污水處理零排放技術
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所謂零排放(fang)，是指無限地減(jian)少(shao)污染物和能(neng)源排放(fang)直至到零的活動。零排放(fang)，就(jiu)其(qi)內容而言(yan)，一(yi)是要控制(zhi)生(sheng)產過程中不得(de)已產生(sheng)的能(neng)源和資(zi)源排放(fang)，將(jiang)其(qi)減(jian)少(shao)到零;另一(yi)含義是將(jiang)那(nei)些不得(de)已排放(fang)出的能(neng)源、資(zi)源充分利用，終消滅不可再生(sheng)資(zi)源和能(neng)源的存在。
廢(fei)(fei)水“零排放”是指工業廢(fei)(fei)水經(jing)過重復(fu)使用后，將(jiang)這(zhe)部分含鹽量(liang)和(he)污(wu)染物高濃縮成廢(fei)(fei)水全部(99%以上(shang))回收再(zai)利用，無任何廢(fei)(fei)液排出工廠(chang)。水中的(de)(de)鹽類和(he)污(wu)染物經(jing)過濃縮結晶以固體形式排出廠(chang)送(song)垃圾處理廠(chang)填埋或將(jiang)其(qi)回收作為有用的(de)(de)化工原料。
國內(nei)現(xian)有(you)實現(xian)廢(fei)水“零(ling)排放”的(de)手段(duan)
目前國內廣泛(fan)使(shi)用的(de)(de)(de)工(gong)業(ye)廢水(shui)(shui)處(chu)理技(ji)術(shu)(shu)主(zhu)要(yao)包括RO(反滲(shen)(shen)透(tou)(tou)膜(mo)雙膜(mo)法(fa))和EDR技(ji)術(shu)(shu)他們(men)的(de)(de)(de)主(zhu)要(yao)材料是(shi)納(na)米級的(de)(de)(de)反滲(shen)(shen)透(tou)(tou)膜(mo)，而(er)這種技(ji)術(shu)(shu)的(de)(de)(de)作用對象是(shi)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(重金屬(shu)離(li)(li)(li)子(zi)(zi))和分子(zi)(zi)量(liang)在幾百以上的(de)(de)(de)有機(ji)物(wu)。其(qi)工(gong)作原理是(shi)在一定壓力條件下(xia)，H2o可以通過RO滲(shen)(shen)透(tou)(tou)膜(mo)，而(er)溶解在水(shui)(shui)中的(de)(de)(de)無(wu)機(ji)物(wu)，重金屬(shu)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)，大分子(zi)(zi)有機(ji)物(wu)，膠(jiao)體(ti)，細菌和病毒則無(wu)法(fa)通過滲(shen)(shen)透(tou)(tou)膜(mo)。從而(er)可以將(jiang)滲(shen)(shen)透(tou)(tou)的(de)(de)(de)純水(shui)(shui)與含(han)有高濃(nong)(nong)(nong)度(du)有害(hai)物(wu)質的(de)(de)(de)廢水(shui)(shui)分離(li)(li)(li)開(kai)來(lai)。但是(shi)使(shi)用這種技(ji)術(shu)(shu)我們(men)只能(neng)得到60%左右的(de)(de)(de)純水(shui)(shui)，而(er)剩余的(de)(de)(de)含(han)高濃(nong)(nong)(nong)度(du)有害(hai)物(wu)質的(de)(de)(de)廢水(shui)(shui)終(zhong)避(bi)免不了排放到環(huan)境的(de)(de)(de)結局，而(er)這些(xie)高濃(nong)(nong)(nong)度(du)的(de)(de)(de)重金屬(shu)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)和無(wu)機(ji)物(wu)對我們(men)的(de)(de)(de)環(huan)境是(shi)極其(qi)有害(hai)的(de)(de)(de)。
