水处理净化 水处理净化

零液体排放- ZLD

  1. ZLD是什么?

零液体排放(ZLD)是一种以清除系统中所有液体废物为目标的处理工艺。ZLD的重点是经济地减少废水,生产适合重复使用的清洁水。

ZLD技术传统上由卤水浓缩器和结晶器组成,它们利用热蒸发将卤水转化为高度纯净水和固体干产品,准备用于垃圾填埋场处理或盐回收。虽然蒸发器/结晶器系统是ZLD过程中最常用的,但其他有前途的欧洲杯四强彩票奖金高回收率技术(ED/EDR、FO和MD,后面会解释)已经站稳脚跟,并以不同的组合方式使用,以降低成本和提高系统的效率。

由于环境影响,政府对卤水排放的监管越来越严格,当水资源短缺或当地水体受法律保护时,ZLD是必要的。因此,许多工业设施和卤水排放的排放者,到目前为止,要么向附近可用的地表水或海洋排放卤水,要么向废水处理厂排放卤水,都在试图找到解决这个问题的新方法。

  1. ZLD司机

工业对盐水的影响有两个方面。许多工业过程需要水,他们污染和释放它可能对当地环境造成不可逆转的破坏。

在印度和过去十年中,由于当地水域被工业废水严重污染,制定了严格的法规,为了确保河流和湖泊的未来,ZLD是必要的。在欧洲和北美,由于内陆设施废水处理的高成本,已采用了零ZLD的做法。由于政府罚款和处理技术的成本,这些成本呈指数级增长。

ZLD还可以用于从废水中回收有价值的资源,这些废水可以出售或在工业过程中重复利用。以下是一些例子,

  • 产生有价值的硫酸钾(K2所以4)来自盐矿的肥料
  • 烧碱(NaOH)浓度为50%和99%纯度
  • 回收纯净的、可销售的硫酸钠(NaSO4)从电池制造工厂
  • 回收可作为道路盐出售的纯氯化钠,降低煤矿废水处理成本
  • 在美国油田卤水中发现的锂(Li)含量几乎与南美盐沼相同
  • 石膏(卡索4.2H2O)可以从矿井水和烟气脱盐(FGD)废水中回收,然后出售用于干墙制造

ZLD应用的其他优点有:

  • 减少的废水量降低了废物管理的成本。
  • 在现场循环使用水,从而减少水的摄入量,满足处理需要。
  • 降低非现场处理的卡车运输成本和相关的环境风险。

表1,ZLD驱动程序

1.符合严格的盐水处理政府规定
2.回收废物中有价值的物质
3.减少废物量和管理成本
4.在工地回收水
5.降低场外处理的卡车成本
  1. ZLD应2021欧洲杯单场彩票007胜胜用程序

排放流的来源多种多样,包括:

  • 重工业和发电厂冷却塔泄漏
  • 离子交换再生流,特别是在食品和饮料加工
  • 烟气脱硫,湿污水流
  • 市政饮用水系统,污水流欧洲杯四强彩票奖金
  • 从农业,工业和市政溪流处理水的回用
  • 各种工业废水来自纺织、煤化工、食品和乳制品或电池行业罗马尼亚瑞士赔率

具体来说,我们可以参考以下应用(表2):2021欧洲杯单场彩票007胜胜

表2,ZLD废水流的应用2021欧洲杯单场彩票007胜胜

膜系统不合格(Nf mf uf ro 矿井排水系统
烟气脱硫(脱硫)排气/清除 精炼厂,气改液(GTL)、煤转化工(CTX)废水
产出水(传统,水力压裂,SAGD 洗涤器排污
没有x注入水 去矿化作用浪费
综合气化联合循环(IGCC)灰水 垃圾填埋场渗滤液

放电源可以根据体积和复杂性进一步分类。ZLD解决方案必须将后者与废物流的位置一起考虑在内。

  1. ZLD决定因素

决定ZLD设计的最重要因素取决于,

  1. 排放流中的特定污染物
  2. 溶解物质的体积
  3. 要求的设计流量

需要关注的污染物见表3,

表3,关注的典型化学成分

钠(Na+ TDS / TSS 磷酸(PO43 - 锶(S2 + 硫酸(所以42 -
钾(K+ COD / TOC / BOD 氨(NH3. 油脂 氟(F-
钙(Ca2 +) pH值 硼(B+ 钡(Ba2 + 硝酸(不3.-
镁(毫克2 + 氯化(Cl- 碱度 -

在要求报价之前,需要准确测量这些参数,以便准确估计系统的成本。如果进料容易发生流量和污染物浓度的变化,进口缓冲槽调节峰值。

  1. 运营成本

构成ZLD链的每一项技术都有一定的采购成本,但计算成本和最终回收期的一个重要参数是运营成本。OPEX可以根据所选择的流程发生巨大变化,特别是对于电力和蒸汽发电设施。对于一项长期投资,必须权衡每种选择的利弊,以及哪种选择对每个公司及其员工更有利。这将有助于获得初始和长期的成本投资。

