解密廢水(shuǐ)零排放(fàng)

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1、什麽是零排放(fàng)？
廢水(shuǐ)“零排放(fàng)”是指工(gōng)業(yè)廢水(shuǐ)經過重複使用後，将這部分含鹽量和污染物(wù)高(gāo)濃縮成廢水(shuǐ)全部(99%以上(shàng))回收再利用，無任何廢液排出工(gōng)廠。水(shuǐ)中的鹽類和污染物(wù)經過濃縮結晶以固體形式排出廠送垃圾處理廠填埋或将其回收作為(wèi)有用的化工(gōng)原料。
正常的零排放(fàng)途徑為(wèi)濃水(shuǐ)預處理（分末端處理與再濃縮技(jì)術(shù)，根據工(gōng)藝來選擇技(jì)術(shù)及順序）→濃縮結晶這兩個(gè)步驟來操作的，本文将詳細介紹這兩個(gè)步驟常用的處理技(jì)術(shù)！
2、濃水(shuǐ)預處理－末端處理技(jì)術(shù)
1、高(gāo)級氧化技(jì)術(shù)
高(gāo)級氧化法是利用強氧化性的羟基自(zì)由基(·OH)氧化分解水(shuǐ)中有機(jī)污染物(wù)的方法，可以快速、無選擇性、徹底氧化各種有機(jī)與無機(jī)污染物(wù)。
高(gāo)級氧化法包括如芬頓氧化、臭氧催化氧化、光(guāng)催化氧化和電(diàn)化學氧化等技(jì)術(shù)。
1、芬頓氧化
其中，芬頓氧化法利用H2O2和Fe2+在酸性pH條件(jiàn)下(xià)生(shēng)成·OH。操作簡單、反應速度快、處理效果好。一(yī)些設計院，在要求零排放(fàng)的時候會(huì)采用芬頓強氧化，然後再進入污水(shuǐ)處理系統。
某印染企業(yè)反滲透濃水(shuǐ)的COD、氨氮分别為(wèi)253、32mg/L，電(diàn)導率為(wèi)1270μS/cm，采用“芬頓+氣浮”工(gōng)藝處理，出水(shuǐ)COD、氨氮分别為(wèi)70、7mg/L，單位濃鹽水(shuǐ)處理費(fèi)僅為(wèi)1.32元/m3。
某煉油企業(yè)反滲透濃水(shuǐ)采用芬頓氧化法處理，COD從(cóng)100mg/L下(xià)降到(dào)50mg/L左右，實現達标排放(fàng)的要求。

2、臭氧氧化＋光(guāng)催化
相(xiàng)關實踐表明，臭氧氧化與光(guāng)催化聯合使用，可使DOC的去除率提高(gāo)30%。設置混凝前處理，去除率更高(gāo)。

3、電(diàn)化學氧化
電(diàn)化學氧化技(jì)術(shù)對處理反滲透濃水(shuǐ)很有效，一(yī)方面高(gāo)電(diàn)導率的濃水(shuǐ)可以降低(dī)能(néng)耗，高(gāo)含量的氯可作為(wèi)強氧化劑去除有機(jī)物(wù)，另一(yī)方面，電(diàn)化學氧化除了能(néng)去除COD和氨氮外，還(hái)對一(yī)些新興污染物(wù)具有較好的去除效果。

