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    废水零排放处理技术


    www.jsyh0088.com科环水处理领域

    www.jsyh0088.com科环在市政污水、工业废水、电厂废水处理具有的多年的技术积淀和再创新能力:

    ·         在煤化工零排领域,特别是分盐领域树立了领先优势;

    ·         在脱硫废水处理及脱硫废水零排分盐领域硕果累累;

    凭借扎实而丰富的工程技术及设计能力、项目建设管理经验和能力,www.jsyh0088.com环保始终在整体环境系统的规划、设计及工程实施处于领先地位??梢蕴峁┮焕孔拥南低辰饩龇桨?,领域包括:

    ·         循环水处理

    ·         脱盐水及冷凝水处理

    ·         市政污水处理

    ·         工业废水处理

    ·         电厂脱硫废水零排处理

    商业合作模式:

    ·         政府合资合营(PPP)

    ·         建设运营移交(BOT)

    ·         工程总承包(EPC)

    ·         托管运营(O&M)

     

     

     

    废水零排放处理核心技术介绍

    零排放的发展背景

    为促进工业经济与水资源及环境的协调发展,2005年颁布的《中国节水技术政策大纲》首先提出要发展外排废水回用和“零排放”技术?!豆一肪潮;ぁ笆晃濉惫婊访魅芬笤诟痔?、电力、化工、煤炭等重点行业推广废水循环利用,努力实现废水少排放或零排放。近年来,一些地方也相继颁布了严格的废水排放标准,黄河、淮河等水体污染严重敏感流域、区域地区和省份甚至不允许工业企业废水排放到地表水体。因此,寻求处理效果更好、工艺稳定性更强、运行费用更低的废水处理工艺,实现“废水零排放”的目标,已经成为上述行业发展的自身需求和外在要求。2008年国家质量监督检验检疫总局颁布的《工业用水节水术语》(GB/T21534-2008)中对零排放解释为“企业或主体单元的生产用水系统达到无工业废水外排”。2008-2015年零排放最终产物以混盐为主体,2015年至今应国家环保政策及危废处理影响,零排最终产物为氯化钠固体结晶盐、硫酸钠固体结晶盐及一小部分杂盐。目前煤化工领域分盐思路及技术路线逐渐成熟,应用较广,电力环保领域脱硫废水零排近年快速发展,项目逐步增多,要求逐步提高,各类技术路线逐渐优化。

    零排放主要技术路线

    1)高效反渗透

    HERO是High Efficiency Reverse Osmosis的简称,于1995年研发成功,目前在广泛用于全世界不同行业超过150多个水处理项目中。HERO技术是在常规反渗透技术上发展起来的,它克服了单纯离子交换和反渗透各自的缺点,结合了离子交换和反渗透各自的优点,是目前最先进的反渗透技术。其核心的工艺原理是:采用离子交换将水中的硬度去除,盐分则靠反渗透去除;同时,反渗透在高pH条件下运行,硅主要是以离子形式存在,不会污染反渗透膜并可通过反渗透去除;而水中的有机物在高pH条件下皂化或弱电离,不会造成膜的有机物和生物污染。既节省了大量的酸碱,又使反渗透的回收率提高到95%以上。

    2)震动膜浓缩工艺

    超频震动膜滤技术(VSP)是通过机械高频震动,在滤膜表面产生高剪切力的新型、高效的“动态”膜分离技术。该技术可有效解决目前困扰“静态”膜分离技术的膜污染、堵塞等膜性能变化问题,大大增加滤过效率,减少膜的清洗周期,延长膜的使用寿命。国外,已将这种“动态”膜分离技术应用推广到多个领域,并取得良好的效果。

    超频震动膜过滤机械系统部分主要由膜组件、震动发生器、压力调节装置、操作控制部分、泵及管路装置组成。超频震动膜过滤系统的工作原理:料液经泵和管路系统到达膜表面,以泵压力为动力,料液一部分以滤液形式通过膜,另一部分则以浓缩重液形式回流到料液储液槽中,继续循环过滤。在过滤过程中,偏心震动器在电动机驱动下带动偏心轮及轴产生振动,使膜表面的微粒、凝胶物质被振动悬浮而被错流液带走,此时料液中大分子物质很难在膜表面形成凝胶层,减少了膜表面的浓度极化和吸附累积,从而有效地提高了膜的抗堵塞和污染能力。



    震动膜外形及原理图

    3)正渗透膜(FO)工艺

    正渗透(Forwardosmosis,FO)是近年来发展起来的一种浓度驱动的新型膜分离技术,它是依靠选择性渗透膜两侧的渗透压差为驱动力自发实现水传递的膜分离过程,是目前世界膜分离领域研究的热点之一。相对于压力驱动的膜分离过程如微滤、超滤和反渗透技术,这一技术从过程本质上讲具有许多独特的优点,如低压甚至无压操作,因而能耗较低;对许多污染物几乎完全截留,分离效果好;低膜污染特征;膜过程和设备简单等。

