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工业废水“零排放”常见工艺
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发布时间：
2021-11-02
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废水“零排放”是指工业水经过重复使用后，将这部分含盐量和污染物高浓缩成废水全部(99%以上)回收再利用，无任何废液排出工厂。水中的盐类和污染物经过浓缩结晶以固体形式排出厂送垃圾处理厂填埋或将其回收作为有用的化工原料。
现有实现零排放的方式主要有：RCC技术、HERO技术、DTRO膜技术、电渗析技术等。
1、RCC技术
RCC的核心技术为“机械蒸汽再压缩循环蒸发技术”及“晶种法技术”、“混合盐结晶技术”。
所谓的机械蒸汽再压缩循环蒸发技术，是根据物理学的原理，等量的物质，从液态转变为气态的过程中，需要吸收定量的热能。当物质再由气态转为液态时，会放出等量的热能。根据这种原理，用这种蒸发器处理废水时，蒸发废水所需的热能，再蒸汽冷凝和冷凝水冷却时释放热能所提供。在运作过程中，没有潜热的流失。运作过程中所消耗的，仅是驱动蒸发器内废水、蒸汽、和冷凝水循环和流动的水泵、蒸汽泵和控制系统所消耗的电能。为了抵抗废水对蒸发器的腐蚀，保证设备的使用寿命蒸发器的主体和内部的换热管，通常用高级钛合金制造。其使用寿命30年或以上。
如废水里含有大量盐分或 TDS，废水在蒸发器内蒸发时，水里的 TDS很容易附着在换热管的表面结垢，轻则影响换热器的效率，严量时则会把换热管堵塞。解决蒸发器内换热管的结垢问题，是蒸发器能否用作处理工业废水的关键。晶种法技术可以解决蒸发器换热管的结垢问题。“晶种法”以硫酸钙为基础。废水里须有钙和硫化物的存在，浓缩器开始运作前，如果废水里自然存在的钙和硫化物离子含量不足，可以人工加以补充，在废水里加添硫酸钙种子，使废水里钙和硫化物离子含量达到适当的水平。废水开始蒸发时，水里开始结晶的钙和硫酸钙离子就附着在这些种子上，并保持悬浮在水里，不会附着在换执管表面结垢。这种现象称为“选择性结晶”。卤水浓缩器通常能持续运作长达一年或以上，才需定期清洗保养。在一般情况下，除了在浓缩器启动时有可能添加“晶种外”，正常运作时不需再添晶种。
一般生产性化工结晶程序，如氯化钠、硫酸钠等化工商品的生产，仅需要处理一种盐类的结晶，这类单盐卤水的结晶工艺，比较容易掌握，但工业污水里所含的的盐份，种类繁杂，甚至含有两种盐份组成的复盐。有多种盐类并存的卤水会在结晶器内产生泡沫和具有极强的腐蚀性，同时多种不同盐类的存在，会造成卤水不同的沸点升高。不同成度的结垢，对设备的换热系数产生不同程度的影响。用混合盐结晶的结晶器，可用蒸汽驱动，也可用电动蒸汽压缩机驱动，后者是能效较高的系统。
2、HERO技术
HERO是High Efficiency Reverse Osmosis的简称。HERO工艺的预处理步骤要根据水化学和现场的专门设计规范来定制的。有一个步骤是不变的，这就是RO是在高pH条件下运行的。
为了使RO能在高pH条件下运行，所有会引起膜结垢的硬度和其它阳离子成分必须除去。悬浮固体物应降至接近零以避免膜的堵塞，二氧化碳要除到一定程度以减少水的缓冲性。硅在高pH条件下是可以高度溶解的，所以不会限制RO的回收率。理论上说，经过预处理后，回收的比例只会受到浓液渗透压的限制。此工艺可实现95%的回收率。而在大多数电子超纯水的应用上，回收率会更高。
3、DTRO膜
该特种膜主要由过滤膜片、导流盘、中心拉杆、膜壳、两端法兰、各种密封件及联接螺栓等组成。过滤膜片和导流盘交替叠放，中心拉杆串成膜芯置入高压容器后两端法兰进行固定，再用拉杆结合形成。原水通过膜芯与高压容器的间隙到达膜元件底部，均匀布流进入导流盘，在导流盘表面以湍流方式流动，产水通过中心管排出膜元件。
碟管式反渗透(DTRO)膜对膜工艺浓水中有机物、盐度和水的分离较彻底，透过液水质较好，COD和盐度的去除率均可达到90%以上，因而透过液可以直接排放或者进入生化处理工艺进一步处理，碟管式反渗透(DTRO)膜的浓缩液则进入MVR蒸发系统做蒸发结晶零排放处理。
MVR是机械压缩式蒸发技术，它最大限度的利用二次蒸汽中的蒸发潜热。借助MVR泵的作用，只需要输入较少的能量便可将低品位的蒸汽压缩至较高饱和温度的高品味蒸汽，使得蒸汽能够被循环使用。这会比多效蒸发器节省大量能源。使用蒸发过程中产生的二次蒸汽进行压缩，提高温度后再返回用作蒸发热源，可极大减少蒸汽消耗量。通过MVR处理后，浓缩液中的绝大部分水进入冷凝液中，大量盐分和有机物析出成为残渣，从而完成高浓度的各类污染物与水相的彻底分离。
从原理上讲“碟管式反渗透(DTRO)膜技术+MVR蒸发”组合工艺对传统膜工艺废水的有机污染物和盐度具有非常理想的去除效果，绝大部分污染物和盐度最终进入MVR蒸发单元的残渣中，因此碟管式反渗透(DTRO)膜的透过液和MVR蒸发单元的冷凝液水质很好，可以直接回用或者经过简单的深度处理后回用。
4、电渗析技术
在外加直流电场作用下，利用离子交换膜的透过性(即阳膜只允许阳离子透过，阴膜只允许阴离子透过)，使水中的阴、阳离子作定向迁移，从而达到水中的离子与水分离的一种物理化学过程。
原理是：在阴极与阳极之间，放置着若干交替排列的阳膜与阴膜，让水通过两膜及两膜与两极之间所形成的隔室，在两端电极接通直通电源后，水中阴、阳离子分别向阳极、阴极方向迁移，由于阳膜、阴膜的选择透过性，就形成了交替排列的离子浓度减少的淡室和离子浓度增加的浓室。与此同时，在两电极上也发生着氧化还原反应，即电极反应，其结果是使阴极室因溶液呈碱性而结垢，阳极室因溶液呈酸性而腐蚀。因此，在电渗析过程中，电能的消耗主要用来克服电流通过溶液、膜时所受到的阻力及电极反应。
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