【盤點(diǎn)】四種(zhǒng)廢水零排放技術大盤點!
來源:www.17c.com91嫩草環保 發(fā)布時(shí)間:2023-10-13
廢(fèi)水“零排放”是(shì)指工業水經過重複使用後,將這部分含鹽(yán)量和汙染物高(gāo)濃縮成廢水全部(99%以上)回收(shōu)再利用,無任何廢液排出工廠。零排放,就其內容而言,一是要控製生產過程中不得已(yǐ)產(chǎn)生的能源(yuán)和資源排放,將其減少到零;另一含義是將那些(xiē)不得已排放出(chū)的能源、資源充分(fèn)利用,*終消滅不可再(zài)生資源(yuán)和能源的存在。
一 、RCC技(jì)術
RCC的核心技術為(wéi)“機械蒸汽(qì)再壓縮循環蒸發技術”及“晶種法技術”、“混合鹽結晶技術(shù)”
(一)機械蒸(zhēng)汽再壓縮循(xún)環蒸發(fā)技術(shù)
1、機械蒸汽再壓縮(suō)循(xún)環蒸發技術的基本原理
所謂的機械蒸汽再壓縮(suō)循環蒸發技術,是根據物理學的(de)原理,等量的物(wù)質,從液態轉變為氣態的(de)過程中,需要吸收定(dìng)量(liàng)的熱能。當物質再由氣態轉為(wéi)液態時,會放出等(děng)量的熱能。根據這(zhè)種原理,用這種蒸(zhēng)發器處理廢水時,蒸發廢水所需的熱能,再蒸汽冷(lěng)凝和(hé)冷凝水冷卻(què)時釋放熱能所提供。在(zài)運(yùn)作過程中,沒有潛熱的流失。運作過程中所消(xiāo)耗的,僅是驅動蒸發器內廢水、蒸汽、和冷凝水循環和流動的水泵、蒸汽泵和控製係統所消耗的電能。為了抵抗(kàng)廢(fèi)水對蒸發器的腐蝕,保(bǎo)證設備的使(shǐ)用壽命蒸發器的主體和內部的(de)換熱管,通常用高級(jí)鈦合金製造。其使(shǐ)用壽命30年或以上(shàng)。
蒸發器單機廢水處理量由27噸/天起至(zhì)3800噸/天。如果需(xū)要處理的廢水量大(dà)於單機*大(dà)處理量(liàng),可以按裝多台蒸發器處理。蒸發器在用晶種法技術運行時(shí),也稱為鹵水濃(nóng)縮器(Brine Concentrator)。
2、鹵水濃縮器構造及工藝流程
(1)待處理鹵水(shuǐ)進入貯存箱,在箱裏把(bǎ)鹵水的PH值調整到5.5-6.0之間,為除氣和除碳作準備。鹵水進入換熱器把溫度升至沸點。
(2)加熱後的鹵(lǔ)水經(jīng)過除氣器,清除水裏的不溶所體,如氧氣(qì)和二氧化(huà)碳。
(3)新進鹵水進入深縮器底槽,與在濃縮器內部循(xún)環的鹵水混合,然後被泵輸送到換熱器管束頂部水箱。
(4)鹵水通過裝置,在換熱管頂部的鹵水分布件流入管內,均勻地(dì)分布在(zài)管子的內壁上(shàng),呈薄膜狀,受地引力下降至底(dǐ)槽。部分(fèn)鹵水沿(yán)管壁(bì)下降時,吸收管(guǎn)外蒸汽所釋(shì)放的熱(rè)能而蒸(zhēng)發了,蒸(zhēng)汽和未蒸發的鹵水一起下降至底槽。
(5)底槽內的蒸汽經過除霧器進入壓縮機,壓縮蒸汽進入濃縮器。
(6)壓縮(suō)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水膜加熱,使部分鹵水蒸發,壓縮蒸汽釋放潛熱時,在換熱管外壁上冷凝成蒸餾水。
(7)蒸餾水沿管壁下降(jiàng),在濃縮器底部積聚後,被(bèi)泵經換熱器(qì),進儲存罐待用。蒸餾水流(liú)經換熱器時,對(duì)新流入的鹵水加(jiā)熱。
(8)底(dǐ)槽內部分鹵(lǔ)水被排放,以控製濃縮器(qì)內鹵水的濃度。