    正渗透过程的核心:驱动溶液和正渗透膜材料。

    在FO过程中,水在渗透压作用下从低渗透压侧扩散至高渗透压侧溶液中;而在PRO过程中,维持高渗透压侧压力小于溶液的渗透压,水在渗透压作用下从低渗透压侧扩散至高渗透压侧(Δπ>P);高渗透压侧所保持的压力可以源源不断地输出功,通过能量转化设备即可获得电能。以上过程都是膜过程,它们的实现都需要两个因素:选择透过性的膜和驱动体系。

    4)碟管反渗透抗污染膜(DTRO)工艺

    碟管式反渗透简称 DTRO,该技术主要用于高浓度废水处理,于 1989 年开始应用于渗滤液处理并取得巨大的成功。

    DTRO 是一种创新的反渗透膜技术,该组件构造与传统的卷式膜着截然不同,原液流道:碟管式膜组件具有专利的流道设计形式,采用开放式流道,料液通过入口进入压力容器中,从导流盘与外壳之间的通道流到组件的另一端,在另一端法兰处,料液通过 8个通道进入导流盘中,被处理的液体以最短的距离快速流经过滤膜,然后 180o逆转到另一膜面,再从导流盘中心的槽口流入到下一个导流盘,从而在膜表面形成由导流盘圆周到圆中心,再到圆周,再到圆中心的双”S”形路线,浓缩液最后从进料端法兰处流出。

    DTRO 组件两导流盘之间的距离为 3mm,导流盘表面有一定方式排列的凸点。这种特殊的水力学设计使处理液在压力作用下流经滤膜表面遇凸点碰撞时形成湍流,增加透过速率和自清洗功能,从而有效地避免了膜堵塞和浓度极化现象,成功地延长了膜包的使用寿命;清洗时也容易将膜包上的积垢洗净,保证碟管式膜组适用于恶劣的进水条件。

    5)电渗析(ED)

    电渗析海水淡化过程是指溶液中的带电离子在电势差的驱动下,从带电的离子交换膜的一侧移动到另一侧,从而使溶液中的离子分离的过程。电渗析技术是开发较早并取得重大工业成就的膜分离技术之一。这一技术在制备人类饮用水以及工业用水等方面已有广泛应用。

    传统的电渗析装置一般包括水槽、电泵、阳离子交换膜、阴离子交换膜、电极对、隔板、直流电源等。其中离子交换膜是其关键部件。在电渗析装置中,阴阳离子交换膜交替排列在阴阳电极之间,当通以直流电时,溶液中的阳离子通过带负电荷的离子交换膜往阴极移动,然后被阳离子交换膜截留;而溶液中的阴离子通过带正电荷的离子交换膜向阳极移动,然后被阴离子交换膜截留,最终溶液中的离子浓度在有些隔室增加,同时在另一部分隔室下降,从而达到脱盐的目的。

    电渗析技术由于不是过滤型装置,具有较强的抗污染能力,对原水的水质要求相对较低,在制盐方面,日本国内的制盐基本上都是用电渗析法,此方法与传统盐田法制盐相比有许多优点,如占地面积小、投资少、不受外界环境影响、易于实现自动化。我国在西南地区采用电渗析法将盐泉卤水制盐,使NaCl的含量稳定提高到120g/L,与原来采用的单纯熬盐法相比,产量增加而成本降低。电渗析技术目前广泛应用于饮用水、工业废水、医药用水处理以及食品、化学工业等领域,并取得了良好效果,具有显著的社会效益和经济效益。但是电渗析淡化装置规模不大,以电能为基本驱动能量,以及离子交换膜的性能还不够完善,面对目前日益突出的能源与环境问题,难以取得长久发展。因此,研制新型电渗析装置,设计优化电渗析过程工艺流程,开发新型可再生能源,如风能、水能、太阳能等,达到最大限度降低电能消耗,得到最大出水量和最优出水水质是今后的发展趋势。


