专题技术
“膜法&蒸发“浓水零排放处理技术
日期:2017/4/1 16:13:41 人气:1300


1、零排放工艺前景及现状概述


目前,很多行业和地区对于部分工业企业均需要达到废水的"零排放"要求。所谓"零排放"是指工厂需要实现生产原料和水资源的循环再利用,要求无任何废液排出。


对于"零排放",绝大多数工业企业根据自身行业和产品特点,均在做以下考量:


回收有用生产原料,以降低成本,减少污水站负荷,尽力达到完全清洁生产;


中水回用,减少污水排放;


污水站升级改造深度处理回用。


对于中水回用和污水深度处理,目前常用的技术均是以常规卷式反渗透为核心的"UF+RO"工艺,但回收率一般在60-80%,还有20-40%的浓水需要处理。此部分浓水除少数进入污水站循环处理外,目前基本都是经热浓缩后,结晶或固化填埋处理。


目前,对废水处理“近零排放”尚没有统一定义,可以将废水处理.“近零排放”定义为 :所有离开厂区的水都是以湿气的形式或是固化在灰或渣中,或者仅有少量的高浓盐水排至厂外自然蒸发设施,不向地面水体排放任何形式的水。


经过多年行业专家的探索和实践,2013年鄂尔多斯神华煤制油项目、大唐多伦煤制烯烃项目均宣布打通了废水“近零排放”全流程,实现了大型煤化工项目废水“近零排放”。表1统计了我国目前主要煤化工项目废水“近零排放”技术应用情况。可以看出,对煤化工项目产生的废水进行分类收集、分质处理、分级回用已成为目前煤化工项目废水“近零排放”的趋势。


我国主要煤化工项目废水“近零排放”技术及工程应用现状统计表:





2、典型零排放处理工艺概述:







采用超浓缩双膜法对已经经过物化和生化预处理的污水进行脱盐处理,淡水回用到生产的前处理工序,脱盐形成的浓盐水通过机械加压蒸发器MVR进行蒸发,蒸发出的固体结晶盐类经离心分离脱水分离出盐类结晶,母液在回到MVR中再蒸发,MVR蒸发出的冷凝水回用到生产中去。

废水零排放处理系统水源为车间废水,原水已经经物化+AO生化预处理,再经过MBR深度预处理,在脱盐前将污水进行有效的预处理,再去除水中悬浮物、胶体、有机物等污染物、通过超浓缩特种RO膜脱盐制成纯水,作为生产补充水回用到生产中去代替新鲜自来水和纯水,出水经过深度脱盐处理,产水水质可达到纯水要求,电导率10μS/cm。特种RO脱盐产生的浓盐水经蒸发浓缩结晶工艺进行零排放处理,蒸馏水也回用于生产,如果蒸馏水超标再通过特种反渗透进一步处理后回用。

3、膜工艺浓水的处理技术概述


膜工艺(NF/RO)制备回用水的过程中会产生大量浓水,其中含有各种有机和无机污染物,若直接排放,可能会对土壤、地表水、海洋等产生污染;若排入市政污水处理系统,总溶解性固体含量过高,对污水厂活性污泥的生长也非常不利。将海水淡化厂被高度浓缩的 RO浓水以及由清洗剂、阻垢剂引入的化学物质直接外排,也必然会对环境产生不利影响。

3.1  膜工艺浓水的处理现状

通常而言,大多数膜工艺浓水是无法直接采用生化法处理的,必须先通过有效的物化处理处理手段降低浓水中的COD、盐度、生物毒性等,才可以进一步处理及回用。

① 回流法。RO浓水回流可提高回收率,增大膜表面冲洗流速,减少污堵;但回流率过高,又会使进水盐度升高,增加膜的负担,影响膜寿命。


② 回用作生产用水。由于RO浓水中无悬浮物,含阻垢剂且有压力,可用作过滤装置的反冲洗水、除尘水、冲灰冲渣水、冷却水;或经过简单处理后混入原水回收。如果浓水中含环境优先控制污染物,则需慎重使用。


③ 资源化利用。可采用水力涡轮增压器、功交换器和压力交换器等,利用余压产能;海水淡化厂的 RO 浓水用于制盐,可节约盐田,缩短晒盐周期;预处理后适当勾兑,可用于海产品养殖。


