【盤點】四種廢水零排放技術大盤點!
來(lái)源:久久国产av環保 發(fā)布(bù)時間:2023-10-13
廢水“零排放(fàng)”是指工業水經(jīng)過重複使用後,將這部分含鹽量和汙染物高濃(nóng)縮成廢水全部(99%以上(shàng))回收再利用,無任(rèn)何廢液排(pái)出(chū)工廠。零排放(fàng),就其內容而言,一(yī)是要控製生產過程中不(bú)得已產生的能源和資源(yuán)排放,將其減少到零(líng);另一含義是將那些不得已排放出的能源、資源充分利用,*終消滅不可再生資源和(hé)能源的存在。
一(yī) 、RCC技術
RCC的核心技術為“機械蒸汽再壓縮循環蒸發技術”及(jí)“晶種法技術”、“混合鹽結晶技術”
(一)機械蒸汽再壓縮循環(huán)蒸發技術
1、機械(xiè)蒸汽再壓縮(suō)循(xún)環蒸發技術的基本原理
所(suǒ)謂(wèi)的機械蒸汽再壓縮循環蒸發技術,是根據物理學的(de)原理,等量的物質,從液態轉(zhuǎn)變為(wéi)氣態的過程中,需要吸收定量的熱能。當物質再由氣態轉為液(yè)態時,會放出等量的熱能。根據這種原理,用這種蒸發器處理廢水時,蒸(zhēng)發廢水所需的熱能,再蒸汽冷凝和冷凝水冷(lěng)卻時釋(shì)放熱能所提供。在運作過程中,沒(méi)有潛熱(rè)的流失。運作過程中所消耗的,僅是驅動蒸發器內廢水、蒸汽、和冷凝(níng)水循環和(hé)流動的水泵、蒸汽泵和控製係統所消耗的電能。為了抵抗廢水對(duì)蒸發器的腐蝕,保證設備的使(shǐ)用壽命蒸發器的主體和內(nèi)部的換熱管(guǎn),通常(cháng)用高級鈦合金製造。其使用壽命(mìng)30年或以上(shàng)。
蒸(zhēng)發器單機廢水(shuǐ)處(chù)理量由27噸/天起至3800噸/天。如(rú)果需要處理的廢水量大於單機*大處理量(liàng),可(kě)以按裝多台蒸發(fā)器處理。蒸發器在用晶種法技術運行時,也稱為鹵水濃縮器(Brine Concentrator)。
2、鹵水濃縮器構造及工藝(yì)流程
(1)待處理(lǐ)鹵水進入貯存箱,在箱裏把鹵水的PH值調整到(dào)5.5-6.0之間,為除氣和除碳作準備。鹵水進入(rù)換熱器把溫度升至(zhì)沸點。
(2)加熱後的鹵水(shuǐ)經過除氣器,清除水(shuǐ)裏的不溶所體,如氧氣和二氧(yǎng)化碳。
(3)新進鹵水進入深縮器底槽,與在濃縮(suō)器內(nèi)部循環的鹵(lǔ)水(shuǐ)混合,然後被泵輸送到換(huàn)熱器管束(shù)頂部水箱。
(4)鹵(lǔ)水通過裝(zhuāng)置,在換(huàn)熱管頂部的鹵水分布件流入管內,均勻地分布在(zài)管子的內壁上,呈薄膜狀,受地(dì)引力下降至底槽。部分鹵水沿管壁下降時,吸收管外蒸汽所釋放的(de)熱能(néng)而蒸發了,蒸汽和未蒸發的鹵水一起下降至底槽。
(5)底槽內的蒸汽(qì)經(jīng)過除霧器進入壓縮機,壓縮蒸汽進入濃縮器。
(6)壓縮蒸汽的潛熱傳過換熱管壁,對沿著管內壁下降的溫度較低的鹵(lǔ)水膜加熱,使部(bù)分鹵水蒸發,壓縮蒸汽釋放潛熱時,在換熱管外壁上冷(lěng)凝成蒸餾水。
(7)蒸餾水沿管壁下降(jiàng),在濃縮器底部積(jī)聚後,被泵經換熱器(qì),進儲(chǔ)存罐待用。蒸餾(liú)水流經(jīng)換熱器時,對新流入的(de)鹵水加熱。
(8)底(dǐ)槽內部分(fèn)鹵水被排放,以控製濃(nóng)縮器內鹵水的(de)濃度。
