解密廢水零排放

作者（zhě）：

1、什麽是零排放？
廢水“零排放”是指（zhǐ）工業（yè）廢水經過（guò）重複使用後，將這部分含鹽量（liàng）和汙染物高（gāo）濃縮成廢水全部(99%以上（shàng）)回收再利用，無任何廢液排出工廠。水中的鹽類和汙染物經過濃縮結（jié）晶以固體形式排出廠送垃圾處理廠填埋（mái）或將其回收作為有用的化工原料。
正常的零排放途徑為濃水預（yù）處理（lǐ）（分末端處理與再濃縮（suō）技（jì）術，根據工藝來選擇技術及順序）→濃（nóng）縮結晶這兩個步驟來操作（zuò）的，本文將詳細介紹這兩個步（bù）驟常用的處理技術！
2、濃水預處理－末（mò）端處理技術（shù）
1、高級氧化技術
高級氧化法是利用強氧化（huà）性（xìng）的羥基自由基（jī）(·OH)氧化分解水中有機汙（wū）染物的方法，可以快速、無選擇性、徹底氧化各種有機與無機汙染物。
高（gāo）級氧化（huà）法包括如芬頓氧化、臭（chòu）氧催化氧化、光催化氧化（huà）和電化學（xué）氧化等技術。
1、芬頓氧化
其中，芬頓氧化法利用H2O2和Fe2+在酸性pH條件下生成·OH。操作簡單、反應速度快、處理效果好。一些設計院，在要求零排放的（de）時候會采用芬頓強氧化，然後再（zài）進入汙水處理係統。
某印（yìn）染企業（yè）反滲透濃（nóng）水的COD、氨氮分別為253、32mg/L，電導率為1270μS/cm，采用“芬頓+氣浮”工藝處理，出水COD、氨氮分別為70、7mg/L，單位濃鹽（yán）水處理費僅為1.32元/m3。
某（mǒu）煉油企業反滲透濃水采用芬頓氧化法處理，COD從100mg/L下降到50mg/L左右，實現達（dá）標排（pái）放的要求。

2、臭氧氧化＋光催化
相關實踐表明，臭（chòu）氧（yǎng）氧化與光催化聯合使用，可使DOC的去除率（lǜ）提高30%。設置混凝前處理，去除率更高（gāo）。

3、電化學氧化（huà）
電化學氧（yǎng）化技術對（duì）處理反滲透濃（nóng）水很有效（xiào），一方麵高電導（dǎo）率的濃水可以降低能（néng）耗，高含量的氯可（kě）作為（wéi）強（qiáng）氧化劑去除有機物，另一方麵，電化學氧化除了能去除COD和氨氮外，還對一些新（xīn）興汙染物具有較（jiào）好的去除效果。

2、混凝/吸附法
主要目標是去除DOC（溶解有機碳，一般（bān）是指能通過孔徑為0.45微米濾膜、並在分析過程（chéng）中未蒸發失去的有機碳，
代表了水體中溶解有機物質的總和
）。
由於水性質不同（tóng），混（hún）凝對DOC的去除率很（hěn）低（dī）。而吸附法利用活性炭吸附效果明顯好於混凝，成本也不是很大。當活性炭劑（jì）量為5g/L，DOC去除率可達到91%。
3、濃水預處理－再（zài）濃縮（suō）技術
濃水再濃縮在膜處理之前可能需要軟化預（yù）處理，根據具體水質參數和目的，濃水再濃縮技術在（zài）進水限製、處理效果、運行成本、投資成本上均有所不同。
1、電滲析
電滲析可以（yǐ）說是一種除鹽技術，因為濃水含有一定量的鹽分，而組成這些（xiē）鹽的陰、陽離（lí）子在直流電場（chǎng）的作（zuò）用下（xià）會分（fèn）別（bié）向相反方向的電（diàn）極移動。電滲（shèn）析適合電鍍之類的行業，對進水要求比較高，需要直流電。
電解析除鹽原理：電滲析（ED）是在直流電場作用下，利（lì）用荷電離子膜的（de）反（fǎn）離子遷移原理從水溶液和其他不帶電組分中分離（lí）帶電離子的膜過程（chéng），是一個以電（diàn）位差為推動力的膜分離過程。在電滲析器內設置（zhì）多組交替排列（liè）的陰、陽離子交換膜，在直流電場作用下，陽（yáng）離子穿（chuān）過陽膜向（xiàng）負極方向運動；陰離子穿過陰膜向正極方向運動。這樣就形成了去除水中離子的淡（dàn）水室和濃縮離子的濃水室，將濃水排放，得到的（de）淡水即為去鹽水。

2、特種膜（mó）
特（tè）種膜能對RO濃水中的有機物（wù）、鹽度和水進行較為徹底的分離，透過液水質（zhì）較好，其（qí）COD和鹽度（dù）的去除率均可達到90%以上。因（yīn）此，其滲透液可以直接排放或者進入生化（huà）處理工藝進一步處理，濃縮液則可通過MVR做（zuò）蒸（zhēng）發結晶進行零排放處（chù）理。
特（tè）種膜處理技術（shù）原理（lǐ）：濃水經過適當的預處理後泵入（rù）特種膜（mó）單元，由於特種膜最高可以高（gāo）壓條件下操作，因而降低了特（tè）種膜對其他膜（mó）工藝濃水（shuǐ）的透過液回收率的限製，濃縮倍數增加。其產水回收率的增加導致了濃水的減少，因此也（yě）降（jiàng）低了後續RO濃水處理工藝的規模（mó）和運行費用。

