專題技術
“膜法&蒸發“濃水零排放處理技術
日期:2017/4/1 16:13:41 人氣:1516


1、零排放工藝前景及現狀概述


目前,很多行業和地區對于部分工業企業均需要達到廢水的"零排放"要求。所謂"零排放"是指工廠需要實現生產原料和水資源的循環再利用,要求無任何廢液排出。


對于"零排放",絕大多數工業企業根據自身行業和產品特點,均在做以下考量:


回收有用生產原料,以降低成本,減少污水站負荷,盡力達到完全清潔生產;


中水回用,減少污水排放;


污水站升級改造深度處理回用。


對于中水回用和污水深度處理,目前常用的技術均是以常規卷式反滲透為核心的"UF+RO"工藝,但回收率一般在60-80%,還有20-40%的濃水需要處理。此部分濃水除少數進入污水站循環處理外,目前基本都是經熱濃縮后,結晶或固化填埋處理。


目前,對廢水處理“近零排放”尚沒有統一定義,可以將廢水處理.“近零排放”定義為 :所有離開廠區的水都是以濕氣的形式或是固化在灰或渣中,或者僅有少量的高濃鹽水排至廠外自然蒸發設施,不向地面水體排放任何形式的水。


經過多年行業專家的探索和實踐,2013年鄂爾多斯神華煤制油項目、大唐多倫煤制烯烴項目均宣布打通了廢水“近零排放”全流程,實現了大型煤化工項目廢水“近零排放”。表1統計了我國目前主要煤化工項目廢水“近零排放”技術應用情況??梢鑰闖?,對煤化工項目產生的廢水進行分類收集、分質處理、分級回用已成為目前煤化工項目廢水“近零排放”的趨勢。


我國主要煤化工項目廢水“近零排放”技術及工程應用現狀統計表:





2、典型零排放處理工藝概述:







采用超濃縮雙膜法對已經經過物化和生化預處理的污水進行脫鹽處理,淡水回用到生產的前處理工序,脫鹽形成的濃鹽水通過機械加壓蒸發器MVR進行蒸發,蒸發出的固體結晶鹽類經離心分離脫水分離出鹽類結晶,母液在回到MVR中再蒸發,MVR蒸發出的冷凝水回用到生產中去。

廢水零排放處理系統水源為車間廢水,原水已經經物化+AO生化預處理,再經過MBR深度預處理,在脫鹽前將污水進行有效的預處理,再去除水中懸浮物、膠體、有機物等污染物、通過超濃縮特種RO膜脫鹽制成純水,作為生產補充水回用到生產中去代替新鮮自來水和純水,出水經過深度脫鹽處理,產水水質可達到純水要求,電導率10μS/cm。特種RO脫鹽產生的濃鹽水經蒸發濃縮結晶工藝進行零排放處理,蒸餾水也回用于生產,如果蒸餾水超標再通過特種反滲透進一步處理后回用。

3、膜工藝濃水的處理技術概述


膜工藝(NF/RO)制備回用水的過程中會產生大量濃水,其中含有各種有機和無機污染物,若直接排放,可能會對土壤、地表水、海洋等產生污染;若排入市政污水處理系統,總溶解性固體含量過高,對污水廠活性污泥的生長也非常不利。將海水淡化廠被高度濃縮的 RO濃水以及由清洗劑、阻垢劑引入的化學物質直接外排,也必然會對環境產生不利影響。

3.1  膜工藝濃水的處理現狀

通常而言,大多數膜工藝濃水是無法直接采用生化法處理的,必須先通過有效的物化處理處理手段降低濃水中的COD、鹽度、生物毒性等,才可以進一步處理及回用。

① 回流法。RO濃水回流可提高回收率,增大膜表面沖洗流速,減少污堵;但回流率過高,又會使進水鹽度升高,增加膜的負擔,影響膜壽命。


② 回用作生產用水。由于RO濃水中無懸浮物,含阻垢劑且有壓力,可用作過濾裝置的反沖洗水、除塵水、沖灰沖渣水、冷卻水;或經過簡單處理后混入原水回收。如果濃水中含環境優先控制污染物,則需慎重使用。


③ 資源化利用??剎捎盟ξ新衷鲅蠱?、功交換器和壓力交換器等,利用余壓產能;海水淡化廠的 RO 濃水用于制鹽,可節約鹽田,縮短曬鹽周期;預處理后適當勾兌,可用于海產品養殖。