晶種法技術:可以(yǐ)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,結晶或幹燥成固體,運(yùn)送堆填區埋放。上述循環過程,周而複始,繼(jì)續不斷地進行。
(二)晶種法技術
如廢水裏含有大量鹽分或 TDS,廢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,輕則(zé)影響換熱器的效率,嚴量時則會把(bǎ)換熱管(guǎn)堵塞。解決蒸發器內換熱管的結垢問題,是蒸發器能否用作處理工業廢水的關鍵。RCC成功(gōng)開(kāi)發了獨家(jiā)的“晶種法”技(jì)術,解決了蒸發器換熱(rè)管的結垢問題,使他們設計和生產的蒸發器,能成功地應用於含鹽工(gōng)業廢(fèi)水的處理,並被廣泛采用。應用(yòng)“晶種法“技術(shù)的蒸發器,也稱作“鹵水濃縮器” (Brine Concentrator)。經鹵水濃縮器處理後排放的濃縮廢水,TDS含量可高達300,000 pp,通常被送往結晶器或幹燥(zào)器,結晶或幹燥成固體,運送堆填區埋放。
“晶種法”以硫酸鈣為基礎。廢水裏須有鈣和硫化物的存在,濃(nóng)縮器(qì)開始運作前,如果廢水裏自然存在的(de)鈣(gài)和硫化物離子含量不足,可以人工加以補充,在(zài)廢水裏加添硫酸鈣種(zhǒng)子,使(shǐ)廢水裏鈣和硫化物(wù)離子含量達(dá)到適(shì)當的水平。廢水開始蒸發時,水裏開始結晶(jīng)的鈣和硫酸鈣離子含量達到(dào)適當水平(píng)。廢水開始蒸發時,水裏開始結晶的鈣和硫酸鈣離子就附著(zhe)在這些種子上,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達一年或以上,才需定期清洗保養。在一般情況下,除了在濃縮器啟(qǐ)動時(shí)有可能添加“晶種外”,正常運作時不需再添晶種。
(三(sān))混全鹽結晶技術
1、混全鹽結晶技術的應(yīng)用
鹵水濃縮器可回收鹵水裏95%至98%的水份,剩餘的濃縮鹵水殘液,含(hán)有大量的可溶固體。在有些地區,鹵水殘液被送往蒸發池自然蒸發,或(huò)作深井壓(yā)注(zhù)處理。但很多地區,如美國西南(nán)部的科羅拉多河流域(yù),為了防止濃縮(suō)鹵水排放蒸發(fā)池或作深(shēn)井壓注處理後滲出,對水源造(zào)成二次汙染,沿(yán)岸的工礦企業產生的廢水,必(bì)須作“零排入”處理。如(rú)殘液的流量很小,則可用幹燥器把殘淮幹(gàn)燥成固體,收集後(hòu)送(sòng)堆場(chǎng)填(tián)埋;如殘液量較大,用結(jié)晶器把(bǎ)殘(cán)液裏的可溶固體給晶後收集填埋(mái),是更經濟的處(chù)理方法。
一般生產性化工結晶程序(xù),如氯化鈉、硫酸鈉等化工商品的生(shēng)產,僅需要處(chù)理一(yī)種鹽(yán)類的結晶,這類單鹽鹵水的結晶工藝,比較容易掌握,但工(gōng)業汙水裏所含的的鹽份,種類繁雜,甚至含有兩種鹽份組成的(de)複鹽。有多種鹽類並存的鹵水會(huì)在結晶器內產生泡沫和(hé)具有極強的(de)腐蝕性,同時多種不同(tóng)鹽類的存在,會(huì)造成鹵水不同的(de)沸點升高。不同成度的結垢,對設備的換熱係數產生不同程度的影響。
2、混全鹽(yán)結(jié)晶技術的設備與工藝流程
用作混合鹽結晶的結晶器(qì),可用(yòng)蒸汽(qì)驅動,也可用電動蒸汽壓縮機驅動,後者是能效較高的係統。