2、混凝/吸附法
主要目标是去除DOC（溶解有機(jī)碳，一(yī)般是指能(néng)通(tōng)過孔徑為(wèi)0.45微米濾膜、并在分析過程中未蒸發失去的有機(jī)碳，
代表了水(shuǐ)體中溶解有機(jī)物(wù)質的總和
）。
由于水(shuǐ)性質不同，混凝對DOC的去除率很低(dī)。而吸附法利用活性炭吸附效果明顯好于混凝，成本也不是很大。當活性炭劑量為(wèi)5g/L，DOC去除率可達到(dào)91%。
3、濃水(shuǐ)預處理－再濃縮技(jì)術(shù)
濃水(shuǐ)再濃縮在膜處理之前可能(néng)需要軟化預處理，根據具體水(shuǐ)質參數和目的，濃水(shuǐ)再濃縮技(jì)術(shù)在進水(shuǐ)限制、處理效果、運行成本、投資成本上(shàng)均有所不同。
1、電(diàn)滲析
電(diàn)滲析可以說是一(yī)種除鹽技(jì)術(shù)，因為(wèi)濃水(shuǐ)含有一(yī)定量的鹽分，而組成這些鹽的陰、陽離子在直流電(diàn)場的作用下(xià)會(huì)分别向相(xiàng)反方向的電(diàn)極移動。電(diàn)滲析适合電(diàn)鍍之類的行業(yè)，對進水(shuǐ)要求比較高(gāo)，需要直流電(diàn)。
電(diàn)解析除鹽原理：電(diàn)滲析（ED）是在直流電(diàn)場作用下(xià)，利用荷電(diàn)離子膜的反離子遷移原理從(cóng)水(shuǐ)溶液和其他不帶電(diàn)組分中分離帶電(diàn)離子的膜過程，是一(yī)個(gè)以電(diàn)位差為(wèi)推動力的膜分離過程。在電(diàn)滲析器(qì)内設置多(duō)組交替排列的陰、陽離子交換膜，在直流電(diàn)場作用下(xià)，陽離子穿過陽膜向負極方向運動；陰離子穿過陰膜向正極方向運動。這樣就(jiù)形成了去除水(shuǐ)中離子的淡水(shuǐ)室和濃縮離子的濃水(shuǐ)室，将濃水(shuǐ)排放(fàng)，得到(dào)的淡水(shuǐ)即為(wèi)去鹽水(shuǐ)。

2、特種膜
特種膜能(néng)對RO濃水(shuǐ)中的有機(jī)物(wù)、鹽度和水(shuǐ)進行較為(wèi)徹底的分離，透過液水(shuǐ)質較好，其COD和鹽度的去除率均可達到(dào)90%以上(shàng)。因此，其滲透液可以直接排放(fàng)或者進入生(shēng)化處理工(gōng)藝進一(yī)步處理，濃縮液則可通(tōng)過MVR做蒸發結晶進行零排放(fàng)處理。
特種膜處理技(jì)術(shù)原理：濃水(shuǐ)經過适當的預處理後泵入特種膜單元，由于特種膜最高(gāo)可以高(gāo)壓條件(jiàn)下(xià)操作，因而降低(dī)了特種膜對其他膜工(gōng)藝濃水(shuǐ)的透過液回收率的限制，濃縮倍數增加。其産水(shuǐ)回收率的增加導緻了濃水(shuǐ)的減少，因此也降低(dī)了後續RO濃水(shuǐ)處理工(gōng)藝的規模和運行費(fèi)用。

3、超頻振動膜
超頻振動膜的原理就(jiù)和搖篩子一(yī)樣。利用振動機(jī)振動膜桶，使得整個(gè)處理過程中膜都是振動狀态，再利用剪切力讓水(shuǐ)中雜(zá)質難以附著(zhe)在膜表面。因此其膜的壽命更長(cháng)，進水(shuǐ)水(shuǐ)質更寬裕，能(néng)處理很多(duō)傳統固定RO膜處理不了的水(shuǐ)。
總的來說，超頻振動膜對進水(shuǐ)水(shuǐ)質要求比較低(dī)，膜壽命長(cháng)，最關鍵的是運行成本基本就(jiù)是電(diàn)費(fèi)，一(yī)個(gè)超頻振動膜組件(jiàn)系統隻需要大約7.35kw的振動動力電(diàn)動機(jī)和3.65kw的料液泵。

說到(dào)底，RO濃水(shuǐ)再濃縮技(jì)術(shù)的本質就(jiù)是為(wèi)了減少MVR蒸發處理的水(shuǐ)量，從(cóng)而達到(dào)節約零排放(fàng)成本的目的。
4、濃水(shuǐ)濃縮結晶技(jì)術(shù)
1、膜蒸餾
利用膜蒸餾（MD）處理反滲透濃水(shuǐ)，可實現反滲透濃水(shuǐ)的近“零排放(fàng)”。膜蒸餾是傳統蒸餾工(gōng)藝與膜分離技(jì)術(shù)相(xiàng)組合的一(yī)種新型膜分離過程。
相(xiàng)對其它分離過程，膜蒸餾操作溫度和壓力低(dī)，可以在較低(dī)的溫度下(xià)實現蒸餾過程，如利用太陽能(néng)、地熱、溫泉、工(gōng)廠預熱和溫熱的工(gōng)業(yè)廢水(shuǐ)等廉價能(néng)源；最重要的是，其對無機(jī)鹽、大分子等不揮發組分具有100%的理論截留率，可用來處理高(gāo)濃度廢水(shuǐ)。

