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    廢水零排放處理技術


    三个老汉一起弄我小说科環水處理領域

    三个老汉一起弄我小说科環在市政汙水、工業廢水、電廠廢水處理具有的多年的技術積澱和再創新能力:

    ·         在煤化工零排領域,特別是分鹽領域樹立了領先優勢;

    ·         在脫硫廢水處理及脫硫廢水零排分鹽領域碩果累累;

    憑借紮實而豐富的工程技術及設計能力、項目建設管理經驗和能力,三个老汉一起弄我小说環保始終在整體環境係統的規劃、設計及工程實施處於領先地位。可以提供一攬子的係統解決方案,領域包括:

    ·         循環水處理

    ·         脫鹽水及冷凝水處理

    ·         市政汙水處理

    ·         工業廢水處理

    ·         電廠脫硫廢水零排處理

    商業合作模式:

    ·         政府合資合營(PPP)

    ·         建設運營移交(BOT)

    ·         工程總承包(EPC)

    ·         托管運營(O&M)

     

     

     

    廢水零排放處理核心技術介紹

    零排放的發展背景

    為促進工業經濟與水資源及環境的協調發展,2005年頒布的《中國節水技術政策大綱》首先提出要發展外排廢水回用和“零排放”技術。《國家環境保護“十一五”規劃》明確要求在鋼鐵、電力、化工、煤炭等重點行業推廣廢水循環利用,努力實現廢水少排放或零排放。近年來,一些地方也相繼頒布了嚴格的廢水排放標準,黃河、淮河等水體汙染嚴重敏感流域、區域地區和省份甚至不允許工業企業廢水排放到地表水體。因此,尋求處理效果更好、工藝穩定性更強、運行費用更低的廢水處理工藝,實現“廢水零排放”的目標,已經成為上述行業發展的自身需求和外在要求。2008年國家質量監督檢驗檢疫總局頒布的《工業用水節水術語》(GB/T21534-2008)中對零排放解釋為“企業或主體單元的生產用水係統達到無工業廢水外排”。2008-2015年零排放最終產物以混鹽為主體,2015年至今應國家環保政策及危廢處理影響,零排最終產物為氯化鈉固體結晶鹽、硫酸鈉固體結晶鹽及一小部分雜鹽。目前煤化工領域分鹽思路及技術路線逐漸成熟,應用較廣,電力環保領域脫硫廢水零排近年快速發展,項目逐步增多,要求逐步提高,各類技術路線逐漸優化。

    零排放主要技術路線

    1)高效反滲透

    HERO是High Efficiency Reverse Osmosis的簡稱,於1995年研發成功,目前在廣泛用於全世界不同行業超過150多個水處理項目中。HERO技術是在常規反滲透技術上發展起來的,它克服了單純離子交換和反滲透各自的缺點,結合了離子交換和反滲透各自的優點,是目前最先進的反滲透技術。其核心的工藝原理是:采用離子交換將水中的硬度去除,鹽分則靠反滲透去除;同時,反滲透在高pH條件下運行,矽主要是以離子形式存在,不會汙染反滲透膜並可通過反滲透去除;而水中的有機物在高pH條件下皂化或弱電離,不會造成膜的有機物和生物汙染。既節省了大量的酸堿,又使反滲透的回收率提高到95%以上。

    2)震動膜濃縮工藝

    超頻震動膜濾技術(VSP)是通過機械高頻震動,在濾膜表麵產生高剪切力的新型、高效的“動態”膜分離技術。該技術可有效解決目前困擾“靜態”膜分離技術的膜汙染、堵塞等膜性能變化問題,大大增加濾過效率,減少膜的清洗周期,延長膜的使用壽命。國外,已將這種“動態”膜分離技術應用推廣到多個領域,並取得良好的效果。

    超頻震動膜過濾機械係統部分主要由膜組件、震動發生器、壓力調節裝置、操作控製部分、泵及管路裝置組成。超頻震動膜過濾係統的工作原理:料液經泵和管路係統到達膜表麵,以泵壓力為動力,料液一部分以濾液形式通過膜,另一部分則以濃縮重液形式回流到料液儲液槽中,繼續循環過濾。在過濾過程中,偏心震動器在電動機驅動下帶動偏心輪及軸產生振動,使膜表麵的微粒、凝膠物質被振動懸浮而被錯流液帶走,此時料液中大分子物質很難在膜表麵形成凝膠層,減少了膜表麵的濃度極化和吸附累積,從而有效地提高了膜的抗堵塞和汙染能力。