④ 蒸餾濃縮。膜蒸餾(MD)技術是一項新技術,在常壓下利用溫差可將濃水盡可能地回收 (回收率>95 %)甚至結晶化,但目前經濟、高質量的疏水微孔膜尚未研發成熟,該工藝并未大規模工業化應用,僅處于實驗室研發及中試試驗階段。


國內反滲透濃水處理實例




3.2  存在的問題

對于膜工藝濃水這一處理難題,國際上都沒有明確統一的處理準則與技術,而現有的一些工藝技術卻不斷受到政策、環境、資金、場地等多方面因素的限制,具體表現在如下幾個方面:

(1)處理方式存在的問題

由于膜工藝濃水一般都存在高COD和高鹽度的問題,現有的反滲透濃水處理工藝很難同時解決這兩個問題,現階段多采用直接排放。普遍的做法是:濃水經過簡單的物化預處理或者不經過預處理直接與其他生產環節排放的低濃度廢水混合,以降低濃水中的鹽度、有機物濃度、生物毒性等,再通過特定排放口直接排放到接受水體中。采用這種處理方式高效價廉,但反滲透濃水中的有害物質及離子并未直接去除,而是轉移到了接受水體中,這些有害物質和離子必將對接受水體的水源和水生環境造成污染。

(2)國家對于膜技術濃水處理的政策引導

目前隨著國家經濟的發展與環境的日益惡化,政府對于大氣、水、固體污染等控制指標日益加強,特別是關于水處理領域,已經在“十二五”規劃中明確指出需要提標改造,且垃圾填埋場的滲濾液須就地處理,各工業企業須進行廢水資源化、節能減排,特別是對于某些缺水地區,污水“零排放”項目正在不斷推進。對于污水“零排放”,最終處理工藝多采用熱法濃縮結晶固化,但由于傳統膜工藝回收率不高,導致熱法處理的濃水量大、投資運行成本高,多數企業難以承受,“零排放”項目推進也停滯不前。

(3)處理效果與經濟性比較

對于膜技術工藝產生的濃水,根據現有國家政策,直接排放、噴灌、深井注射等手段將逐步被控制,而大量的濃水需要進一步處理。現有技術多采用熱法濃縮后結晶或固化填埋處理。




4、mvr技術的原理

MVR的原理是低溫位的蒸汽經壓縮機壓縮,溫度和壓力提高,熱焓增加,然后進入換熱器與物料進行換熱,充分利用了蒸汽的潛熱,達到節能效果。整個蒸發過程中也不再需要補充生蒸汽。


MVR蒸發器不同于普通單效降膜或多效降膜蒸發器,MVR為單體蒸發器,集多效降膜蒸發器于一身,根據所需產品濃度不同采取分段式蒸發,即產品在第一次經過效體后不能達到所需濃度時,產品在離開效體后通過效體下部的真空泵將產品通過效體外部管路抽到效體上部再次通過效體,然后通過這種反復通過效體以達到所需濃度。


效體內部為排列的細管,管內部為產品,外部為蒸汽,在產品由上而下的流動過程中由于管內面積增大而是產品呈膜狀流動,以增加受熱面積,通過真空泵在效體內形成負壓,降低產品中水的沸點,從而達到濃縮,產品蒸發溫度為60℃左右。


產品經效體加熱蒸發后產生的冷凝水、部分蒸汽和給效體加熱后殘余的蒸汽一起通過分離器進行分離,冷凝水由分離器下部流出用于預熱進入效體的產品,蒸汽通過風扇增壓器進行增壓(蒸汽壓力越大溫度越高),而后經增壓的蒸汽通過管路匯合一次蒸汽再次通過效體。


設備啟動時需一部分蒸汽進行預熱,正常運轉后所需蒸汽會大幅度減少,在風扇增壓器對二次蒸汽加壓的過程中由電能轉化為蒸汽的熱能,所以設備運轉過程中所需蒸汽減少,而所需電量大幅增加。
產品在效體流動的整個過程中溫度始終在60℃左右,加熱蒸汽與產品之間的溫度差也保持在5—8℃左右,產品與加熱介質之間的溫度差越小越有利于?;げ分柿?、有效防止糊管。


產品的濃縮度在50%左右時僅MVR蒸發器就能完成,當所需濃度為60%時則需安裝閃蒸設備。


mvr技術特點


1)低能耗、低運行費用;


2)占地面積??;


3)公用工程配套少,工程總投資少,


4)運行平穩,自動化程度高;


5)無需原生蒸汽;


3)由于常用單效使產品停留時間短


4)工藝簡單,實用性強,部分負荷運轉特性優異


5)操作成本低






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