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废水处理零排放中常用四种核心工艺介绍

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2019/4/11     浏览次数:    

1.RCC技术

RCC的核心技术为“机械蒸汽再压缩循环蒸发技术”、“晶种法技术”、“混合盐结晶技术”。

1 机械蒸汽再压缩循环蒸发技术

1.1 基本原理

  所谓的机械蒸汽再压缩循环蒸发技术,是根据物理学的原理,等量的物质,从液态转变为气态的过程中,需要吸收定量的热能。当物质再由气态转为液态?#20445;?#20250;放出等量的热能。根据这种原理,用这种蒸发器处理废水?#20445;?#33976;发废水所需的热能,再蒸汽冷凝和冷凝水冷?#35789;?#37322;放热能所提供。在运作过程中,没有潜热的流失。运作过程中所消耗?#27169;?#20165;是驱动蒸发器内废水、蒸汽、和冷凝水循环和流动的水泵、蒸汽泵和控制系统所消耗的电能。为了抵抗废水对蒸发器的腐蚀,保证设备的使用寿命蒸发器的主体和内部的换热管,通常用高级钛合金制造

 

2、HERO技术

HERO是High Efficiency Reverse Osmosis的简称。HERO工艺的预处理步骤要根据水化学和现场的专门设计规范来定制的。有一个步骤是不变?#27169;?#36825;就是RO是在高pH条件下运行的。为了使RO能在高pH条件下运行,所有会引起膜结垢的硬度?#25512;?#23427;阳离子成分必须除去。悬浮固体物应?#25269;两?#36817;零以避免膜的堵塞,二氧化碳要除到一定程度以减少水的缓冲性。硅在高pH条件下是可以高度溶解?#27169;?#25152;以?#25442;?#38480;制RO的回收率。理论?#32420;擔?#32463;过预处理后,回收的比例?#25442;?#21463;到浓液渗透压的限制。此工艺可实现95%的回收率。而在大多数电子超纯水的应用上,回收率会更高。

特点主要是:1.运行稳定;2.运行成本低(一般?#21364;?#32479;的RO要低15%-20%;3.投资费用低(一般?#21364;?#32479;?#27169;遙?#35201;低30%);4.更低的占地空间;5.适用于高纯水的制备以及废水处理。6无需复杂的清洗工艺,无需添加阻垢剂。

三个主要工艺步骤:1 硬度和悬浮固体物的除去;2 二氧化碳的去除;3 在高 pH条件下进行RO处理。

  通过软化去处水中的硬度,?#32531;?#20877;通过脱气去处水中的二氧化碳,再加碱将RO进水的PH调到8.5以上。在这种模式下运行,RO的回收?#37322;?#24120;能够突破极限达到90%以上。

  主要工艺以及控制指标为:

  (1)硬度得到去除:离子?#25442;?#21435;除硬度,控制出水指标为小于0.1ppm(100ppb).

  (2)去除二氧化碳:二氧化碳小于10ppm。

  (3)PH调整:反渗透给水加碱提高PH值,浓水侧最大不超过11,根据RO回收率,给水PH值在10.0~10.5。产品水PH将达到9.3~9.8。

  (4)反渗透:反渗透设计产水通量在25~30GFD(gallon/ft2/day),可以用低压苦咸水膜,标准苦咸水膜,海水膜。根据给水的水质条件,水回收率可以达到90~98%。典型在95%。

HERO的特点和优势:

  (1)在HERO工艺条件下,高PH运行也是膜供应商接受的。给水是排污水或含盐量较高?#20445;?#21487;以达到的水回收率90%或更高,同时减少清洗频率。这是因为:高PH条件下,细菌难以繁?#24120;?#19981;易产生潜在?#32435;?#29289;膜。高PH条件下,膜所带负电荷密度更高,对负电荷阴离子,微粒,特别是带负电荷微粒更高去除率。 RO处于连续清洗模式。对于高硅水质,在高PH条件下硅是溶解态(离子态),可以到达高回收率。

  (2)两级反渗透运行在高PH条件下,离子去除率可以达到:硼>99.4%,硅>99.97%,有机物(TOC)>99%。

 

3、特种RO膜浓水再浓缩零排放工艺

1 特种RO膜结构及工作方式

  该特种膜主要由过?#22235;?#29255;、导流盘、中心拉杆、高压容器、两端法兰、各种密封件及联接螺栓等组成。过?#22235;?#29255;和导流盘交替叠放,中心拉杆串成膜芯置入高压容器后两端法兰进行固定,再用拉杆结合形成。