晶種法技術:可以解決蒸發器換熱管的結垢問題,經處理後排放的濃縮廢水,通常被送往結晶器或幹燥器,結晶或幹(gàn)燥成固體,運送堆填區埋放。上述循環過程,周而複始,繼續不斷地進行。
(二)晶(jīng)種法技術
如廢(fèi)水裏含有大量鹽分或 TDS,廢(fèi)水在蒸發器內蒸發時,水裏的 TDS很容易附著在換熱管的表麵結垢,輕(qīng)則影響換熱器的效率,嚴量(liàng)時(shí)則會把換熱管堵塞。解決(jué)蒸發器內換熱管的結垢問題,是蒸發器能否用作處理工(gōng)業(yè)廢水的關鍵。RCC成功開發了獨家的“晶種法”技術,解決了(le)蒸發器換熱管(guǎn)的結垢問題,使他們設計和生產的蒸發器,能成功(gōng)地應用於含鹽工業廢水的(de)處理,並被廣泛采用。應用“晶種法“技術的(de)蒸發器,也稱作“鹵水濃縮器” (Brine Concentrator)。經鹵水(shuǐ)濃縮器處理後排放的濃縮廢水,TDS含量可高達300,000 pp,通常被送往(wǎng)結(jié)晶器或幹燥器,結(jié)晶或幹燥成固體,運送堆填區埋放。
“晶種(zhǒng)法(fǎ)”以硫酸鈣為基礎。廢水裏須有鈣和硫化物的(de)存在,濃縮器開始運作前,如果廢(fèi)水裏自然存(cún)在的(de)鈣和硫(liú)化物離子含(hán)量不足,可以人工加以補充(chōng),在廢水裏加(jiā)添硫酸鈣種子,使廢水裏鈣和硫化物離子含(hán)量達到適(shì)當的(de)水平。廢(fèi)水開始蒸發(fā)時,水裏開始結晶的鈣和硫酸鈣離(lí)子含量達到(dào)適當水平。廢水開始蒸發時,水裏開(kāi)始結(jié)晶的鈣和硫(liú)酸鈣離子就附著在這些種子上(shàng),並保持懸浮在水裏,不會(huì)附著在換執管表麵結垢。這種現象稱為“選擇性結晶”。鹵水濃縮器通常能持續運作長(zhǎng)達一年或以(yǐ)上(shàng),才需定期清洗保養。在(zài)一般(bān)情況下(xià),除了在濃縮器啟動時(shí)有可能添加“晶種外”,正常運作時不需再添晶種。
(三)混全鹽結晶技術
1、混全鹽結(jié)晶技術的應用
鹵水(shuǐ)濃縮器可回收鹵水(shuǐ)裏95%至98%的水份,剩餘的濃縮鹵水(shuǐ)殘液,含有大(dà)量的(de)可溶固體。在有些地區,鹵(lǔ)水(shuǐ)殘液被送往蒸發池自然蒸發,或作深井壓注處理。但很多地區,如美國(guó)西南部的科羅拉多河流域,為了防止濃縮鹵水排(pái)放蒸發池或作深井壓注處理後滲出,對水源造成二次汙染,沿岸的(de)工礦企業產生的廢水,必須作“零排入”處理(lǐ)。如(rú)殘液(yè)的流量很小(xiǎo),則可用幹燥器把殘淮幹燥成(chéng)固體,收集後送(sòng)堆場填(tián)埋;如殘(cán)液量較大,用結晶器把殘液裏的可溶固(gù)體給晶後收(shōu)集填埋,是更經(jīng)濟的處理方法。
一般生產性化工結晶程序,如氯化鈉、硫酸鈉等化工商品的生產,僅需要(yào)處理一種鹽類的結晶,這類單鹽鹵水的(de)結晶工藝(yì),比較容易掌握,但工業汙水裏所含的的鹽份,種類(lèi)繁雜,甚至含(hán)有兩種鹽份組成的複鹽。有多種(zhǒng)鹽類(lèi)並存的鹵水會在(zài)結晶器內產(chǎn)生泡沫和具有極強的腐蝕性,同時(shí)多種不同鹽類的存在,會造成鹵水不同的沸點升高。不同成度的結垢,對設備的換熱(rè)係數產生不同程(chéng)度的影(yǐng)響。
2、混全鹽結晶技術的(de)設備與工(gōng)藝流程