值得一(yī)提的是，采用膜蒸餾法直接處理反滲透濃水(shuǐ)，易導緻膜污染，最終導緻産水(shuǐ)通(tōng)量下(xià)降。因此，膜蒸餾技(jì)術(shù)常與其他技(jì)術(shù)整合應用。比如，某水(shuǐ)友(yǒu)将反滲透濃水(shuǐ)經阻垢預處理後，再用膜蒸餾發濃縮處理，可将産水(shuǐ)電(diàn)導率保持在5uS/cm以下(xià)，并且有效延緩産水(shuǐ)通(tōng)量下(xià)降。再比如，某水(shuǐ)友(yǒu)采用膜蒸餾技(jì)術(shù)和結晶器(qì)處理反滲透濃水(shuǐ)，總回收率可達95%。
三種膜蒸餾過程比較：
目前已經發展出四種不同的膜蒸餾操作方式，包括直接接觸式膜蒸餾（DCMD），氣隙式膜蒸餾（AGMD），氣流吹掃式膜蒸餾（SGMD）和真空式膜蒸餾（VMD）。

相(xiàng)關研究表明，在采用PVDF中空纖維疏水(shuǐ)微孔膜進行的三種MD過程的脫鹽實驗中，VMD過程滲透通(tōng)量最高(gāo)，達21.8L（m2·h），DCMD次之、SGMD最小(xiǎo)。
三種MD過程的滲透通(tōng)量均随料液溫度的升高(gāo)而增大，随料液濃度的增加而降低(dī)；随著(zhe)料液流速的增加，VMD和SGMD滲透量無顯著變化，而DCMD過程略有增加；VMD和SGMD過程的滲透量分别随冷側氣體流速和真空度的增加而增加，DCMD滲透量不随冷卻水(shuǐ)流速的增加而改變。
三種MD過程的脫鹽率均不随各操作條件(jiàn)的改變而改變，脫鹽率近100%。
2、強化蒸發
實際操作中，蒸發的形式多(duō)種多(duō)樣，比如單效蒸發、多(duō)效蒸發，還(hái)有最近常用的熱泵蒸發。該技(jì)術(shù)類型主要包括多(duō)效蒸發、多(duō)級閃蒸（MSF）、蒸汽熱力再壓縮（TVR）以及蒸汽機(jī)械再壓縮（MVR）等。
1、多(duō)效蒸發
多(duō)效蒸發（MEE）是多(duō)個(gè)蒸發器(qì)串聯運行，每一(yī)階段産生(shēng)的蒸汽用做後一(yī)蒸發器(qì)的加熱蒸汽使用。但其相(xiàng)對多(duō)級閃蒸，結垢較為(wèi)嚴重。

2、多(duō)級閃蒸
多(duō)級閃蒸（MSF）是将熱鹽水(shuǐ)引入閃蒸室後過熱而急速的部分氣化，從(cóng)而使熱鹽水(shuǐ)自(zì)身的溫度降低(dī)，所産生(shēng)的蒸汽冷凝後即為(wèi)所需的除鹽水(shuǐ)。
多(duō)級閃蒸法不僅用于海水(shuǐ)淡化，而且已廣泛用于火力發電(diàn)廠、石油化工(gōng)廠的鍋爐供水(shuǐ)、工(gōng)業(yè)廢水(shuǐ)和礦井苦鹹水(shuǐ)的處理與回收，以及印染工(gōng)業(yè)、造紙(zhǐ)工(gōng)業(yè)廢堿液的回收。

3、熱力蒸汽在壓縮
熱力蒸汽再壓縮（TVR）是将沸騰室的蒸汽壓縮到(dào)加熱室上(shàng)，能(néng)力被加到(dào)蒸氣上(shàng)，使蒸汽能(néng)夠用于再加熱。

4、機(jī)械蒸汽再壓縮
機(jī)械蒸汽再壓縮（MVR）是在TVR的基礎上(shàng)，二次蒸汽通(tōng)過壓縮機(jī)的絕熱壓縮作用，提高(gāo)了壓力和飽和溫度，再把壓縮後的蒸汽引入到(dào)蒸發器(qì)管外加熱物(wù)料，整個(gè)系統的輸入功隻有壓縮機(jī)的電(diàn)功，節能(néng)效果顯著。

綜上(shàng)所述，雖然這些強化蒸發技(jì)術(shù)實現濃水(shuǐ)的近零排放(fàng)，但相(xiàng)對來說投資大、處理成本高(gāo)。

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