RCC技術(shu)(shu)(shu)(shu)CC技術(shu)(shu)(shu)(shu)，能(neng)真正達到工業廢(fei)水“零排放”，RCC的核心技術(shu)(shu)(shu)(shu)為“機械蒸汽再壓縮循環蒸發技術(shu)(shu)(shu)(shu)”及“晶種法技術(shu)(shu)(shu)(shu)”、“混合鹽(yan)結(jie)晶技術(shu)(shu)(shu)(shu)”。
1機械蒸汽再(zai)壓縮循環蒸發(fa)技術
1、機械(xie)蒸汽再壓縮循(xun)環(huan)蒸發技術的基本原(yuan)理
所謂的(de)(de)(de)(de)機械蒸(zheng)汽(qi)(qi)再(zai)壓縮循環蒸(zheng)發技術，是(shi)根(gen)據物理(li)學的(de)(de)(de)(de)原理(li)，等量的(de)(de)(de)(de)物質，從液態(tai)轉變為(wei)(wei)氣(qi)態(tai)的(de)(de)(de)(de)過程中，需要(yao)吸收定量的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)能(neng)。當物質再(zai)由(you)氣(qi)態(tai)轉為(wei)(wei)液態(tai)時，會放(fang)出等量的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)能(neng)。根(gen)據這種原理(li)，用(yong)這種蒸(zheng)發器處理(li)廢水(shui)時，蒸(zheng)發廢水(shui)所需的(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)能(neng)，再(zai)蒸(zheng)汽(qi)(qi)冷凝和冷凝水(shui)冷卻時釋放(fang)熱(re)(re)能(neng)所提供(gong)。在(zai)運作(zuo)過程中，沒有(you)潛熱(re)(re)的(de)(de)(de)(de)流失。運作(zuo)過程中所消耗(hao)的(de)(de)(de)(de)，僅是(shi)驅動蒸(zheng)發器內(nei)廢水(shui)、蒸(zheng)汽(qi)(qi)、和冷凝水(shui)循環和流動的(de)(de)(de)(de)水(shui)泵(beng)、蒸(zheng)汽(qi)(qi)泵(beng)和控制(zhi)系統所消耗(hao)的(de)(de)(de)(de)電能(neng)。為(wei)(wei)了抵(di)抗廢水(shui)對蒸(zheng)發器的(de)(de)(de)(de)腐蝕(shi)，設備的(de)(de)(de)(de)使(shi)用(yong)壽(shou)(shou)命蒸(zheng)發器的(de)(de)(de)(de)主體和內(nei)部的(de)(de)(de)(de)換熱(re)(re)管，通常用(yong)鈦合金制(zhi)造。其使(shi)用(yong)壽(shou)(shou)命30年或以上。
蒸(zheng)發器單(dan)機廢(fei)水(shui)處(chu)理量由27噸(dun)/天起至3800噸(dun)/天。如果需(xu)要處(chu)理的(de)廢(fei)水(shui)量大于單(dan)機處(chu)理量，可以按(an)裝(zhuang)多臺蒸(zheng)發器處(chu)理。蒸(zheng)發器在用晶種法(fa)技術運行時(shi)，也稱為鹵水(shui)濃縮器(BrineConcentrator)。
2、鹵水(shui)濃縮器構(gou)造及工藝流程
(1)待處理鹵水(shui)進入(ru)貯存箱(xiang)，在箱(xiang)里(li)把(ba)鹵水(shui)的PH值(zhi)調整(zheng)到5.5-6.0之(zhi)間，為除氣和除碳(tan)作準備。鹵水(shui)進入(ru)換(huan)熱(re)器把(ba)溫度升(sheng)至沸點(dian)。
(2)加熱后的鹵水經過除氣器，清除水里的不溶所體，如氧所和二氧化碳。
(3)新進(jin)鹵水進(jin)入深縮器底槽，與在濃縮器內部循環的鹵水混合，然后被泵到換熱器管束頂部水箱(xiang)。
(4)鹵(lu)水通過裝置，在(zai)換熱管頂部(bu)的(de)(de)鹵(lu)水分布(bu)件(jian)流(liu)入管內，均勻地分布(bu)在(zai)管子的(de)(de)內壁上，呈薄(bo)膜狀，受地引(yin)力下(xia)降至底槽。部(bu)分鹵(lu)水沿管壁下(xia)降時，吸收管外(wai)蒸(zheng)汽所釋放的(de)(de)熱能而蒸(zheng)發了，蒸(zheng)汽和未蒸(zheng)發的(de)(de)鹵(lu)水一起下(xia)降至底槽。
