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盐水处理(ZLD)

  1. 什么是盐水?

盐水可以被识别为液体流,其盐度增加,这是由许多工业过程产生的,很长一段时间才被视为废物流。盐水流的温度可能取决于其来源。

盐水的来源包括:

  • 淡化
  • 采矿过程

  1. 淡化盐水

在淡化过程中,我们有一个产品和副产品流。该产品称为渗透,是纯净水,其中一些溶解的固体通过了整个过程,它们共同组成了生产的淡水。淡化盐水是一种副产品液流,具有较高浓度的大多数饲料溶解固体,一些预处理添加剂(固定量的凝结剂,絮凝剂和抗抗癌剂),有机物,微生物污染物以及RO膜拒绝的任何颗粒物。

过去十年中的供应需求增加了饮用水和工业优质水。随着淡水来源的减少,人口的增加和淡化技术的新进步,水提供者已转向咸水(BW)和海水(SW)的处理,以满足这些需求

到2007年,全世界从淡化过程中产生的水总生产到47.6毫米3/d,到2015年,以97.5毫米的身份加倍3/D和45%的生产发生在中东。2000年后,有70%的海水淡化植物是膜过程,这将最新的反渗透(RO)降低到了脱盐总操作的63%。23%是多阶段闪光灯(MSF),8%多效应蒸馏(MED),其余为电透析(ED)/电透析逆转(EDR)和杂种。海水RO(SWRO)可以将盐浓度浓缩高达2倍,而无国界医生的浓度高达1.5倍。这些过程产生的盐水(也称为浓缩物或拒绝)主要由高浓度的氯化钠(NACL)组成,并取决于进料水的组成和过程预处理(钙,镁,碳酸氢盐,碳酸氢盐,碳酸氢盐,碳酸氢盐,碳酸氢盐,碳酸氢盐,碳酸氢盐,碳酸盐,镁,镁,碳酸氢盐)组成。ETC。)。



图1,划分技术,用户和成本组件的淡化行业(成本假设每千瓦时的电力成本为0.05美元,油价为$ 60/bbl),淡化和可持续性 - 一种评估和当前的观点,Veera Gnaneswar Gude,Veera Gnaneswar Gude,水研究89(2016)





盐水在水行业中是一个非常松散的术语。根据常见的RO膜耐压限制,RO只能将盐水浓缩到约70,000 ppm(mg/L)总溶解固体(TDS),并且无法进一步处理。在本文中,我们将考虑到盐水所有盐水的65,000-85,000 ppm,而SWRO无法进一步集中。



盐水处置可能会被证明是很大的,因为

  • 它增加了接收水体的盐度
  • 它影响了当地的海洋生活
  • 它可能包含预处理和膜清洁化学品
  • 它可能包含来自系统腐蚀的金属(Cu,Fe,Ni,Mo,Cr)欧洲杯四强彩票奖金
  • 它创建美学问题(着色)
  • 它影响附近的含水层的盐管中的含水层
  • 由于出院基础设施工程,它会造成永久性损害。

盐水要么直接处置在处置前最小化,但是由于政府立法越来越严格,传统的盐水管理方法,例如地表/深水排放,深井注入或排放到废水处理厂,在不久的将来可能不是可行的选择。



2.1。数量

盐水数量取决于海水淡化厂的生产能力及其回收率。恢复表示为淡水的百分比(%)产生的流量到达系统的总饲料流量。BWRO的回收率从50%到90%,SWRO通常从30%到55%。较高的恢复导致浓缩量较小(盐度较高),反之亦然。淡化植物产生的盐水量可以计算为

vb= vpx(1-r)/r(1)

在哪里,

  • vp=渗透体积
  • vb=盐水量
  • R =系统回收率(%)

2.2。质量

盐水质量取决于:

  1. 饲料成分及其盐度
  2. 淡化膜的盐抑制
  3. 总恢复

BWRO浓度因子通常为4至10,而SWRO通常是1.5至2.0次。盐水TD(TDS)b)取决于饲料和渗透TDS浓度(TDSF和TDp)和植物恢复(y),

TDSb= TDSFx 1/(1-r)x(rxtdsp)/(100x(1-y))(2)

