废水零排放浓水预处理与浓缩结晶常用处理技术详解

废水零排放浓水预处理与浓缩结晶常用处理技术详解

1.什么是零排放？

废水零排放是指工业废水回用后，该部分的含盐量和污染物高度浓缩成废水，废水全部（99%以上）回收再利用，工厂无任何废液排放。 水中的盐类和污染物被浓缩并以固体形式结晶，从工厂排放到垃圾处理厂进行填埋或回收作为有用的化工原料。

正常的零排放路径是浓水预处理（分为终端处理和再浓缩技术，根据工艺选择技术和顺序）→浓缩和结晶。 本文将详细介绍这两步常用的处理技术。 ！

2.浓水预处理-终端处理技术

1.高级氧化技术

高级氧化法是利用强氧化性羟基自由基（·OH）氧化分解水中有机污染物的方法。 能快速、无选择性、完全氧化多种有机和无机污染物。

高级氧化方法包括芬顿氧化、臭氧催化氧化、光催化氧化和电化学氧化等技术。

1）芬顿氧化

其中芬顿氧化法是利用H2O2和Fe2+在酸性pH条件下生成·OH。 操作简单，响应速度快，处理效果好。 有些设计院在要求零排放时会采用强氧化，然后进入污水处理系统。

某印染企业反渗透浓水COD、氨氮分别为253、32mg/L，电导率为1270μS/cm。 采用“芬顿+气浮”工艺处理。 出水COD和氨氮分别为70和7mg/L。 单位浓盐水处理费仅为1.32元/立方米。

某炼油厂反渗透浓水经芬顿氧化法处理，COD由100mg/L下降至50mg/L左右，满足排放标准。

2）臭氧氧化+光催化

相关实践表明，臭氧氧化与光催化联合使用，可提高DOC去除率30%。 设置混凝预处理，以达到更高的去除率。

3）电化学氧化

电化学氧化技术对于处理反渗透浓水非常有效。 一方面，高电导率浓水可以降低能耗，高含量的氯可以作为强氧化剂去除有机物。 另一方面，电化学氧化可以去除COD和氨氮。 此外，对一些新出现的污染物也有良好的去除效果。

2. 混凝/吸附法

主要目标是去除DOC（溶解有机碳，一般指分析过程中能通过孔径为0.45微米的滤膜且不因蒸发而损失的有机碳，代表溶解有机碳的总量）水体中的物质）。 由于水的性质不同，混凝对DOC的去除率很低。 吸附法采用活性炭，比混凝法吸附效果更好，而且成本也不是很高。 当活性炭用量为5g/L时，DOC去除率可达91%。

3、浓水预处理-再浓缩技术

浓缩水再浓缩可能需要在膜处理之前进行软化预处理。 根据具体水质参数和用途的不同，浓水再浓缩技术的进水限制、处理效果、运行成本、投资成本等都有不同。

1. 电渗析

电渗析可以说是一种海水淡化技术，因为浓水中含有一定量的盐，组成这些盐的阴离子和阳离子在直流电场的作用下会向相反方向移动到电极上。 电渗析适用于电镀等对进水要求比较高、需要直流电的行业。

电解脱盐原理：电渗析（ED）是利用带电离子膜的反离子迁移原理，在直流电场作用下，将带电离子与水溶液及其他不带电成分分离的膜过程。 这是一种基于电位差的膜过程。 膜分离过程的驱动力。 电渗析器内交替排列多组阴、阳离子交换膜。 在直流电场的作用下，阳离子穿过阳极膜向负极移动； 阴离子穿过阴离子膜向正极移动。 这样就形成了用于去除水中离子的淡水室和用于浓缩离子的浓水室。 浓缩水排出，得到的淡水即为除盐水。

2、特种膜

特殊膜可以将RO浓水中的有机物、盐分和水完全分离。 产水水质良好，COD、盐分去除率可达90%以上。 因此，渗透液可直接排放或进入生化处理工艺进一步处理，而浓缩液可通过MVR蒸发结晶，实现零排放处理。

特种膜处理技术原理：浓水经过适当的预处理后，泵入特种膜装置。 由于特种膜可以在高压条件下运行，因此减少了特种膜对其他膜工艺浓水渗透回收率的限制。 集中系数增加。 产品水回收率的提高导致浓水的减少，从而也降低了后续RO浓水处理工艺的规模和运行成本。