  原水通过膜芯与高压容器的间隙到达膜元件底部,均匀布流进入导流盘,在导流盘表面以雷达扫描方式流动,从投币式切口进入下一组导流盘和膜片,在整个膜柱内呈涡流状流动,产水通过中心管排出膜元件。

2 特种RO膜特点和优势

(1)最低程度的膜结垢和污染现象

  采用开放式宽流?#20848;?#29420;特的水力学设计,具有更宽的流体通道,更优异的流体湍流效果(雷诺准数>2500,膜片自清洗效果更好),导流盘专利结构设计,涡流式流动状态,最大程度上减少?#22235;?#34920;面结垢、污染及浓差极化现象的产生。

(2)膜使用寿命长

RO特种膜采用了新?#36879;?#24615;膜片,更适用于废水膜分离。膜片抗压力能力更强,最高可以达到160bar。且该组件能够有效避免膜的结垢,膜污染减轻,使反渗透膜的寿命延长。SUPER RO特种膜的特殊结构使膜组易于清洗,清洗后通量恢复性非常好,从而延长?#22235;?#29255;寿命。在高浓度废水处理中,膜寿命可长达3年。

(3)组件易于维护

  采用标准化设计,组件易于拆卸维护,可以轻松检查维护任?#25105;?#29255;过?#22235;?#29255;及其它单元,维修简单这是其它形式膜组件所无法达到的。

(4)过?#22235;?#29255;更?#29615;?#29992;低

  内部任何单个单元均允许单独更换。当过?#22235;?#29255;需更换时可进行单个更换,这最大程度减少了换膜成本,?#26412;?#24335;膜出?#26893;?#19969;、?#26893;?#27844;漏等质量问题或需更换新膜时只能整个膜组件更换。

(5)出水水质好

  对各项污染物都具有极高的去除率,出水水质好。

(6)出水稳定,受外界因素影响小

  由于影响膜系统截留?#23454;?#22240;素较少,所以系统出水水质很稳定,不受可生化性、碳氮比等因素的影响,对于处理不宜采用生化处理的工业废水有着很大的优势。

(7)运行灵活

  操作灵活,可以连续运行,?#37096;?#38388;歇运行,还可以调整系统的串并联方式,?#35789;?#24212;水质水量的要求。

3 特种RO膜处理膜工艺浓水的方法

  膜工艺浓水经过?#23454;?#30340;预处理后泵入RO特种膜单元,由于RO特种膜最高可以高?#22266;?#20214;下操作,因而降低了 RO特种膜对传统膜工艺浓水的透过液回收?#23454;?#38480;制,浓缩倍数增加,浓缩液的电导率可以提高到100000-120000μs/cm。由于产水回收?#23454;?#22686;加导致了浓水体积的减少,因此?#27493;?#20302;了后续膜浓缩液处理工艺的规模和运行费用。

RO特种膜对膜工艺浓水中有机物、盐度和水的分离较彻底,透过液水?#24335;?#22909;,COD和盐度的去除率均可达到90%以上,因而透过液可以直接排放或者进入生化处理工艺进一步处理,RO特种膜的浓缩液则进入MVR蒸发系统做蒸发结晶零排放处理。

MVR是机械压缩式蒸发技术,它最大限度的利用二次蒸汽中的蒸发潜?#21462;?#20511;助MVR泵的作用,只需要输入较少的能量便可将低品位的蒸汽压缩?#20004;?#39640;饱和温度的高品味蒸汽,使得蒸汽能够被循?#32933;?#29992;。这会比多效蒸发器节省大量能源。使用蒸发过程中产生的二次蒸汽进行压缩,提高温度后再返回用作蒸发热源,可极大减少蒸汽消耗量。通过MVR处理后,浓缩液中的绝大部分水进入冷凝液中,大量盐分和有机物析出成为?#24615;?#20174;而完成高浓度的各类污染物与水相的彻底分离。

  从原理上讲“RO特种膜技术+MVR蒸发”组合工艺对传统膜工艺废水的有机污染物和盐度具有非常理想的去除效果,绝大部分污染物和盐度最终进入MVR蒸发单元的?#24615;?#20013;,因此 RO特种膜的透过液和MVR蒸发单元的冷凝液水质很好,可以直接回用或者经过简单?#32435;?#24230;处理后回用。


 

4、电渗析

 