(5)底槽內(nei)的(de)蒸汽經過除(chu)霧器進(jin)(jin)入蒸汽壓(ya)縮(suo)(suo)機，壓(ya)縮(suo)(suo)蒸汽進(jin)(jin)入濃縮(suo)(suo)器。
(6)壓縮(suo)蒸(zheng)汽(qi)的潛(qian)熱(re)(re)(re)傳過換熱(re)(re)(re)管壁(bi)，對沿著(zhu)管內壁(bi)下降(jiang)的溫度(du)較低的鹵水膜(mo)加熱(re)(re)(re)，使部分(fen)鹵水蒸(zheng)發，壓縮(suo)蒸(zheng)汽(qi)釋放潛(qian)熱(re)(re)(re)時，在換熱(re)(re)(re)管外壁(bi)上冷凝成蒸(zheng)餾水。
(7)蒸(zheng)餾水沿管壁下降，在濃縮(suo)器(qi)底部(bu)積聚后(hou)，被泵經(jing)換(huan)熱(re)器(qi)，進(jin)儲存罐待用(yong)。蒸(zheng)餾水流經(jing)換(huan)熱(re)器(qi)時，對新(xin)流入的鹵水加熱(re)。
(8)底槽內(nei)部分鹵水(shui)被排放(fang)，以控制(zhi)濃(nong)縮器內(nei)鹵水(shui)的濃(nong)度。
晶種(zhong)法技術：可以解決蒸發器換(huan)熱管(guan)的結垢問題(ti)，經處理后排放(fang)的濃縮(suo)廢水(shui)，通常被(bei)送往(wang)結晶器或(huo)干(gan)燥器，結晶或(huo)干(gan)燥成固體，運送堆填區埋放(fang)。上述(shu)循(xun)環過程，周而復始(shi)，繼續不斷地進行。
2晶(jing)種法技(ji)術(shu)
如廢(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)里(li)含有大量鹽(yan)分或TDS，廢(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)在蒸發(fa)(fa)器(qi)(qi)(qi)內蒸發(fa)(fa)時(shi)，水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)里(li)的(de)(de)(de)TDS很(hen)容易附著(zhu)在換(huan)熱管的(de)(de)(de)表面結垢(gou)(gou)，輕則影響換(huan)熱器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)效率，嚴量時(shi)則會把換(huan)熱管堵塞。解決蒸發(fa)(fa)器(qi)(qi)(qi)內換(huan)熱管的(de)(de)(de)結垢(gou)(gou)問題，是蒸發(fa)(fa)器(qi)(qi)(qi)能(neng)否用作處理工(gong)業廢(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)關鍵。RCC成功開發(fa)(fa)了(le)護有的(de)(de)(de)“晶種(zhong)法”技術(shu)，解決了(le)蒸發(fa)(fa)器(qi)(qi)(qi)換(huan)熱管的(de)(de)(de)結垢(gou)(gou)問題，使他們設計和生產的(de)(de)(de)蒸發(fa)(fa)器(qi)(qi)(qi)，能(neng)成功地應用于含鹽(yan)工(gong)業廢(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)(de)處理，并被廣泛采用。應用“晶種(zhong)法“技術(shu)的(de)(de)(de)蒸發(fa)(fa)器(qi)(qi)(qi)，也稱作“鹵(lu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)濃縮器(qi)(qi)(qi)”(BrineConcentrator)。經鹵(lu)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)濃縮器(qi)(qi)(qi)處理后排放的(de)(de)(de)濃縮廢(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)，TDS含量可高達300,000pp，通常(chang)被送(song)往結晶器(qi)(qi)(qi)或干(gan)燥(zao)器(qi)(qi)(qi)，結晶或干(gan)燥(zao)成固體，運送(song)堆填區埋放。