卤水处理技术

电能(KWh/m3)

热能(kWh/m3)

总El。等价(千瓦时/ m3)

典型尺寸(m3/d)

投资(美元/ m3 / d)

最大TDS (mg/L)

无国界医生组织

3.68

77.5

38.56

< 75000

1800年

250000年

地中海

2.22

69.52

33.50

< 28000

1375年

250000年

MVC

14.86

0

14.86

< 3000

1750年

250000年

ED /功能

6.73

0

6.73

/

/

200000年

0.475

65.4

29.91

/

/

200000年

医学博士

2.03

100.85

47.41

/

/

250000年

表4卤水处理技术、多级闪蒸(MSF)、多效蒸馏(MED)、机械蒸汽压缩(MVC)、电渗析(ED/EDR)、正向渗透(FO)、膜蒸馏的比能耗(SECs)。能耗值为2002 -2017年13项ZLD技术比较研究的平均值。需要澄清的是ED/EDR, FO和MD。1)ED/EDR SEC取决于饲料的盐度,因为盐度越高要求SEC越高,2)FO SEC取决于提取溶液和再生方法。大多数论文假设使用热解盐和它们的再生在60oC的温度。90%的热能需要可以通过废热获得,如果有的话,3)MD SEC取决于配置。研究中最常见的MD配置是直接接触MD (Direct Contact MD),因为它简单。如果有废热,90%的热能可以通过废热获得。最后,总电当量使用以下方法获得。等价= El。能量+ 0.45 x热能,由于现代发电厂的效率(根据相关论文)。

图1卤水处理技术的SECs图对比(见表4说明中的说明)

最后一点,在成本效益分析中你必须考虑到一些因素,

  • 税收或额外的采购费用
  • 安装区域可能的公用事业费用
  • 环境规管费或许可证
  • 定期遵从性测试
  1. ZLD基本设计- ZLD块

尽管废水流的来源不同,ZLD系统通常由两个步骤组成,如图1所示。

图2,ZLD基本块

  1. 各种常用;预浓缩盐水通常通过膜盐水浓缩器或电渗析(ED)来实现。这些技术能将水浓缩到高盐度,并能回收高达60-80%的水。
  2. 蒸发/结晶;下一步是热处理或蒸发,蒸发所有剩余的水,收集它,并驱动它重复使用。剩下的废物进入一个结晶器,它将所有的水煮沸,直到所有的杂质结晶并被过滤成固体。

6.1.各种常用

废液流的预浓缩是一个非常重要的步骤,因为它减少了废液的体积,大大缩小了非常昂贵的蒸发/结晶步骤。通常是通过电渗析(ED)或由正向渗透(FO)和膜蒸馏(MD)组成的膜工艺来实现的(图3)。

图3,盐水处理技术,(a)电渗析,(b)正向渗透,(c)膜蒸馏

ED、FO和MD在比RO(分别为150000 ppm、200000 ppm、250000 ppm和70000 ppm)高得多的盐度条件下也能有效工作。

6.1.1.电渗析/电渗析反转

电渗析是一种利用电极产生电场,推动负离子和正离子通过分别带有正电荷和负电荷的半透膜的膜过程。ED用于多个阶段,将盐水浓缩到饱和水平。它经常与反渗透法一起使用,以获得很高的水采收率。ED和RO不同,因为它去除的是离子而不是水,反之亦然。由于这一事实,二氧化硅和溶解的有机物不能被ED去除,这是重要的,如果清洁的流要重复使用。ED需要固体,RO也是如此,从饲料中去除固体和有机物。

电渗析反转(EDR)

功能电极的极性每小时反转几次,淡水和浓缩废水在膜堆内交换,以去除污垢和结垢。

6.1.2.正向渗透

是一种具有半透膜的渗透膜过程,与反渗透膜不同,它不使用施加压力来实现水从溶解的溶质中分离,如离子、分子和更大的颗粒。这意味着与反渗透相比,该过程消耗的能量要少得多。通常FO使用热能和电能。热能可以用低品位的废热代替,在大多数工业或附近地区随处可见。

6.1.3.膜蒸馏

医学博士是一种使用疏水膜的热驱动运输过程。该方法的驱动力是膜孔两侧的蒸汽压差,允许挥发性溶液组分(如水)的质量和传热。MD的简单性,以及它可以利用废热和/或替代能源,如太阳能和地热能,使MD在集成系统中与其他过程结合,使其成为一种有前途的分离技术。欧洲杯四强彩票奖金