 

1. 电渗析原理

  在外加直流电场作用下,利用离子?#25442;?#33180;的透过性(即阳膜只允许阳离子透过,阴膜只允许阴离子透过),使水中的阴、阳离子作定向迁移,从而达到水中的离子与水分离的一种物理化学过程。

  原理是:在阴极与阳极之间,放置着若干交替排列的阳膜与阴膜,让水通过两膜及两膜与两极之间所形成的隔室,在两端电极接通直通电源后,水中阴、阳离子分别向阳极、阴极?#36739;?#36801;移,由于阳膜、阴膜的选择透过性,就形成了交替排列的离子浓度减少的淡?#28082;?#31163;子浓度增加的浓室。与此同?#20445;?#22312;两电极上也发生着氧化还原反应,即电极反应,其结果是使阴极室因溶液呈碱性而结垢,阳极室因溶液呈酸性而腐蚀。因此,在电渗析过程中,电能的消耗主要用?#32431;?#26381;电流通过溶液、膜时所受到的阻力及电极反应。


1.1 电渗析器的构造

  电渗析器由膜?#36873;?#26497;区和压紧装置三部分构成。
  (1)膜块:是由相当数量膜对组装而成。
  膜对:是由一张阳离子?#25442;?#33180;,一张隔板甲(或乙);一张阴膜,一张隔板乙(或甲)组成。
  离子?#25442;?#33180;:是电渗析器关键部件,其性能影响电渗析器的离子迁移效率、能耗、抗污染能力和使用期限?#21462;?#20854;中膜的分类:按膜结构分为:异相膜、均相膜和半均相膜;按膜上活性基团不同分为:阳膜、阴膜和特种膜;按膜材料不同分为:有机膜和无机膜。

  隔板:分浓、淡水隔板,交替放阴阳膜之间,使阴膜和阳膜之间保持一定间隔,隔板平面水流,垂?#22791;?#26495;平面电流。隔板厚离0.9毫米。
  (2)极区包括电极、极框和导水板。
  电极?#20309;?#36830;接电源所用。
  极框:放置电极和膜之间,膜帖到电极上去,起支撑作用。
  (3)压紧装置:是用来压紧电渗析器,使膜?#36873;?#30005;极等部件形成一个整体,不致漏水。

1.2、组装方式:

  电渗析器组装是用“级”和“段”来表示,一对电极之间膜堆称为“一级”。水流同向每一个膜称为“一段”。增加段数就等于增加脱盐流程,也就是提高脱盐效率,增加膜对数,可提高水处理量。

  电渗析器组装方式可淡水产量和出水水质不同要求而调整,一般有以下几种组装形式:一级一段;一级多段;多?#25105;?#27573;;多级多段。

2 应用案例

2.1 电渗析在反渗透浓水回用中的应用

  随着膜技术的快速发展,反渗透得到越来越广泛的应用,但是反渗透制纯水生产过程中会产生大量的浓水,如果浓水得不到妥善处理而直接排放,必?#25442;?#36896;成资源浪费及环境污染。我公司采用电渗析工艺对反渗透浓水进行回收再利用,取得了良好的经济效益和社会效益。


本系统工艺主要采用原反渗透浓水进入倒极电驱动膜分离器系统+二级反渗透+EDI系统。回用水降到电导率1000μS/cm后,进入反渗透系?#24120;?#36798;到电导率5μS/cm以内,反渗透产出淡水进入EDI系?#24120;?#21453;渗透产出浓水进入倒极电渗析系统。电渗析产出的浓水进入浓缩水箱。EDI产出浓水进入二级反渗透系?#24120;珽DI产出淡水达到15MΩ,进入产水罐。采用本工艺,既为企?#21040;?#20915;了电厂锅炉?#22434;?#29992;水,又可使企业废水达到零排放。

2.2 电渗析技术在高盐高COD污水中的应用

在医药中间体及化工厂生产过程中产出大量含有机物的高盐污水,该污水由于含盐量太高,很难进行生化处理达到排放或回用标准。

 使用电渗析可以使盐分下?#25269;量?#29983;化标准,淡水进入生化。电渗析产出的含盐污水经过电渗析浓缩至12%-15%以上,进入蒸发或MVR系?#24120;?#26368;终达到零排放的目?#27169;?#26082;为企?#21040;?#20915;了高盐废水排放难题,又可以使水资源得到回收利用,节约了资源,提高了企业的经济效益。

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