处置单价为1800~2000 元/吨，每年可节约危废处置费用约31.5万元。

参照美国、欧洲等发达国家危废处置的发展历史，结合我国新固废法的修订以及污水资源化的推进政策，产废企业从源头推动浓缩减量，既可以降低企业自身成本，同时可以带来巨大的经济社会效益。

（1）直接降低企业的危废处置成本。通过蒸发浓缩技术对危险废液的浓缩减量，可以有效减少90%的危废处置费用，为企业节约大量的处置成本。

（2）降低企业的管理风险。新固废法明确了工业固体废物产生者连带责任制度，“谁污染、谁负责”“谁产废、谁治理”。从产废源头减量，可以降低企业的管理风险。

（3）实现资源回用，推动企业可持续发展。通过蒸发浓缩技术，可以回用90%的水资源，同时可实现结晶污泥中的贵重金属及结晶盐的资源化利用，对推动企业可持续发展，构建循环经济，具有重要意义。

亚沙环境科技（上海）有限公司，依托智能化环保设备，致力于提供切削液、乳化液、电镀液、刻蚀液等废水的处理及浓缩减量服务。

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