    6)NF膜

    抗污染纳滤膜是世界上首家将三层复合膜技术应用于反渗透膜和纳滤膜上的公司。三层膜结构主要应用在反渗透膜和纳滤膜上, 通过在膜元件的聚酰胺薄膜层(PA) 和聚砜层(PS) 层之间插入专利性的薄膜层, 从而使膜表层更加光滑减少了污染物在膜表层的沉积,提高了膜元件的抗污染能力,减少了膜系统对预处理的要求. 在设计浓缩分离膜系统时,只考虑膜表面的抗污染能力是不够的,还应该考虑以下因素: 料液的品质 、料液在膜表面的切向流速、膜元件的浓水流道结构。多年实践证明膜的浓水流道结构对膜的抗污染能力影响极大,因此对膜元件浓水流道的结构和厚度都进行改进, 研发出多项专利:浓水流道结构:菱形浓水流道和平行浓水流道;浓水流道厚度:28mil 、34mil、 47mil、 83mil 等;当采用传统的菱形浓水流道时,污染物极易在菱角处积累,从而导致浓水流道堵塞,浓水侧压损增加。而采用平行浓水流道时,即可消除污染物在菱角处积累的现象,减轻浓水流道的堵塞的程度, 使浓水在膜管中分配更加均匀。当采用更厚的浓水流道时,可防止较大污染颗粒在浓水流道中卡塞的现象, 同时由于浓水流道加厚, 浓水切向流量和流速也都相应的增加, 这样一来将增加浓水侧的紊流程度,从而减少膜元件的污堵。DK8040型膜专为盐分离在设计的纳滤膜。专有插层三层复合膜:光滑耐污染、耐清洗、耐高温。


    纳滤装置回收率为75%,纳滤膜元件采用美国进口的纳滤膜。该纳滤膜在100psi操作压力,温度25℃,2000ppm的MgSO4溶液测试中,产水量为38.6m3/d,回收率为15%,运行24后测试,MgSO4截留率平均值为98%。


     



     

    深度浓缩工艺对比表

    工艺类型

    高效反渗透

    NF

    震动膜VSP

    正渗透FO

    DTRO

    电渗析

    技术优点

    运行周期长,化学清洗少,阳离子结垢倾向少,采用常规膜组件即可,维护方便,产水水质好,技术成熟

    提前分盐,效果好,工艺运行稳定,保障性好

    膜清洗间隔时间和膜使用寿命延长,最终含盐量可适当调节,膜的微震动大大增加膜的过滤效率及运行时间

    以自然的渗透压差为驱动力,进水压力低,许多污染物几乎完全截留,分离效果好,产水水质好

    导流盘凸点设计增加膜的过滤效率,耐污染,技术成熟

    直接以电为驱动力,节省电压力转化步序,抗污染,最终含盐量可适当调节,结构简单,技术成熟

    技术劣势

    碱性环境下运行,对软化要求较高

    价离子部分进入浓水中

    工艺技术全进口,只适合小水量项目,进水压力极高,震动NF技术成熟,震动RO膜技术暂不成熟,产水水质差

    设备组合复杂,需配套化工氨类物质回收塔等设备,运行工序繁琐,技术暂不成熟

    膜组件内部结构相对复杂,产水水质差,脱盐率低

    脱盐率不高,产水水质较差,产水中COD浓度高

    稳定性

    一般

    工程案例

    一般

    较多

    极少

    极少

    一般

    一般

    投资成本

    适中

    适中

    适中

    占地面积

    适中

    适中

    适中

    适中

    浓水含盐

    适中

    适中

    较高

    较高

     


    产盐品质

    结晶盐品质要求:纯度达到工业精制盐一级或以上标准,所得盐必须是纯白无杂色。

    精制工业盐国家标准GB 5462-2015

     

    精制工业盐

    优级

    一级

    二级

    氯化钠/(%)     ≥

    99.10

    98.50

    97.50

    水分/(%)       ≤

    0.30

    0.50

    0.80

    水不溶物/(%)   ≤

    0.05

    0.10

    0.20

    钙镁离子/(%)   ≤

    0.25

    0.40

    0.60

    硫酸根离子/(%) ≤

    0.30

    0.50

    0.90

     

    产水品质

    产水达到《工业循环水冷却水处理设计规范》(GB50050-2007)水质标准

    序号

    项目

    标准值

    1

    pH

    7.08.5

    2

    SS(mg/L)

    10

    3

    浊度(NTU)

    5

    4

    BOD5(mg/L)

    5

    5

    CODcr(mg/L)

    30

    6

    (mg/L)

    0.5

    7

    (mg/L)

    0.2

    8

    C1-(mg/L)

    250

    9

    钙硬度(CaCO3 mg/L)≤

    250

    10

    甲基橙碱度(CaCO3 mg/L)≤

    200

    11

    氨氮(mg/L)

    5

    12

    油≤

    1

    13

    总磷(P mg/L)

    1

    14

    溶解性总固体(mg/L)

    1000

    15

    游离余氯(mg/L)

    末端0.10.2

    16

    细菌总数(个/L)≤

    1000

     


     

     

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