    震動膜外形及原理圖

    3)正滲透膜(FO)工藝

    正滲透(Forwardosmosis,FO)是近年來發展起來的一種濃度驅動的新型膜分離技術,它是依靠選擇性滲透膜兩側的滲透壓差為驅動力自發實現水傳遞的膜分離過程,是目前世界膜分離領域研究的熱點之一。相對於壓力驅動的膜分離過程如微濾、超濾和反滲透技術,這一技術從過程本質上講具有許多獨特的優點,如低壓甚至無壓操作,因而能耗較低;對許多汙染物幾乎完全截留,分離效果好;低膜汙染特征;膜過程和設備簡單等。

    正滲透過程的核心:驅動溶液和正滲透膜材料。

    在FO過程中,水在滲透壓作用下從低滲透壓側擴散至高滲透壓側溶液中;而在PRO過程中,維持高滲透壓側壓力小於溶液的滲透壓,水在滲透壓作用下從低滲透壓側擴散至高滲透壓側(Δπ>P);高滲透壓側所保持的壓力可以源源不斷地輸出功,通過能量轉化設備即可獲得電能。以上過程都是膜過程,它們的實現都需要兩個因素:選擇透過性的膜和驅動體係。

    4)碟管反滲透抗汙染膜(DTRO)工藝

    碟管式反滲透簡稱 DTRO,該技術主要用於高濃度廢水處理,於 1989 年開始應用於滲濾液處理並取得巨大的成功。

    DTRO 是一種創新的反滲透膜技術,該組件構造與傳統的卷式膜著截然不同,原液流道:碟管式膜組件具有專利的流道設計形式,采用開放式流道,料液通過入口進入壓力容器中,從導流盤與外殼之間的通道流到組件的另一端,在另一端法蘭處,料液通過 8個通道進入導流盤中,被處理的液體以最短的距離快速流經過濾膜,然後 180º逆轉到另一膜麵,再從導流盤中心的槽口流入到下一個導流盤,從而在膜表麵形成由導流盤圓周到圓中心,再到圓周,再到圓中心的雙”S”形路線,濃縮液最後從進料端法蘭處流出。

    DTRO 組件兩導流盤之間的距離為 3mm,導流盤表麵有一定方式排列的凸點。這種特殊的水力學設計使處理液在壓力作用下流經濾膜表麵遇凸點碰撞時形成湍流,增加透過速率和自清洗功能,從而有效地避免了膜堵塞和濃度極化現象,成功地延長了膜包的使用壽命;清洗時也容易將膜包上的積垢洗淨,保證碟管式膜組適用於惡劣的進水條件。

    5)電滲析(ED)

    電滲析海水淡化過程是指溶液中的帶電離子在電勢差的驅動下,從帶電的離子交換膜的一側移動到另一側,從而使溶液中的離子分離的過程。電滲析技術是開發較早並取得重大工業成就的膜分離技術之一。這一技術在製備人類飲用水以及工業用水等方麵已有廣泛應用。

    傳統的電滲析裝置一般包括水槽、電泵、陽離子交換膜、陰離子交換膜、電極對、隔板、直流電源等。其中離子交換膜是其關鍵部件。在電滲析裝置中,陰陽離子交換膜交替排列在陰陽電極之間,當通以直流電時,溶液中的陽離子通過帶負電荷的離子交換膜往陰極移動,然後被陽離子交換膜截留;而溶液中的陰離子通過帶正電荷的離子交換膜向陽極移動,然後被陰離子交換膜截留,最終溶液中的離子濃度在有些隔室增加,同時在另一部分隔室下降,從而達到脫鹽的目的。

    電滲析技術由於不是過濾型裝置,具有較強的抗汙染能力,對原水的水質要求相對較低,在製鹽方麵,日本國內的製鹽基本上都是用電滲析法,此方法與傳統鹽田法製鹽相比有許多優點,如占地麵積小、投資少、不受外界環境影響、易於實現自動化。我國在西南地區采用電滲析法將鹽泉鹵水製鹽,使NaCl的含量穩定提高到120g/L,與原來采用的單純熬鹽法相比,產量增加而成本降低。電滲析技術目前廣泛應用於飲用水、工業廢水、醫藥用水處理以及食品、化學工業等領域,並取得了良好效果,具有顯著的社會效益和經濟效益。但是電滲析淡化裝置規模不大,以電能為基本驅動能量,以及離子交換膜的性能還不夠完善,麵對目前日益突出的能源與環境問題,難以取得長久發展。因此,研製新型電滲析裝置,設計優化電滲析過程工藝流程,開發新型可再生能源,如風能、水能、太陽能等,達到最大限度降低電能消耗,得到最大出水量和最優出水水質是今後的發展趨勢。