3、超频振膜

超频振动膜的原理与振动筛相同。 利用振动机振动膜筒，使膜在整个处理过程中处于振动状态，利用剪切力使水中的杂质不易粘附在膜表面。 因此，膜的寿命更长，进水水质更优厚，可以处理大量传统固定式RO膜无法处理的水。

一般来说，超频振动膜对进水水质要求较低，膜寿命较长。 最重要的是，运营成本基本都是电费。 一套超频振动膜组件系统仅需要约7.35kw振动动力电机和3.65kw材料。 液体泵。

归根结底，RO浓水再浓缩技术的本质是减少MVR蒸发的处理水量，从而达到节省零排放成本的目的。

4、浓水浓缩及结晶技术

1. 膜蒸馏

采用膜蒸馏（MD）处理反渗透浓水，可以实现反渗透浓水近乎“零排放”。 膜蒸馏是传统蒸馏工艺与膜分离技术相结合的一种新型膜分离工艺。

与其他分离过程相比，膜蒸馏在低温、低压下操作，可以在较低温度下实现蒸馏过程，例如利用太阳能、地热能、温泉、工厂预热、温热工业废水等廉价能源； 最重要的是，它对无机盐、大分子等非挥发性成分的理论截留率为100%，可用于处理高浓度废水。

值得一提的是，采用膜蒸馏直接处理反渗透浓水很容易导致膜污染，最终导致产水通量下降。 因此，膜蒸馏技术常常与其他技术相结合。 例如，某爱水者将反渗透浓缩水进行阻垢预处理，然后采用膜蒸馏进行浓缩。 这样可以使产水电导率保持在5uS/cm以下，有效延缓产水通量的下降。 再比如，某水友采用膜蒸馏技术和结晶器处理反渗透浓水，总回收率可达95%。

三种膜蒸馏工艺对比：

已开发出四种不同的膜蒸馏操作方法，包括直接接触膜蒸馏（DCMD）、气隙膜蒸馏（AGMD）、气流吹扫膜蒸馏（SGMD）和真空膜蒸馏（VMD）。

相关研究表明，在采用PVDF中空纤维疏水微孔膜的三种MD工艺的海水淡化实验中，VMD工艺的渗透通量最高，达到21.8L（m2·h），其次是DCMD，SGMD最小。

三种MD工艺的渗透通量均随料液温度的升高而增大，随料液浓度的升高而降低； 随着料液流量的增加，VMD和SGMD渗透率没有明显变化，而DCMD过程略有增加； VMD和SGMD工艺的渗透量分别随着冷侧气体流量和真空度的增加而增加，而DCMD工艺的渗透量不随冷却水流量的增加而变化。

三种MD工艺的脱盐率不随操作条件的变化而变化，脱盐率接近100%。

2、加强蒸发

在实际操作中，蒸发的形式有多种，如单效蒸发、多效蒸发以及最近常用的热泵蒸发等。 该技术类型主要包括多效蒸发、多级闪蒸（MSF）、蒸汽热再压缩（TVR）和蒸汽机械再压缩（MVR）。

1）多效蒸发

多效蒸发（MEE）是多个蒸发器串联运行的系统，每级产生的蒸汽用作后续蒸发器的加热蒸汽。 但与多级闪蒸相比，结垢更为严重。

2）多级闪蒸

多级闪蒸（MSF）将热盐水引入闪蒸室，然后使其过热并迅速部分汽化，从而降低热盐水本身的温度。 产生的蒸汽被冷凝成为所需的脱盐水。

多级闪蒸法不仅用于海水淡化，还广泛应用于火电厂、石化厂锅炉补给水、工业废水、矿山苦咸水的处理和回收以及回用。印染行业、造纸行业废碱液的处理。 。

3）热蒸汽再压缩

热蒸汽再压缩 (TVR) 将沸腾室中的蒸汽压缩到加热室。 增加蒸汽容量，以便蒸汽可用于再加热。

4) 机械蒸汽再压缩

机械蒸汽再压缩 (MVR) 基于 TVR。 二次蒸汽通过压缩机绝热压缩提高压力和饱和温度，然后将压缩蒸汽引入蒸发器管外对物料进行加热。 整个系统的输入功仅为压缩机的电功率，节能效果显着。

综上所述，这些强化蒸发技术虽然实现了浓水近乎零排放，但投资较大，处理成本较高。