浓度可以计算为

CF(%)= 1/(1-R)(3)

如果已知膜盐通道(SP),则可以将CF计算为

CF(%)= [1 - (R X SP)]/(1-R)(4)

在哪里

SP(%)= 1-%盐排斥=渗透TDS(TDS)p)/饲料TD(TDSF)(5)

盐CF主要受盐水增加的渗透压限制(π盐水)。对于SWRO,此限制为CA。65,000至85,000 mg/l。单通道SWRO系统的最佳恢复为40%至45%,CF移动范围为1.5至1.8。为了进行比较,BWRO植物的回收率通常为70%至90%,浓度因子为4至10。

根据饲料质量,我们可以使用以下规则来预测盐水质量

  1. 盐水pH高于饲料,因为它具有较高的碱度
  2. RO膜以与钙和镁相似的比例拒绝重金属
  3. 大多数有机物在≥95%中被拒绝(除了低分子量(MW)的那些有机物)。
  4. 地下水(GW)BWRO盐水可能是厌氧,可能含有硫化氢(H2

如果在海水淡化过程中包括预处理,则RO馈电水将降低某些成分的水平,例如溶解的金属,微生物和颗粒,但同时略微增加了无机离子浓度,例如硫酸盐,氯化物,氯化物和铁,如果使用了凝血剂。盐水还可能包含带有聚合物和抗混蛋的源水调节的残留有机物。

产生的盐水的浊度低(通常

  1. 采矿工艺盐水

在许多采矿过程中,也可以生产盐水,例如石油和天然气运营。在采矿过程中,为了提取矿物质,将大量的水泵入地面。例如,根据美国石油研究所的估计,在石油开采行动中,在典型的提取过程中为每桶石油回收了9桶水。采矿盐水含有高盐分含量和危险的化学物质,这对于海洋生物可能非常危险,并且处置它是最大的环境挑战之一。深孔注射和池塘中的表面存储用于处理多余的盐水,被认为是地下水污染的主要来源。被排入海洋的采矿盐水被证明对海洋生物有害。



  1. RO脱盐盐水

RO过程的转化率(图2)在30%至55%之间。

图2,RO过程中化学添加剂的示意图。

4.1抗议人员

RO植物中的缩放物种主要是碳酸钙(CACO3),硫酸钙(CASO4)和硫酸钡(Baso4)。其他磷酸钙等其他(CA)3(po42),也可能发生硅酸盐或金属缩放。为了应用量表控制,使用酸治疗和抗剂量。在RO中,最常用的硫酸是最常用的,但是由于无机处理的负面影响,抗磷酸盐,例如聚磷酸盐,磷酸盐或聚碳酸已变得非常普遍

表1,海水脱盐中盐水的物理和化学特性以及其处置的潜在环境/生态影响。

RO植物 MSF植物

环境/生态影响

物理特性

盐度和温度 在环境SW T时65-85 g/loC

≈50,000mg/l

±5-15oC来自SW ToC

↓较高价值的生物多样性

良好稀释后无害
废水密度 >水密度 取决于过程 ↓生物多样性
溶解氧(DO)

摄入量→通常开放式进气→≈SW在环境SW T下进行oC

可能是由于身体脱毛和使用氧气清除剂而进行的 /

生物污染控制添加剂和副产品

在膜之前中和以防止膜氧化 大约饲料剂量的10-25%,如果不中和

↑↑许多生物有毒

迅速退化
卤代有机物 通常<有害水平

不同的成分和浓度

通常是三乙烷

致癌作用

散布当前和彻底的蒸发

比例控制添加剂

抗议人员 <有毒水平 <有毒水平

差/中等降解性 +总负荷高

→积累,慢性效应,未知副作用

泡沫控制添加剂

抗染料剂(例如聚乙醇) 不存在(不需要治疗) <有害水平

无毒

良好的降解性

由于腐蚀而引起的污染物

重金属 ↑铁,铬,镍,钼的浓度如果使用质量不锈钢 ↑铜和镍浓度(如果将质量材料用于热交换器)