“晶(jing)(jing)(jing)種(zhong)(zhong)法(fa)”以(yi)硫(liu)酸(suan)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)為(wei)基礎。廢水(shui)里(li)須(xu)有(you)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)和硫(liu)化物(wu)的(de)存(cun)(cun)在(zai)(zai)，濃縮(suo)器開(kai)(kai)始(shi)運(yun)作前(qian)，如果廢水(shui)里(li)自然存(cun)(cun)在(zai)(zai)的(de)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)和硫(liu)化物(wu)離子(zi)(zi)含(han)(han)量(liang)不(bu)(bu)足，可(ke)以(yi)人工(gong)加以(yi)補充，在(zai)(zai)廢水(shui)里(li)加添硫(liu)酸(suan)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)種(zhong)(zhong)子(zi)(zi)，使廢水(shui)里(li)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)和硫(liu)化物(wu)離子(zi)(zi)含(han)(han)量(liang)達到適當(dang)的(de)水(shui)平。廢水(shui)開(kai)(kai)始(shi)蒸發(fa)時，水(shui)里(li)開(kai)(kai)始(shi)結(jie)(jie)晶(jing)(jing)(jing)的(de)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)和硫(liu)酸(suan)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)離子(zi)(zi)含(han)(han)量(liang)達到適當(dang)水(shui)平。廢水(shui)開(kai)(kai)始(shi)蒸發(fa)時，水(shui)里(li)開(kai)(kai)始(shi)結(jie)(jie)晶(jing)(jing)(jing)的(de)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)和硫(liu)酸(suan)鈣(gai)(gai)(gai)(gai)(gai)離子(zi)(zi)就附(fu)著在(zai)(zai)這(zhe)些種(zhong)(zhong)子(zi)(zi)上，并保持懸浮在(zai)(zai)水(shui)里(li)，不(bu)(bu)會附(fu)著在(zai)(zai)換執管(guan)表面結(jie)(jie)垢。這(zhe)種(zhong)(zhong)現(xian)象稱(cheng)為(wei)“選擇(ze)性(xing)結(jie)(jie)晶(jing)(jing)(jing)”。鹵水(shui)濃縮(suo)器通常能持續運(yun)作長達一(yi)年或以(yi)上，不(bu)(bu)才需(xu)定期清(qing)洗保養(yang)。在(zai)(zai)一(yi)般情況下，除了在(zai)(zai)濃縮(suo)器啟動時有(you)可(ke)能添加“晶(jing)(jing)(jing)種(zhong)(zhong)外”，正(zheng)常運(yun)作時不(bu)(bu)需(xu)再添晶(jing)(jing)(jing)種(zhong)(zhong)。
3混全鹽結晶技(ji)術(shu)
1、混全鹽結(jie)晶技術的應用