用作混合鹽結晶(jīng)的結晶器,可用蒸汽驅(qū)動,也可用電動蒸(zhēng)汽壓縮機驅動,後者是能效較高的係統(tǒng)。
強製循壓縮蒸汽結晶器:強製循環壓縮蒸汽結晶器(qì)是熱效率*高的結晶係統,係統所需的熱能,由一台電(diàn)動蒸汽壓縮機提供(gòng)。它的主要(yào)工作程(chéng)序如下:
(1)待處理(lǐ)濃鹵水被泵(bèng)進結晶器。
(2)和正在循環中的鹵水混合,然後進入殼管式換熱器。因換熱器管子注滿水,鹵水在加壓狀態下不會沸騰並抑止管內結垢。
(3)循環中的鹵水以特定角度進入蒸汽體,產生渦旋,小部鹵水被(bèi)蒸發。
(4)水分被蒸發時(shí),鹵水內(nèi)產生晶體。
(5)大部鹵水被循環至加熱器,小股水流被抽送至離心機或過濾(lǜ)器,把晶(jīng)體分離(lí)。
(6)蒸汽經過除霧器,把附有的顆粒清除(chú)。
(7)蒸器經壓縮機加(jiā)壓,壓縮蒸汽(qì)在加熱器的(de)換熱(rè)管外殼(ké)上冷凝成蒸餾(liú)水,同時釋放潛熱把管內的鹵水加熱(rè)。
(8)蒸餾水收集後,供廠內需要高質蒸餾水的工藝流程使用,在某些條件(jiàn)下,結晶器產生的晶體,是很高商業價值的化工產品。
二、HERO技(jì)術
HERO是High Efficiency Reverse Osmosis的簡稱。HERO工藝的預處理步驟要根據水化學(xué)和現場的專門設計規範來(lái)定製的。有一個步驟是(shì)不變的,這就是RO是在高(gāo)pH條件下運行的(de)。為了使RO能在高pH條件下運行(háng),所有會引起膜結垢的硬度和(hé)其它陽離子成分必須除去。懸浮固體物應降至接近(jìn)零以避免膜的堵塞,二氧化碳要除到(dào)一定程度以(yǐ)減少水的(de)緩衝(chōng)性。矽在高pH條件下是可以高度溶解的,所以不會限製RO的回收率。理論上說,經過預處理後,回收的比例隻會受到濃液滲透壓的限製。此工藝可實現95%的回收率。而在大多數電子超純水的(de)應用上,回收率會更高。
特點主要是:
1.運行穩定。2.運行成本低(一般比傳統的RO要低15%-20%)。3.投資費用低(一般比傳統的RO要低30%)。4。更低的占地空間。5適用於高純水的製備以及廢水處理。6無需複雜的清洗工藝,無需(xū)添加阻垢劑(jì)。
三個主要工藝步(bù)驟:
l 硬度和懸(xuán)浮固體物的除去
l 二氧化碳的去除
l 在高 pH條件下進(jìn)行RO 處理
通過軟(ruǎn)化去處水中的硬度,然後再通過脫氣去處水中的二氧(yǎng)化碳,再加堿將RO進水的pH調到8.5以(yǐ)上。在這種模式下運行(háng),RO的回收率通(tōng)常能夠突破極限達到90%以上。" D% G! B1 P6 [- Z; m% ^
主要工藝以及控製指(zhǐ)標為:( ?( L. ~; E- u/ L, s0 n
1)硬度得到去除:離(lí)子(zǐ)交(jiāo)換去除硬度,控製出水指標為小(xiǎo)於0.1ppm(100ppb). - B! `( v7 h* x( L
2)P除二氧(yǎng)化碳(tàn):二氧化碳小於10ppm , S% t& N: N$ q0 e: g9 {& i
3) PH調整:反滲透給水加堿提高PH值,濃水側*大不超過11,根據RO回收率,給水PH值在10.0~10.5。產品水PH將達到9.3~9.8。
4)反滲透(tòu):反滲透設計產水通量在(zài)25~30GFD(gallon/ft2/day),可以用低壓苦鹹水(shuǐ)膜,標準苦(kǔ)鹹水膜,海水膜。根據給水的水質條件,水回收率可以達到90~98%。典型在95%。