3、超頻振動膜
超頻振動膜的原理就（jiù）和搖篩子一樣。利用振動機振動膜桶，使得整個處理過程中膜（mó）都是振動狀態，再利用（yòng）剪切力讓水中雜質難以附著在膜表麵（miàn）。因此其膜的壽命（mìng）更（gèng）長，進水（shuǐ）水質更寬（kuān）裕，能處理很多傳統固定RO膜處理不了（le）的水。
總的來說，超頻振動膜對進水水質（zhì）要求比較低，膜（mó）壽命長，最關鍵的是運行成本基本就是電費，一個超頻振（zhèn）動（dòng）膜組件係統隻需要大約7.35kw的振動動力電動機和3.65kw的料液泵。

說到底，RO濃水再濃縮（suō）技術的本質就是為了減少MVR蒸（zhēng）發處理的水量，從而達到節約零排放成本的目的。
4、濃（nóng）水濃縮結晶技術
1、膜蒸餾
利用膜蒸餾（MD）處理反滲透濃（nóng）水（shuǐ），可實現反滲透濃水的近“零排（pái）放”。膜蒸餾是傳統（tǒng）蒸餾工（gōng）藝與膜分離技（jì）術相組合的一種新型（xíng）膜分離過程。
相對其（qí）它分離過程，膜蒸餾操作溫度和壓力低，可以在較低的溫度下（xià）實現蒸餾過（guò）程，如（rú）利用（yòng）太陽能、地熱（rè）、溫泉、工（gōng）廠預熱和溫熱的工業廢水等廉（lián）價（jià）能源；最重要的是，其對（duì）無機鹽、大分子等不揮發組分具有100%的理論截留率，可用來處理高濃度廢水。

值得一提的是，采用膜蒸餾法直接處理反滲透濃水，易導致（zhì）膜（mó）汙染，最終導致產水通量下降。因此，膜蒸餾技術常與（yǔ）其他技術整合應用。比如（rú），某水友將反滲透濃水經阻垢預處理後，再用膜（mó）蒸餾發濃縮處理，可將產水電導率保持在5uS/cm以下，並且（qiě）有效延（yán）緩產水通量下降。再比如，某水友采用膜蒸餾技術和結（jié）晶器處理（lǐ）反滲透濃水，總回收率可達95%。
三種膜蒸餾過（guò）程比較：
目前已（yǐ）經（jīng）發展出四（sì）種不同（tóng）的膜（mó）蒸餾操作方（fāng）式，包括直（zhí）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）。

相關研究表明，在采用PVDF中空纖維疏水微孔膜進（jìn）行（háng）的三種MD過程的（de）脫鹽實驗中，VMD過程（chéng）滲透通量最（zuì）高，達21.8L（m2·h），DCMD次之、SGMD最小。
三（sān）種MD過（guò）程的滲透通量均隨料液溫度的升高而增大，隨（suí）料液濃度的增加而降低；隨著料液流速的增（zēng）加，VMD和（hé）SGMD滲透量無顯著變化，而（ér）DCMD過程略有增加；VMD和SGMD過程的滲透量分別隨冷側氣體（tǐ）流速（sù）和（hé）真空度的增加（jiā）而增加，DCMD滲透量不隨冷卻水（shuǐ）流速的增（zēng）加而改變。
三種MD過程的脫鹽率均不隨各操（cāo）作條件的改變而改變，脫鹽率（lǜ）近100%。
2、強化蒸發
實際操作中，蒸發（fā）的形式多種多樣，比如單效蒸發、多效蒸發（fā），還有最近常用的熱泵蒸發。該技術類（lèi）型主要包括多效蒸發、多級閃蒸（MSF）、蒸汽熱力再壓縮（TVR）以及（jí）蒸汽機械再壓縮（MVR）等。
1、多效蒸發
多效（xiào）蒸（zhēng）發（MEE）是多個蒸發器串聯（lián）運行，每一階段產（chǎn）生的（de）蒸汽用做後一蒸發器的加熱蒸（zhēng）汽使用。但其相對多（duō）級閃蒸，結垢較為嚴重。

2、多（duō）級閃蒸
多級閃蒸（MSF）是將熱鹽水引（yǐn）入閃蒸室（shì）後過熱而急（jí）速的部分氣化，從而使熱鹽水自身（shēn）的溫度降低，所產生的蒸汽冷凝後即為所需的除鹽水。
多級閃（shǎn）蒸法不僅用（yòng）於海水淡化，而且（qiě）已廣泛用於火力發（fā）電廠、石油化工廠的鍋爐供水（shuǐ）、工業廢水和礦井苦鹹（xián）水的處理與（yǔ）回收（shōu），以及印染工業、造紙工業廢堿液的回收。

3、熱力蒸汽在壓（yā）縮
熱力蒸汽再壓縮（TVR）是將（jiāng）沸騰室的蒸汽壓縮到加（jiā）熱室（shì）上，能力被加到蒸氣上，使蒸汽能夠用於再加熱（rè）。

4、機械蒸汽（qì）再壓縮
機械蒸汽再壓縮（MVR）是在TVR的基礎上，二次蒸（zhēng）汽通過壓縮機的絕熱壓縮作用，提高了壓（yā）力和（hé）飽和溫度，再把壓縮後的蒸汽引入到蒸（zhēng）發器管外加熱物料，整個係統的輸（shū）入功（gōng）隻有壓縮機的電功，節能效果顯著。

綜（zōng）上所述，雖然（rán）這些強化蒸發技術實現濃水的近零排放，但相對來說投資大、處理成（chéng）本（běn）高。

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