铜MSF(15-100 mg/l) - 大多数物种的毒性;↑(生物)积累和长期影响

痕迹金属→无毒或长期影响(MSF中的Ni除外)
  1. 常规的盐水处理方法

美国使用的五种常规盐水管理选项在以下能力中使用(表2&图3),

  1. 地表水排放(45%)
  2. 下水道处置(27%)
  3. 深孔注射(13%)
  4. 土地申请(8%)
  5. 蒸发池(4%)

表2,美国最常见的盐水处理方法


盐水处置法

原理和描述

总容量的%

深井注入 盐水被注入多孔地下岩层 13
土地申请 盐水用于灌溉耐盐的作物和草 8
蒸发池 允许盐水在池塘中蒸发,而其余的盐积聚在池塘的底部 4
下水道排放 将盐水排放到现有的污水收集系统中。低成本和能源 27
海水排放;表面 盐水在海水表面排出。全球所有大量海鲜性设施的最常见方法 45
海水排放;湮 盐水通过安装在海底的多层扩散器从岸上排出 45

图3,美国最常见的盐水处置方法

地表水排放是最常见的替代方法,因为它可以应用于所有海水淡化植物尺寸。下水道处置是用于排放小海水淡化厂的主要应用方法。深井注射施用最适合中型和大型内陆BW植物。土地施用和蒸发池通常用于中小型植物,气候和土壤条件为高蒸发率和全年生长以及盐生植物的收获提供。

5.1。比较

表4列出了最常见的盐水管理选项的主要优点和缺点。

表4,盐水管理方法的比较


盐水管理方法

优点

缺点

地表水排放

  • 可用于所有植物尺寸
  • 中等到大的盐水流量的成本效益
  • 盐水可能对水生生态系统产生负面影响
  • 困难而复杂的许可程序

下水道排放

  • 低建筑和运营成本
  • 易于实现
  • 低能消耗
  • 仅限于小盐水
  • 对WWTP操作的潜在不利影响

深井注入

  • 适用于内陆海水淡化植物
  • 中等成本
  • 低能消耗
  • 仅当有深盐水含水层可用时才可能
  • 潜在的地下水污染

蒸发池

  • 易于构建和操作
  • 内陆和沿海用途
  • 限于小盐水
  • 高足迹和成本

土地申请

  • 易于实施和操作
  • 内陆和沿海用途
  • 高足迹和成本
  • 仅限于小植物

5.2。成本比较

表6,列出了40,000 m的建筑成本3/Day BWRO和SWRO海水淡化厂以80%的回收率-10,000 m3/d盐水和45%的恢复-48,900 m3/d盐水。

表6,理论40,000 M3/天淡化厂的盐水处置方法的建筑成本


盐水管理方法

BWRO($ mm)

SWRO($ mm)

地表水排放

2-10 6.5-30

下水道排放

0.5-2 1.5-6

深井注入

4-8 15-25

蒸发池

30-50 140-180

喷灌

8-10

30-40

图4,根据盐水流量的不同

5.3。监管立法

通常,下水道(仅限于小盐水)或地表水(海洋,海洋或河流)的盐水排放量在立法中由于常见而变得更好。带有泄漏监测系统的衬里蒸发池通常更容易获得许可证而不是土地施用(肋骨处理和喷灌溉),因为它更具保护当地的含水层。

5.4。执行

某些盐水处置系统的施工持续时间,例如长长的海洋扩散剂结构,通常与海水淡化植物本身的施工时间相同,并且涉及欧洲杯四强彩票奖金延长的环境研究和调节性审查。同样,肋骨和深入注入井还涉及详细的,通常为期六个月的时间到为期一年的现场适用性和约束。排放到卫生下水道通常是实施浓缩物管理替代方案的最简单方法。

5.5。脚印

最小的地点通常属于下水道排放,蒸发池通常具有最大的地点要求。

5.6。可靠性和运营限制

深入注入井不适合地震区域,需要深入和高盐水限制的含水层。注射井将需要定期检查和维护,这需要备份处置替代方案或安装备用井。

当他们的位置高海滩侵蚀时,浅海滩井不适合。

蒸发池或土地应用等盐水管理方案本质上可能是季节性的,在这种情况下,需要备份替代方案来提高其可靠性。

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