HERO 的特點(diǎn)和優勢(shì) 9 J+ \/ I1 w& V( K
1在HERO工藝條件(jiàn)下,高PH運行也是膜供應商接受的。給水是排(pái)汙水或含鹽量較(jiào)高時,可以達到的水回收率(lǜ)90%或(huò)更高,同時減少清洗頻(pín)率。這是(shì)因為:高PH條件下,細菌難以繁殖,不易產生潛在的生物膜。高PH條件下,膜所帶負電荷密度更高,對負電荷陰離子,微(wēi)粒,特(tè)別(bié)是(shì)帶(dài)負(fù)電(diàn)荷微粒更高去除率。RO處於連續清(qīng)洗模式。*對於高矽水質,在高PH條件下矽是溶解態(離子(zǐ)態),可(kě)以到達高回(huí)收率。( o% n0 z; G6 Q. g# l' U
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兩級反滲(shèn)透運行(háng)在高PH條件下,離子去除率可以達到:
硼>99.4% ' A( Z4 M7 S- S, h
矽>99.97%
有機物(TOC)>99%
三、特種RO膜
特種RO膜濃水再濃(nóng)縮零排放工藝(yì)
1特種 RO膜結構及工作方(fāng)式
特種膜主要由過濾膜片(piàn)、導(dǎo)流盤、中心拉杆(gǎn)、高壓容器(qì)、兩端法蘭、各種密封件及聯接(jiē)螺(luó)栓等組成。過濾膜(mó)片和(hé)導流盤(pán)交替疊(dié)放,中心拉杆串成膜芯置入高(gāo)壓容器(qì)後兩端法蘭進行固定(dìng),再用拉杆結合形成。
原水通過膜芯與高壓容器的間隙(xì)到達膜元件底部,均勻布(bù)流進入導流盤,在導流盤表麵以雷達掃描方式(shì)流(liú)動,從投幣式切(qiē)口進入(rù)下一組導流盤和膜片,在整個膜柱內(nèi)呈渦流狀流動(dòng),產水通過中心(xīn)管排出膜元件。
2 、 特種RO膜(mó)特點和(hé)優勢
(1)*低程(chéng)度的膜結垢和汙染現象
采用開放式寬流道及獨(dú)特的(de)水力學設計,具有更寬的流體通道,更優異的流體湍流效果(guǒ)(雷諾準數>2500,膜片自清洗效果(guǒ)更好),導流盤專(zhuān)利結構設計,渦流式流(liú)動狀態,*大(dà)程度上減少了膜表麵結垢、汙染及濃差極化現象的(de)產生。
(2)膜使用壽命長
RO特種膜采用了新(xīn)型改性膜片,更適用於廢水膜分(fèn)離(lí)。膜片抗壓力能力更強,*高可以達到160bar。且該(gāi)組件能夠有效避免膜(mó)的結垢,膜汙染減輕,使反滲透膜的壽命延長。SUPER RO特種膜的特殊結(jié)構使膜組易於清洗,清洗後通(tōng)量恢複性非常好,從而延長了膜片(piàn)壽命。在高濃度廢水處理中,膜壽命(mìng)可長達3年。
(3)組(zǔ)件易於維護
采用標準化設計,組件易於拆卸維護(hù),可以輕鬆檢(jiǎn)查維護任何一片過濾膜片及其它單元,維修簡單這是(shì)其(qí)它形式膜組(zǔ)件所無法達到的。
(4)過濾膜片更換費用低
內部任何單個單元均允許單(dān)獨更換。當過濾膜片需更換時可進行單個更換,這*大程度減少了換膜成本,當卷式膜出現補(bǔ)丁、局(jú)部泄漏等(děng)質量問題或需更換新膜時隻能(néng)整個膜組件更換。
(5)出水水質好
對各項汙染物都具有極高的去除率,出(chū)水水(shuǐ)質好。
(6)出水穩定,受外界因素影響小