強製(zhì)循壓縮蒸汽(qì)結晶器:強製循環壓縮蒸汽結晶器是熱效率*高的結晶係統,係統所需的熱能,由一台電動蒸汽壓縮機提供。它的主要工(gōng)作程序如下:
(1)待處理濃鹵水被泵進結晶器。
(2)和正(zhèng)在循環中(zhōng)的鹵水混合,然後進入殼管式換熱器。因換熱(rè)器管(guǎn)子注滿(mǎn)水,鹵(lǔ)水(shuǐ)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(jiǎo)度進入蒸汽體,產生渦旋,小部鹵水被蒸發。
(4)水分被蒸發時,鹵水(shuǐ)內產生晶體。
(5)大(dà)部鹵水被循環至(zhì)加熱器,小股水流被抽送至離心機或過濾器,把晶體分離。
(6)蒸汽經過除霧器,把(bǎ)附(fù)有的顆粒(lì)清除。
(7)蒸器經壓縮(suō)機加壓,壓縮蒸汽在加熱器的換熱管(guǎn)外殼上冷凝成蒸(zhēng)餾水,同時釋放潛熱把管內的鹵水加熱。
(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(mǒu)些條件下,結晶器產生的晶體(tǐ),是很高商業價值的化工產(chǎn)品。
二、HERO技術
HERO是High Efficiency Reverse Osmosis的簡稱。HERO工藝的預處理步驟(zhòu)要根據水化學和現場的專門設計規範來定製的。有一個步驟是(shì)不變的,這就是RO是在高pH條件下運行的。為了使RO能在高pH條件下運行(háng),所有會引起膜結垢的硬(yìng)度和其它陽離子成分必(bì)須除去。懸浮固(gù)體物應降至接近零以避免膜的堵塞,二氧化碳要除到一定程度以減少水的(de)緩衝性。矽在高pH條件下是可以高度溶解的,所以不會(huì)限製RO的(de)回收率。理論上說,經過預處(chù)理後,回收的比例隻會受到濃液(yè)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(chāo)純水的應用上,回收率會更(gèng)高。
特點主要是:
1.運行穩定。2.運行成本低(一般比傳統(tǒng)的RO要低(dī)15%-20%)。3.投資費用低(一般比傳統的RO要低30%)。4。更低的占地(dì)空(kōng)間。5適用於高純水的製備以及(jí)廢水(shuǐ)處理。6無需複雜的清洗工藝(yì),無需添加阻垢劑。
三(sān)個主要工藝步驟:
l 硬度和(hé)懸浮固體物的除去
l 二氧化碳的去(qù)除
l 在高(gāo) pH條件下進行RO 處理
通過軟化去處水中(zhōng)的硬(yìng)度,然後再通過(guò)脫氣去處水中的二氧化碳,再(zài)加堿將RO進水的pH調到8.5以上(shàng)。在這種(zhǒng)模式下運行,RO的回收率通常能夠突破極限(xiàn)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:離子(zǐ)交換去除硬度,控製出水指標為小於0.1ppm(100ppb). - B! `( v7 h* x( L
2)P除二氧化(huà)碳: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(bú)超過11,根據RO回收率,給水(shuǐ)PH值在10.0~10.5。產品水PH將達到9.3~9.8。