鹵水(shui)(shui)(shui)濃縮(suo)器可回(hui)收鹵水(shui)(shui)(shui)里95%至98%的(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)份(fen)，剩余的(de)(de)(de)濃縮(suo)鹵水(shui)(shui)(shui)殘液(ye)(ye)，含有(you)大(da)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)可溶固體。在(zai)有(you)些地區，鹵水(shui)(shui)(shui)殘液(ye)(ye)被送往蒸(zheng)發(fa)(fa)池自然蒸(zheng)發(fa)(fa)，或(huo)作(zuo)深井(jing)壓注處(chu)理。但很(hen)多(duo)地區，如(ru)美國西南部的(de)(de)(de)科羅拉多(duo)河流(liu)域，為了防(fang)止濃縮(suo)鹵水(shui)(shui)(shui)排放蒸(zheng)發(fa)(fa)池或(huo)作(zuo)深井(jing)壓注處(chu)理后滲(shen)出，對水(shui)(shui)(shui)源造成(cheng)二次污染，沿岸的(de)(de)(de)工(gong)礦(kuang)企業產生的(de)(de)(de)廢水(shui)(shui)(shui)，必須作(zuo)“零(ling)排入(ru)”處(chu)理。如(ru)殘液(ye)(ye)的(de)(de)(de)流(liu)量(liang)(liang)很(hen)小(xiao)，則可用(yong)干燥器把殘淮(huai)干燥成(cheng)固體，收集后送堆場填埋(mai);如(ru)殘液(ye)(ye)量(liang)(liang)較大(da)，用(yong)結晶器把殘液(ye)(ye)里的(de)(de)(de)可溶固體給晶后收集填埋(mai)，是更經(jing)濟的(de)(de)(de)處(chu)理方(fang)法。
一般生產(chan)(chan)性(xing)化(hua)工(gong)結(jie)(jie)(jie)(jie)晶(jing)(jing)程序(xu)，如氯化(hua)鈉、硫(liu)酸鈉等化(hua)工(gong)商品的(de)(de)(de)(de)(de)生產(chan)(chan)，僅(jin)需要處理一種(zhong)鹽(yan)類(lei)(lei)的(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)(jie)(jie)晶(jing)(jing)，這類(lei)(lei)單鹽(yan)鹵(lu)(lu)水的(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)(jie)(jie)晶(jing)(jing)工(gong)藝，比較容(rong)易掌握，但工(gong)業(ye)污(wu)水里(li)所含(han)(han)的(de)(de)(de)(de)(de)的(de)(de)(de)(de)(de)鹽(yan)份，種(zhong)類(lei)(lei)繁雜，甚至含(han)(han)有(you)兩種(zhong)鹽(yan)份組成的(de)(de)(de)(de)(de)復鹽(yan)。有(you)多種(zhong)鹽(yan)類(lei)(lei)并(bing)(bing)存的(de)(de)(de)(de)(de)鹵(lu)(lu)水會(hui)在(zai)(zai)結(jie)(jie)(jie)(jie)晶(jing)(jing)器內(nei)產(chan)(chan)生泡沫(mo)和(he)具有(you)極強的(de)(de)(de)(de)(de)腐蝕性(xing)，同(tong)時多種(zhong)不同(tong)鹽(yan)類(lei)(lei)的(de)(de)(de)(de)(de)存在(zai)(zai)，會(hui)造成鹵(lu)(lu)水不同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)沸點升(sheng)高。不同(tong)成度的(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)(jie)(jie)垢(gou)，對設(she)備的(de)(de)(de)(de)(de)換熱系(xi)數產(chan)(chan)生不同(tong)程度的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響。通過(guo)數十(shi)年的(de)(de)(de)(de)(de)研究和(he)實踐我們掌握了一套混合(he)(he)鹽(yan)類(lei)(lei)結(jie)(jie)(jie)(jie)晶(jing)(jing)技(ji)術，累積了豐(feng)富的(de)(de)(de)(de)(de)經(jing)驗(yan)。