日光阶梯浓缩技术在高盐废水节能处理中的应用研究

张 召

（淮北矿业绿色化工新材料研究院有限公司，安微 淮北 232006）

摘  要：为降低高盐废水处理能耗并减少结垢，构建了日光阶梯浓缩系统，形成光热采集、薄膜蒸发与多级回热结合的工艺。通过对不同高盐废水开展蒸发与析盐试验，获得蒸发速率、能量回收与结晶纯度等数据。结果显示，装置可在自然光下实现多级稳定蒸发，能量回收率>80%，结晶盐纯度接近98%。研究结果对确定高盐废水节能浓缩的关键运行特性提供了有力支撑。

关键词：高盐废水；日光阶梯浓缩；能量回收；蒸发结晶

0 引言

高盐废水在化工体系中形成多源并存的复杂混合液，其蒸发潜热高、结垢倾向强、含盐结构复杂，成为节能减排领域的关键难题。传统热蒸发系统运行负荷大、热损失显著，低效能转换限制了其在高盐条件下的长期稳定性。日光阶梯浓缩技术引人光热驱动与梯级液膜蒸发原理，构建出1种以太阳辐射为核心的能量梯度利用路径，系统依托多级腔体布设与能量回流调控，实现废水浓缩、热量复用与盐分分离协同过程。研究旨在以化工过程能效提升为目标，探讨技术结构优化与节能特征，形成面向高盐环境的稳定运行模式。

1 日光阶梯浓缩技术的概述

日光阶梯浓缩技术利用太阳辐照作为热源，通过光热吸收、液膜蒸发及多级冷凝回收实现高盐废水的减量化处理。系统由吸热面、阶梯式液膜蒸发腔和冷凝回热单元组成，光热经吸收材料转换为热流，驱动薄膜蒸发；蒸汽在上层冷凝并将潜热传递至下一级，形成能量梯度复用。装置可模块化布设，结构紧凑、运行简便，适用于高盐废液的连续蒸发与盐分分离。其核心特征在于利用可再生低品位热能实现稳定蒸发和热量循环，提高能效并减少传统蒸发过程的能源依赖。

2  日光阶梯浓缩技术在高盐废水的应用

2.1  装置构建现场布设

装置建造以分层布设为总体思路，依据地面光照角度与气流方向规划平台位置。基础支架采用耐腐蚀钢构并附设热阻隔层，支撑单元沿南北轴线排列，倾角按地区纬度修正，以形成最佳辐照面。各蒸发腔按高度差顺序安装，废水自上向下依次形成液膜流动。腔体之间以耐高盐管路连接，并设置补液与流量调节单元以维持液位稳定。蒸发表面覆盖高吸收率材料以增强光热利用。底部集液区用于收集未蒸发母液并实现必要回流。

光照侧配置可调反射镜阵列，用于集中太阳辐射至蒸发区域；系统预留冷凝组件接口，使蒸汽能与冷凝单元形成连续传热路径。现场布设过程中根据实测光强与风速参数调整倾角与间距，确保照射均匀且空气对流顺畅。整体结构经密封与压力测试后投入运行。

2.2 光热采集温控调节

捕获阶段反射阵列先经激光定位校正，确定每片抛物面镜的焦距与倾角，随后由工艺人员按日照轨迹设定追光路径。吸热面采用钛膜覆层铝板，并与导热管路紧密贴合，用以实现光热向导热介质的快速传递。液态导热介质在混合槽中加注，阀控组件依据温度传感数据自动微调流量，使热量传输均衡。红外探头沿吸热板长度方向布点布置，信号传人控制台，实时显示表面温度分布。装置外层包覆耐温硅胶绝热膜，减少热扩散。

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