4)反滲透:反滲(shèn)透(tòu)設計產水通量在25~30GFD(gallon/ft2/day),可以用(yòng)低壓苦鹹(xián)水膜,標準苦鹹水膜,海水膜。根據(jù)給(gěi)水的水質條件,水(shuǐ)回收率可以達到90~98%。典型在95%。
HERO 的特點和優勢 9 J+ \/ I1 w& V( K
1在HERO工藝條件下,高PH運行也是膜供應商接受的。給水是排汙水或含(hán)鹽量較高時,可以達到(dào)的水回收率(lǜ)90%或更高,同時減少清洗頻率。這是因為:高(gāo)PH條件下,細菌難以繁殖(zhí),不易產生潛在的生物膜(mó)。高PH條件下(xià),膜所帶負電荷密度更高,對負電荷陰(yīn)離子,微粒,特別是帶(dài)負(fù)電荷微粒(lì)更高去除率。RO處於連續清洗模式。*對於高矽水質,在高PH條件下矽是溶解態(離子態),可以到達高回收率。( o% n0 z; G6 Q. g# l' U
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兩級反滲透運行(háng)在高PH條件(jiàn)下,離子(zǐ)去除率可以達(dá)到:
硼>99.4% ' A( Z4 M7 S- S, h
矽>99.97%
有機物(TOC)>99%
三、特(tè)種RO膜
特種RO膜濃水再(zài)濃縮零排放工藝
1特種 RO膜結構及工作方式
特種膜主要由過濾(lǜ)膜片、導流盤、中心拉杆、高壓容器、兩端法蘭、各種密封件(jiàn)及聯接(jiē)螺栓等組成。過(guò)濾(lǜ)膜片和導流盤交替疊放(fàng),中心拉杆串成膜(mó)芯置入高(gāo)壓容器後兩端法蘭進行固定,再用拉杆結合形成。
原水通過膜芯與高壓容器(qì)的間隙到達膜元件底部,均勻布(bù)流(liú)進入導流盤,在(zài)導流盤表麵以雷達掃描方式流動,從投幣式切口進入下一組導流盤和膜片,在整個膜柱內呈渦流狀流動,產水通過中心管(guǎn)排出膜元件。
2 、 特種RO膜特點和優勢
(1)*低程度的膜(mó)結垢和汙染現象
采用開放式寬流道及獨特的水(shuǐ)力(lì)學設計,具(jù)有更寬的流體通道,更優異的流體湍流(liú)效(xiào)果(雷諾準數>2500,膜片自清洗效果更好),導流盤(pán)專利結構設計,渦流式流動(dòng)狀(zhuàng)態,*大程度上減少了膜表麵結垢、汙染及濃差(chà)極化現(xiàn)象的產(chǎn)生。
(2)膜使用壽命長
RO特種膜采用了新型改性膜片(piàn),更適用於廢水膜(mó)分離。膜片抗壓力能(néng)力更強,*高可以達到160bar。且該組件能夠有效(xiào)避免膜的結垢,膜汙染減輕,使反滲透膜的壽命延長。SUPER RO特種膜的(de)特殊結構使膜組易於清洗,清洗後通量恢複性非常好,從而延長(zhǎng)了膜片壽命。在高濃度廢(fèi)水(shuǐ)處理中,膜壽命可長達3年。
(3)組件易於維護(hù)
采用標準化設(shè)計,組件易於拆卸維護,可以輕(qīng)鬆檢查維(wéi)護任何一片過濾膜片及其它單元,維修簡(jiǎn)單這是其它形式膜組件(jiàn)所無法達到的。
(4)過濾膜片更換費用低
內部任(rèn)何單個單元(yuán)均允許單獨更換。當過濾膜片需(xū)更換時可進行單個(gè)更換(huàn),這*大程(chéng)度減少了換膜成本,當卷式膜出現補(bǔ)丁、局部泄漏等(děng)質量(liàng)問(wèn)題或需(xū)更換新膜時隻能整個膜組件更換(huàn)。
(5)出水水質好
對各項汙染(rǎn)物都具有(yǒu)極高的去除率,出水水質好。
(6)出水穩定,受外界因素影響小