驗(yan)室對混通過(guo)實合(he)(he)鹽(yan)鹵(lu)(lu)的(de)(de)(de)(de)(de)分析，準確(que)檢定鹵(lu)(lu)水里(li)各種(zhong)鹽(yan)類(lei)(lei)的(de)(de)(de)(de)(de)成份和(he)溶量，準確(que)判斷各種(zhong)鹽(yan)類(lei)(lei)對設(she)備的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響，采用(yong)不同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)設(she)計(ji)參數，并(bing)(bing)在(zai)(zai)這基礎上進行系(xi)統(tong)設(she)計(ji)，為用(yong)戶提供適合(he)(he)的(de)(de)(de)(de)(de)，經(jing)濟和(he)可靠的(de)(de)(de)(de)(de)設(she)計(ji)，制(zhi)定可行的(de)(de)(de)(de)(de)操作和(he)維修(xiu)方案(an)。
2、混全鹽(yan)結(jie)晶技術的(de)設備與工(gong)藝(yi)流程
用作混(hun)合鹽結(jie)晶的(de)結(jie)晶器，可用蒸汽(qi)驅動，也可用電動蒸汽(qi)壓縮機驅動，后者是能(neng)效較高(gao)的(de)系(xi)統。
強(qiang)制(zhi)循(xun)壓縮蒸(zheng)汽(qi)結(jie)晶(jing)器(qi)：強(qiang)制(zhi)循(xun)環壓縮蒸(zheng)汽(qi)結(jie)晶(jing)器(qi)是熱效(xiao)率的(de)結(jie)晶(jing)系統(tong)，系統(tong)所(suo)需的(de)熱能，由一臺(tai)電動(dong)蒸(zheng)汽(qi)壓縮機提供。它的(de)主要工作(zuo)程序如下：
(1)待處理濃鹵水被泵進結晶器(qi)。
(2)和正(zheng)在循環中的鹵(lu)水(shui)(shui)混合，然后進入(ru)殼管式換熱器。因換熱器管子注滿(man)水(shui)(shui)，鹵(lu)水(shui)(shui)在加壓狀(zhuang)態下不會沸騰并抑(yi)止管內結垢。
(3)循環中(zhong)的鹵水(shui)以(yi)特(te)定角度(du)進入蒸汽體，產(chan)生渦旋(xuan)，小部鹵水(shui)被蒸發。
(4)水(shui)分被蒸(zheng)發時，鹵水(shui)內產生晶體。
(5)大部(bu)鹵水(shui)被(bei)循環(huan)至(zhi)(zhi)加熱器(qi)，小股水(shui)流(liu)被(bei)抽送(song)至(zhi)(zhi)離(li)心(xin)機或過濾器(qi)，把晶體分(fen)離(li)。
(6)蒸汽經過除(chu)(chu)霧器，把附(fu)有的顆粒清除(chu)(chu)。
(7)蒸器經加(jia)(jia)壓(ya)，壓(ya)縮(suo)蒸汽在加(jia)(jia)熱器的(de)(de)換熱管(guan)外殼上冷凝(ning)成(cheng)蒸餾(liu)水，同時(shi)釋(shi)放潛熱把(ba)管(guan)內的(de)(de)鹵(lu)水加(jia)(jia)熱。
(8)蒸(zheng)餾水(shui)收集(ji)后(hou)，供廠內需要高(gao)質蒸(zheng)餾水(shui)的(de)(de)工藝流程使用，在(zai)某些條件下，結晶(jing)器(qi)產生的(de)(de)晶(jing)體，是(shi)很(hen)高(gao)商業價值(zhi)的(de)(de)化工產品。這種高(gao)效結晶(jing)器(qi)的(de)(de)主要優點有：
a設備(bei)體(ti)積小，占(zhan)地面積也小。b設備(bei)能耗(hao)低，鹽鹵(lu)濃(nong)縮器處理(li)一噸廢水耗(hao)電僅16KW/H。回收率高達(da)98%，而且回收的是優質(zhi)蒸餾水，所含TDS小于10PPM，稍做處理(li)即可作高壓鍋爐補(bu)給(gei)水，用鈦合金(jin)制造,壽命長達(da)30年(nian)。
，零排放(fang)技(ji)術只是在人能力范(fan)圍內的(de)理(li)想狀態，并且在某一行業或領(ling)(ling)域(yu)的(de)孤立(li)的(de)零排放(fang)是不可能的(de)，它涉及到許(xu)多學科和(he)領(ling)(ling)域(yu)，只有不同(tong)的(de)領(ling)(ling)域(yu)間相互合(he)作共(gong)同(tong)努(nu)力我們才能去實現“零排放(fang)”終造福人類。