6.1.4预浓缩在ZLD工艺中的重要性

预浓缩技术的回收率很高,但通常不像典型的热蒸发技术那样足以将卤水驱至饱和浓度水平。那么为什么它们如此重要呢?原因是蒸发器/结晶器的资本支出/运营成本。1)由于卤水的腐蚀性,随着浓度的增加,它需要越来越多的耐腐蚀金属合金来抗腐蚀。这意味着蒸发/结晶器模块越大,所需的资本支出就越大(可能是整个过程的60-70%)。2)由于浓度越高,卤水沸点越高,能量需求越大。这两点将在蒸发/结晶Lenntech的网页中更详细地解释。

让我们试着为这种情况制定一个直观的例子。假设有100米3.我们想用md - mc -结晶器组合来处理它。让我们假设我们有(根据相关论文中可用值的粗略方法),

  • MD(75%回收)/可用余热组合→90%的热能可用余热替代→能源消耗从47.41千瓦时/米下降到6.57千瓦时/米3.
  • MVC, 90%恢复→平均14.86 KWh/m3.
  • 结晶器50%回收率→平均50kwh /m3.

因此,考虑到后面的所有值,让我们看看盐水过程将如何进行。

100米3.盐水→MD(-75%)→25m3.盐水→MVC(-90%)→2.5米3.卤水→结晶器(-50%)→1.25 m3.盐水→驱动到离心机或带式压机

换算成100米3.x 6.57千瓦时/米3.+ 25米3.x 14.86千瓦时/米3.+ 2.5米3.x 50千瓦时/米3.= 657KWh + 371.5 KWh + 125 KWh = 1,153.5 KWh/ 100m3.盐水

如果我们没有预先浓缩的步骤,把盐水直接送到蒸发器,那么能源需求将会是,

100米3.x 14.86千瓦时/米3.+ 10米3.x 50千瓦时/米3.= 1486千瓦时+ 500千瓦时= 1986千瓦时/ 100米3.盐水

1986千瓦时(mv -结晶器)/ 1153.5千瓦时(md - mv -结晶器)= 1.72或172%的卤水处理的能耗没有预浓缩步骤!

表5,每种组合(有预浓缩和没有预浓缩)的相对水回收率(%)以及每种技术的SECs

ZLD与预浓缩 ZLD无预浓缩
恢复(%) 证交会(千瓦时/ m3) 恢复(%) 证交会(千瓦时/ m3)
医学博士 75 6.75 0 0
MVC 97.5 14.86 90 14.86
结晶器 98.75 50 95 50

表5的可视化图形给了我们图4,

视图;每种组合(含和不含预浓缩)的相对水回收率(%)以及每种技术的SECs

因此,预浓缩步骤不仅使能源成本降低到一半以下,而且提高了系统的回收率。更不用说MVC从100米缩小到25米的可能性了3.结晶器10 ~ 2.5m3.这意味着资本支出/运营成本的大幅节省。

在这里,我们开始讨论最小液体排放(MLD)的概念是很重要的。由于ZLD的成本和复杂性,MLD是一种高采收率的系统,不需要一直到ZLD。MLD将在Lenntech的一个单独网页上进一步讨论。

6.2蒸发和结晶

废物流预先浓缩后,下一步是使用热过程或蒸发产生固体和重复利用蒸发水。蒸发本质上是对沸腾液体的热传递,目的是通过煮沸溶剂,从溶剂(通常是水)中浓缩非挥发性溶质。蒸发过程通常在溶质开始沉淀之前停止,否则被认为是结晶。

降膜蒸发是一种节能的蒸发方法,浓缩水到初始结晶点(超饱和)。当加热时,加入酸会使溶液中和,以防止结垢和伤害热交换器。为了释放溶解氧、二氧化碳和其他不凝气体,也经常使用脱气。

从蒸发器流出的盐水进入一个强制循环结晶器,水的浓度超过污染物的溶解度并形成晶体。结果产品由压滤机或离心机脱水,中心液(母液)返回结晶器。

从三个步骤收集的凝结水(水)返回到工艺过程中,消除了系统中液体的排放。如果有有机物存在,在重复使用之前可能需要冷凝抛光。然后,产品水被驱动到一个储罐。

在这一点上,固体废物要么被送往垃圾填埋场,要么被重新利用。

图5,ZLD蒸发/结晶相

Lenntech(欧洲总部)

Distributieweg 3
2645 EG Delfgauw
荷兰
电话:+31 152 610 900
传真:+31 152 616 289
电子邮件:info@lenntech.com


Lenntech美国有限责任公司(美洲)

日落路5975号
南迈阿密,佛罗里达州33143
美国
电话:+1 877 453 8095
电子邮件:info@lenntech.com


伦泰DMCC(中东)

6层- 101号办公室- JLT大楼1号
朱美拉湖塔
迪拜-阿联酋
电话:+971 4 429 5853
电子邮件:info@lenntech.com


版权所有©1998-2022 Lenntech B.V.版权所有