④ 蒸馏浓缩。膜蒸馏(MD)技术是一项新技术,在常压下利用温差可将浓水尽可能地回收 (回收率>95 %)甚至结晶化,但目前经济、高质量的疏水微孔膜尚未研发成熟,该工艺并未大规模工业化应用,仅处于实验室研发及中试试验阶段。


国内反渗透浓水处理实例




3.2  存在的问题

对于膜工艺浓水这一处理难题,国际上都没有明确统一的处理准则与技术,而现有的一些工艺技术却不断受到政策、环境、资金、场地等多方面因素的限制,具体表现在如下几个方面:

(1)处理方式存在的问题

由于膜工艺浓水一般都存在高COD和高盐度的问题,现有的反渗透浓水处理工艺很难同时解决这两个问题,现阶段多采用直接排放。普遍的做法是:浓水经过简单的物化预处理或者不经过预处理直接与其他生产环节排放的低浓度废水混合,以降低浓水中的盐度、有机物浓度、生物毒性等,再通过特定排放口直接排放到接受水体中。采用这种处理方式高效价廉,但反渗透浓水中的有害物质及离子并未直接去除,而是转移到了接受水体中,这些有害物质和离子必将对接受水体的水源和水生环境造成污染。

(2)国家对于膜技术浓水处理的政策引导

目前随着国家经济的发展与环境的日益恶化,政府对于大气、水、固体污染等控制指标日益加强,特别是关于水处理领域,已经在“十二五”规划中明确指出需要提标改造,且垃圾填埋场的渗滤液须就地处理,各工业企业须进行废水资源化、节能减排,特别是对于某些缺水地区,污水“零排放”项目正在不断推进。对于污水“零排放”,最终处理工艺多采用热法浓缩结晶固化,但由于传统膜工艺回收率不高,导致热法处理的浓水量大、投资运行成本高,多数企业难以承受,“零排放”项目推进也停滞不前。

(3)处理效果与经济性比较

对于膜技术工艺产生的浓水,根据现有国家政策,直接排放、喷灌、深井注射等手段将逐步被控制,而大量的浓水需要进一步处理。现有技术多采用热法浓缩后结晶或固化填埋处理。




4、mvr技术的原理

MVR的原理是低温位的蒸汽经压缩机压缩,温度和压力提高,热焓增加,然后进入换热器与物料进行换热,充分利用了蒸汽的潜热,达到节能效果。整个蒸发过程中也不再需要补充生蒸汽。


MVR蒸发器不同于普通单效降膜或多效降膜蒸发器,MVR为单体蒸发器,集多效降膜蒸发器于一身,根据所需产品浓度不同采取分段式蒸发,即产品在第一次经过效体后不能达到所需浓度时,产品在离开效体后通过效体下部的真空泵将产品通过效体外部管路抽到效体上部再次通过效体,然后通过这种反复通过效体以达到所需浓度。


效体内部为排列的细管,管内部为产品,外部为蒸汽,在产品由上而下的流动过程中由于管内面积增大而是产品呈膜状流动,以增加受热面积,通过真空泵在效体内形成负压,降低产品中水的沸点,从而达到浓缩,产品蒸发温度为60℃左右。


产品经效体加热蒸发后产生的冷凝水、部分蒸汽和给效体加热后残余的蒸汽一起通过分离器进行分离,冷凝水由分离器下部流出用于预热进入效体的产品,蒸汽通过风扇增压器进行增压(蒸汽压力越大温度越高),而后经增压的蒸汽通过管路汇合一次蒸汽再次通过效体。


设备启动时需一部分蒸汽进行预热,正常运转后所需蒸汽会大幅度减少,在风扇增压器对二次蒸汽加压的过程中由电能转化为蒸汽的热能,所以设备运转过程中所需蒸汽减少,而所需电量大幅增加。
产品在效体流动的整个过程中温度始终在60℃左右,加热蒸汽与产品之间的温度差也保持在5—8℃左右,产品与加热介质之间的温度差越小越有利于保护产品质量、有效防止糊管。


产品的浓缩度在50%左右时仅MVR蒸发器就能完成,当所需浓度为60%时则需安装闪蒸设备。


mvr技术特点


1)低能耗、低运行费用;


2)占地面积小;


3)公用工程配套少,工程总投资少,


4)运行平稳,自动化程度高;


5)无需原生蒸汽;


3)由于常用单效使产品停留时间短


4)工艺简单,实用性强,部分负荷运转特性优异


5)操作成本低






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