    6)NF膜

    抗汙染納濾膜是世界上首家將三層複合膜技術應用於反滲透膜和納濾膜上的公司。三層膜結構主要應用在反滲透膜和納濾膜上, 通過在膜元件的聚酰胺薄膜層(PA) 和聚碸層(PS) 層之間插入專利性的薄膜層, 從而使膜表層更加光滑減少了汙染物在膜表層的沉積,提高了膜元件的抗汙染能力,減少了膜係統對預處理的要求. 在設計濃縮分離膜係統時,隻考慮膜表麵的抗汙染能力是不夠的,還應該考慮以下因素: 料液的品質 、料液在膜表麵的切向流速、膜元件的濃水流道結構。多年實踐證明膜的濃水流道結構對膜的抗汙染能力影響極大,因此對膜元件濃水流道的結構和厚度都進行改進, 研發出多項專利:濃水流道結構:菱形濃水流道和平行濃水流道;濃水流道厚度:28mil 、34mil、 47mil83mil 等;當采用傳統的菱形濃水流道時,汙染物極易在菱角處積累,從而導致濃水流道堵塞,濃水側壓損增加。而采用平行濃水流道時,即可消除汙染物在菱角處積累的現象,減輕濃水流道的堵塞的程度, 使濃水在膜管中分配更加均勻。當采用更厚的濃水流道時,可防止較大汙染顆粒在濃水流道中卡塞的現象, 同時由於濃水流道加厚, 濃水切向流量和流速也都相應的增加, 這樣一來將增加濃水側的紊流程度,從而減少膜元件的汙堵。DK8040型膜專為鹽分離在設計的納濾膜。專有插層三層複合膜:光滑耐汙染、耐清洗、耐高溫。


    納濾裝置回收率為75%,納濾膜元件采用美國進口的納濾膜。該納濾膜在100psi操作壓力,溫度25℃,2000ppm的MgSO4溶液測試中,產水量為38.6m3/d,回收率為15%,運行24後測試,MgSO4截留率平均值為98%。


     



     

    深度濃縮工藝對比表

    工藝類型

    高效反滲透

    NF

    震動膜VSP

    正滲透FO

    DTRO

    電滲析

    技術優點

    運行周期長,化學清洗少,陽離子結垢傾向少,采用常規膜組件即可,維護方便,產水水質好,技術成熟

    提前分鹽,效果好,工藝運行穩定,保障性好

    膜清洗間隔時間和膜使用壽命延長,最終含鹽量可適當調節,膜的微震動大大增加膜的過濾效率及運行時間

    以自然的滲透壓差為驅動力,進水壓力低,許多汙染物幾乎完全截留,分離效果好,產水水質好

    導流盤凸點設計增加膜的過濾效率,耐汙染,技術成熟

    直接以電為驅動力,節省電壓力轉化步序,抗汙染,最終含鹽量可適當調節,結構簡單,技術成熟

    技術劣勢

    堿性環境下運行,對軟化要求較高

    價離子部分進入濃水中

    工藝技術全進口,隻適合小水量項目,進水壓力極高,震動NF技術成熟,震動RO膜技術暫不成熟,產水水質差

    設備組合複雜,需配套化工氨類物質回收塔等設備,運行工序繁瑣,技術暫不成熟

    膜組件內部結構相對複雜,產水水質差,脫鹽率低

    脫鹽率不高,產水水質較差,產水中COD濃度高

    穩定性

    一般

    工程案例

    一般

    較多

    極少

    極少

    一般

    一般

    投資成本

    適中

    適中

    適中

    占地麵積

    適中

    適中

    適中

    適中

    濃水含鹽

    適中

    適中

    較高

    較高

     


    產鹽品質

    結晶鹽品質要求:純度達到工業精製鹽一級或以上標準,所得鹽必須是純白無雜色。

    精製工業鹽國家標準GB 5462-2015

     

    精製工業鹽

    優級

    一級

    二級

    氯化鈉/(%)     ≥

    99.10

    98.50

    97.50

    水分/(%)       ≤

    0.30

    0.50

    0.80

    水不溶物/(%)   ≤

    0.05

    0.10

    0.20

    鈣鎂離子/(%)   ≤

    0.25

    0.40

    0.60

    硫酸根離子/(%) ≤

    0.30

    0.50

    0.90

     

    產水品質

    產水達到《工業循環水冷卻水處理設計規範》(GB50050-2007)水質標準

    序號

    項目

    標準值

    1

    pH

    7.08.5

    2

    SS(mg/L)

    10

    3

    濁度(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

    鈣硬度(CaCO3 mg/L)≤

    250

    10

    甲基橙堿度(CaCO3 mg/L)≤

    200

    11

    氨氮(mg/L)

    5

    12

    油≤

    1

    13

    總磷(P mg/L)

    1

    14

    溶解性總固體(mg/L)

    1000

    15

    遊離餘氯(mg/L)

    末端0.10.2

    16

    細菌總數(個/L)≤

    1000

     


     

     

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