由於影響膜係統截留率的因素(sù)較(jiào)少,所以係(xì)統出水(shuǐ)水質很穩定(dìng),不受可生(shēng)化(huà)性、碳氮比等因素的影響,對於處理(lǐ)不宜采用生化處理的工業廢水有著(zhe)很大的(de)優勢。
(7)運行靈活(huó)
操作靈活,可以連續運行,也可間歇運行,還可以調整(zhěng)係統的串並(bìng)聯方式,來適應水質水量(liàng)的(de)要(yào)求(qiú)。
3 特種RO膜處理(lǐ)膜工藝濃水的(de)方法
膜工藝濃水經過適當的預處理後泵(bèng)入RO特種膜單元,由於RO特種膜*高可以高壓條件下操(cāo)作,因(yīn)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製,濃(nóng)縮倍數增加,濃縮液的電導率可以提高到100000-120000μs/cm。由於產水回收率的增加導致了濃水體積的減少,因此(cǐ)也降低了後續膜濃縮液處(chù)理工藝的規模和運行費用。
RO特種膜對膜工藝濃水中有機物、鹽度和水的分離較徹底,透過液水質較好,COD和鹽度的去除率均可達到90%以上,因而(ér)透過液可以直接排放或者進入(rù)生化處(chù)理工藝進一步處理,RO特種膜的濃縮液則進(jìn)入MVR蒸發係統做蒸發結晶零排放處理。
MVR是(shì)機械壓縮(suō)式蒸發技術,它*大限度(dù)的利用二次蒸汽中的蒸發潛熱。借助MVR泵的作用,隻需要輸入較少的能量(liàng)便可將(jiāng)低品位的蒸汽壓縮至較高飽和溫度的高品味蒸汽,使得(dé)蒸汽能夠被(bèi)循環(huán)使用。這會比多效蒸發器節省大(dà)量能源。使用蒸(zhēng)發過程中產生的二(èr)次蒸汽進行壓縮,提高溫度後再返回用作蒸發熱源(yuán),可極大減少蒸汽消耗量。通過(guò)MVR處理後,濃縮液中(zhōng)的絕大部分水進入冷凝液中,大量鹽分和有機物析出(chū)成為殘渣,從而完成高濃度的各(gè)類汙染物與水(shuǐ)相的徹底分離。
從(cóng)原理(lǐ)上講“RO特種膜技術+MVR蒸發”組合工藝對傳統膜工藝廢水的有機汙染物和鹽度具有非常理想的去除效(xiào)果,絕大部分汙染物和鹽度*終進入MVR蒸(zhēng)發單(dān)元(yuán)的殘(cán)渣中(zhōng),因此 RO特種膜的透過液和MVR蒸發(fā)單元的冷凝液水質很好,可以直接回用或者經過簡單的深度處理後回用。
四 電滲析
1. 電滲析(xī)原理
在外(wài)加直流電場作用下,利用離子交換膜的(de)透過性(即陽膜(mó)隻允許陽離子透過,陰膜隻允許陰離子透過),使水中的陰、陽離子(zǐ)作定向遷移,從而達到水中的離子與水分離的一種(zhǒng)物理化學過程。
原理是:在陰極與陽極之間,放置著若幹交替排列的陽(yáng)膜與陰膜,讓水通過兩膜及(jí)兩膜與兩(liǎng)極(jí)之間(jiān)所形成的隔室(shì),在兩(liǎng)端電極(jí)接通直通電源後,水中陰、陽離子(zǐ)分別向陽(yáng)極、陰(yīn)極方向遷移,由於陽膜、陰膜的選擇(zé)透過性,就形成了交替排列的離子濃度減少的淡室和(hé)離子濃度增加的濃室。與此同時,在兩電極上也發生著氧化還原反應,即電極反應,其結果是使陰極室(shì)因溶液呈堿性而結垢,陽極室(shì)因溶液呈酸性而腐蝕(shí)。因此,在電滲析過程中,電能的消耗主要(yào)用來克服(fú)電流通過(guò)溶液、膜時所受到的阻力及電極反應。
電滲析裝(zhuāng)置
