气化废水是煤气化过程中产生的废水，特别是在洗涤、冷凝和分流阶段。这类废水成分复杂，污染物含量高，水量大，含有大量固体悬浮物，有毒有害物质也很多。由于煤种和气化工艺不同，煤化工废水的污染物组成差异较大，处理工艺也不同，处理难度较大。迫切需要一种有效的方法来降低处理量，使废水得到回收利用，降低煤气化过程的用水量。

冷冻浓缩是近年来发展迅速的一种浓缩方法，主要基于固液平衡原理进行固液分离。冷冻浓缩技术在低温常压下运行，将温度降低到水的冰点以下，将水冻结成冰，利用冰和水溶液之间固液平衡的物理特性，溶液的冰点低于水的凝固点，使冰优先沉淀，达到固液相分离溶液浓缩的目的。近年来，冷冻浓缩技术逐渐成熟，特别是在食品领域得到推广和广泛应用。冷冻浓缩技术应用于污水处理，一方面可以回收浓缩液中的物质进行集中处理或回用，可以减少废水处理量，减少放电甚至零放电；另一方面，产出水可以循环利用，可以减少工业用水需求，减少污水放电，从而提高工业生产经济效益，节约水资源。

在早期应用过程中，对冰晶生长机理了解较少，数据积累不足，限制了冷冻浓缩技术的应用。上世纪70年代，荷兰埃因德-霍文大学的蒂伊森利用奥斯特瓦尔德成熟效应，成功建立重结晶器制造大冰晶，并建立了冰晶生长与种子晶体大小和添加量的数学模型，使冷冻浓缩技术逐步应用于工业化生产。

理论上，冰的融化热为334.4J/g2257J/g，仅为蒸发潜热(水的蒸发潜热)的1×7，因此冷冻浓缩所需的能量较少。文玲等对冷冻浓缩污水处理能耗进行了系统分析计算。结果表明，在仅考虑污水处理能耗的情况下，冷冻法比蒸发法节能30.35%，如果采用预冷，可节能45.7%。如果与预冷和冰蓄冷相结合，比蒸发节能62.5%。因此，冷冻浓缩技术的能耗优势非常明显。但目前冷冻浓缩技术生产的淡水回用方式尚不明确，主要受采出水水质的影响。

虽然许多研究表明，用差示扫描量热法可以测定废水的玻璃化转变温度，但可以计算出浓缩过程中的最高水回收率。然而，在冷冻浓缩的实际运行过程中，由于受浓缩液含量、操作条件等因素的限制，产出水的实际水质会有所不同，但采用冷浓缩处理实际废水的报道却很少。本研究以煤气化废水为处理对象，对冷冻浓缩技术进行了研究，并对不同浓度比下的出水水质进行了分析，以确定冷冻浓缩在该复杂工业废水中的应用前景。

1.实验部分

1.1气化废水

气化废水来自两个煤制油示范厂，其中A厂的气化废水为德士古煤气化工艺产生的废水，B厂的气化废水为鲁奇煤气化工艺产生的废水。各气化工序的水质分析结果如表1所示。

1.2冷冻浓缩装置

冷冻浓缩装置主要由制冷部分、带刮板的表面换热器、重结晶器和净化塔组成。制冷剂R507O污水通过给水泵输送到制冷压缩机的表面换热器。冷却后在换热器表面形成冰层，用刮刀刮去形成冰晶。冰晶在重结晶器中成熟后，可以得到纯净的冰晶。然后进入净化塔进行清洗，获得水生产。该装置总容积约为150L，纯水(制水)约为6：10L/h，工艺流程如图1所示。

1.3实验和分析方法

直接在设备中加入氯化钠或氯化钙可以迅速提高浓缩率，实际浓缩率由浓缩液和气化原水的电导率计算得出。