由(yóu)於影響膜係統截留率的因素較少,所以係統出水水質很穩(wěn)定,不(bú)受可生化性、碳氮比等因素的影響,對於處理不宜采用生化處理的工業廢水有著很大的(de)優勢。
(7)運行靈活(huó)
操作靈(líng)活,可以連續運行,也可間歇運行,還可以調整係統的串並聯方式,來適應水質水量的(de)要求。
3 特種RO膜處理膜工藝濃水的方法
膜工藝濃(nóng)水經過適當的預處理後泵入RO特(tè)種膜單元,由於RO特種膜*高可以高壓條件下操作,因而降低了 RO特種膜對傳統膜工藝濃水的透過液回收率的限(xiàn)製,濃縮倍數增加,濃縮液的電導率(lǜ)可以提高到100000-120000μs/cm。由於產水回收率(lǜ)的增加導致了濃(nóng)水體(tǐ)積(jī)的減少,因此也降低了後續膜濃縮(suō)液處理(lǐ)工藝的規模和運行費(fèi)用(yòng)。
RO特種膜對膜工藝濃水中有機物、鹽度和水的分離較徹(chè)底,透過液水質較好,COD和鹽度的去除率均可達到90%以上,因而透過液可以直接排放或者進入生化處理工藝進一步(bù)處理,RO特種膜的濃縮液則進入MVR蒸發係統(tǒng)做蒸發結晶(jīng)零排放處理。
MVR是機械壓縮式(shì)蒸發技術,它*大限度的利用二次蒸汽中的蒸發潛(qián)熱。借助MVR泵的(de)作用,隻需要輸(shū)入較少的能量便可將低品位的蒸汽壓縮至較高飽和溫度的高品味蒸汽(qì),使得蒸汽能夠被循環使用。這會比多效蒸發器(qì)節省大量能源。使用蒸發過程中(zhōng)產生的二(èr)次蒸汽進行壓縮,提高溫(wēn)度後再返回用作蒸發熱源,可(kě)極大減少蒸(zhēng)汽消耗量。通(tōng)過MVR處理後,濃縮液中(zhōng)的絕大部分(fèn)水進入冷凝液中,大量鹽分和有機物析出成為(wéi)殘渣,從(cóng)而完成高濃度的各類(lèi)汙染物與水相的徹底分離。
從原理上講“RO特種膜技術+MVR蒸發”組合工藝對傳統膜工藝廢水的(de)有機汙染(rǎn)物(wù)和鹽度具有非常理想的去除效果,絕(jué)大(dà)部分汙染物和鹽度*終進入MVR蒸發單元的殘渣中,因此 RO特種膜的透過液和MVR蒸發單元的冷凝液水質很好,可以直接回用或者經(jīng)過簡單的深(shēn)度處理(lǐ)後回用。
四 電滲析
1. 電滲析(xī)原理
在外加直流電場作用下,利用離子交(jiāo)換膜的透過性(即(jí)陽膜隻允(yǔn)許陽離子透過,陰膜隻允許陰離子透過),使水(shuǐ)中(zhōng)的陰、陽離子作定向遷移,從而達(dá)到水中的離子與水分離的一種物理化學過程。
原理是:在(zài)陰極與陽極之間,放置著若幹交替排列的(de)陽膜與陰膜,讓水通過兩膜(mó)及兩膜與兩極之間所形成的隔室,在兩端電極接通直通電源後(hòu),水中陰、陽離子分別向陽(yáng)極、陰極方向遷移,由於陽膜(mó)、陰膜的選擇透過性,就形成了(le)交替排列的離(lí)子(zǐ)濃(nóng)度減少的淡室和離子濃度增加的濃室。與此同時,在兩電極上也發生著氧(yǎng)化還(hái)原反應,即電極反應(yīng),其結果是使陰極室因溶液呈堿(jiǎn)性而結垢(gòu),陽極室因溶液呈酸性而腐(fǔ)蝕。因(yīn)此,在電滲析過程中,電能的消耗主要用來(lái)克服(fú)電流通過(guò)溶液、膜時所受到的阻力(lì)及電極反應。
電滲析裝置(zhì)
電滲析器的構造包括壓板、電極托板、電極、極框、陰(yīn)膜、濃水(shuǐ)隔板、淡水隔板等部件。將這些部件按(àn)一定順序組(zǔ)裝並壓緊,組成一定形式的電滲析器。電滲析器的輔助設備還包括水泵、整流器等,組成了電滲析(xī)裝置。