電滲析器的構造包括壓板、電極托(tuō)板(bǎn)、電極、極框、陰膜、濃水隔板、淡水隔板等部件。將這些部件按一定順序組(zǔ)裝並壓緊,組成一定形(xíng)式的電滲析器。電(diàn)滲析器的輔助設備還包括(kuò)水泵、整流器等,組成了(le)電滲析裝置。
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:是由一張陽離子交換膜,一張隔板甲(或乙);一張陰膜,一(yī)張隔板乙(或甲)組(zǔ)成。
離子(zǐ)交換膜:是電滲析器關(guān)鍵部件,其(qí)性能(néng)影(yǐng)響電滲析器的離子遷移效率、能耗、抗汙(wū)染能力和使用期限等。其中膜的分類:按膜(mó)結構分為:異相膜(mó)、均相膜和半均相膜;按膜上活性基團不(bú)同分為:陽膜、陰膜和特種膜;按膜材料不同分為:有機膜和無(wú)機膜。
隔板:分濃、淡水隔板,交替放陰陽(yáng)膜之間(jiān),使陰膜和陽(yáng)膜之(zhī)間保持(chí)一定間隔,隔板平麵水流,垂(chuí)直隔板平麵電流。隔板厚離0.9毫(háo)米。
1.2極(jí)區包括電極、極(jí)框(kuàng)和導水板(bǎn)。
電極:為連接電源所用
極(jí)框:放置電極(jí)和膜之間,膜帖到電極上去,起支撐作用。
1.3壓緊裝置:是用來壓緊電滲析器,使膜堆、電極等部件形成(chéng)一個整體,不(bú)致漏水。
2、組裝方式:電滲析器組裝是用“級”和“段”來表(biǎo)示,一對電極之間膜堆稱為“一級”。水流同向每一個膜稱為“一段”。增加段數就等於增加(jiā)脫鹽流程,也就是提高脫鹽效率,增加(jiā)膜對數,可(kě)提高水處理量。
電滲析器組裝方式可淡水產量和出水水質不同要求而調整,一般有以下(xià)幾種組裝形式:一級(jí)一段;一級多段(duàn);多段一(yī)段;多級多段。
應用(yòng)案(àn)例:
1、電滲析在反滲透濃水回用中的應用
隨著膜技術的快速發展(zhǎn),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大量的濃水,如果濃水得不到妥善處理而直(zhí)接排放,必然會(huì)造成資(zī)源浪費及環境汙染。我公司采(cǎi)用電滲析工藝對反滲透濃水進行(háng)回收(shōu)再利用,取得了良好的經濟效益和社會效益。
某熱電廠反滲透濃水回用工藝流程圖
本係(xì)統工藝主要采(cǎi)用原反滲透濃水進入倒極電驅動膜分(fèn)離器係統(tǒng)+二(èr)級反滲透+EDI係統。回用水(shuǐ)降到電導率1000μS/cm後,進入反滲透係(xì)統,達到電導率(lǜ)5μS/cm以內,反滲透產出淡水(shuǐ)進入EDI係統,反滲透產出(chū)濃水進(jìn)入倒極電滲析係統。電滲(shèn)析產出的濃水進入濃縮水箱。EDI產出濃水進入二級反(fǎn)滲透係統,EDI產出淡水達到15MΩ,進入產水罐。采用本工藝,既為(wéi)企業解決了電廠鍋爐(lú)補(bǔ)給用水,又可使企業廢水達到零排放。
2、電滲析技術在高鹽高COD汙水中(zhōng)的應用
在醫藥中間體及化工廠生(shēng)產過程中產出大量含有機(jī)物的高鹽汙水,該汙水由於含鹽(yán)量太高,很難進行生(shēng)化處理達到排放或回用標準。
使用電滲析可以使鹽分下降至可生化標準,淡水進入生化。電滲析產出的含鹽汙水經過電滲析濃縮至12%-15%以上(shàng),進入蒸發或MVR係統,*終達到零排放的目的,既為企業解決了高鹽廢水排放難題,又可以使水資源得到回收利用(yòng),節約了資源,提高了企業的經濟效益。