1電滲析器的構造:電滲析器由膜堆、極區和壓緊裝置三部分構成。
1.1膜塊:是由相當數量膜對組裝而成。
膜對:是由(yóu)一張陽離子交換膜,一(yī)張隔板甲(或乙);一張陰膜,一張隔板乙(或甲)組成。
離子(zǐ)交換(huàn)膜:是電滲析器關(guān)鍵部件,其性能影響電滲析器(qì)的離子遷移效率、能耗、抗汙染能力和使用期限等。其中膜的分類(lèi):按(àn)膜結(jié)構分為:異相膜、均(jun1)相膜和半均相膜;按膜上活性基團不同分為:陽膜、陰膜和特種膜;按膜材料不同(tóng)分為:有機膜和(hé)無機膜。
隔板:分濃、淡(dàn)水隔板(bǎn),交替放陰陽膜之間,使陰膜(mó)和陽膜之間保持一定間(jiān)隔,隔(gé)板平麵水流,垂直隔板平麵電流。隔板厚離0.9毫米。
1.2極區包括(kuò)電極、極框和導水(shuǐ)板(bǎn)。
電極:為連接電源所用(yòng)
極框:放置電極和膜之間,膜(mó)帖(tiē)到(dào)電極上去(qù),起支撐作用。
1.3壓緊裝置:是用(yòng)來(lái)壓緊電滲析器,使膜堆、電極等部件形成一(yī)個整體,不致漏水。
2、組裝方式:電滲析器組裝是用“級”和“段”來表(biǎo)示(shì),一對電(diàn)極之間膜(mó)堆稱為“一級(jí)”。水流同向每一個膜稱為“一段”。增(zēng)加段數就等於增加脫鹽流程,也就是提高脫鹽效率,增加膜對數,可提高水處(chù)理量。
電(diàn)滲析器組裝(zhuāng)方式可淡水產量和出水水質(zhì)不同要(yào)求而調整,一般有(yǒu)以下幾種組裝(zhuāng)形式(shì):一級(jí)一段;一級(jí)多段;多段一(yī)段;多級多(duō)段。
應用案例:
1、電滲析在反(fǎn)滲透濃水回(huí)用(yòng)中的應用
隨著膜技術的快速發展,反滲透得到越來越廣泛的應用,但是反滲透製純水生產過程中會產生(shēng)大量的濃水,如果濃水得不到妥善處理而直接排放,必然會造成資源浪費及(jí)環境汙染(rǎn)。我公司采用電滲析工藝對反滲透濃水進行回(huí)收再利用,取得了良好的(de)經濟效益和社會效益。
某熱電(diàn)廠反滲透濃水回用工藝流程圖(tú)
本係統工(gōng)藝主要采用原反滲透濃水進入(rù)倒極電驅動膜分離器係統+二級反(fǎn)滲透+EDI係統。回用水降(jiàng)到電導率1000μS/cm後,進入反滲透係統,達(dá)到電導率5μS/cm以內(nèi),反滲透產出淡水進入EDI係統,反滲透產出濃(nóng)水進入倒極電滲析(xī)係統。電(diàn)滲(shèn)析產出的濃水進入濃縮水(shuǐ)箱。EDI產出濃水進入二級反滲透係統,EDI產出淡水達到15MΩ,進入產水罐。采用本工藝,既為企業解決了電廠鍋爐補給用水,又可使企(qǐ)業(yè)廢水達到零排放。
2、電滲析技術在高鹽(yán)高COD汙水中的應用(yòng)
在醫藥中間體及化工廠生產(chǎn)過程中產出大量含有機物的高鹽(yán)汙水,該汙水由於含鹽量太高,很難進行生(shēng)化處理達到排放或回用(yòng)標(biāo)準。
使用電滲析可(kě)以使鹽分下(xià)降至可生化標準,淡水進入生化。電滲析產出的含鹽汙水經過電(diàn)滲析濃縮至12%-15%以上,進入蒸發或MVR係統,*終達到零排放(fàng)的目的,既為企業解決了高鹽廢水排(pái)放難(nán)題,又可以使水資源得到回收(shōu)利用(yòng),節(jiē)約(yuē)了資源,提高了企業的經濟效(xiào)益。