解密廢水零排放

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1、什（shí）麽是零排放？
廢水（shuǐ）“零排放”是指工業廢（fèi）水經過重（chóng）複使用後，將這部（bù）分含鹽量（liàng）和汙染物高濃縮成廢水全部(99%以上（shàng）)回收再利用，無任何廢液排出工廠。水中（zhōng）的鹽類和汙染物經過濃縮結晶以固體形式排出廠送垃圾處（chù）理廠（chǎng）填埋或（huò）將其回收作為有（yǒu）用的化工原料。
正常的零排放途徑（jìng）為濃水預處理（分末端處理與（yǔ）再濃縮技術，根據工藝來選擇技術及順序）→濃縮結晶這兩（liǎng）個步驟來操作的，本文將詳細介紹這兩個步驟常用的處理技術（shù）！
2、濃水預處理（lǐ）－末端處理技（jì）術
1、高級氧化技術
高級氧化法（fǎ）是利用強氧化（huà）性的羥基自由基（jī）(·OH)氧化分解水中有機汙染物的（de）方法，可以快速（sù）、無選擇性、徹（chè）底氧化各種有機與無機汙染物。
高級氧化法包括如芬頓（dùn）氧化、臭氧催化氧化、光（guāng）催化氧化（huà）和電化學氧化等技術。
1、芬頓氧化
其（qí）中，芬頓氧化法利用H2O2和Fe2+在酸（suān）性pH條件下生成·OH。操（cāo）作簡（jiǎn）單、反應速度快、處理效（xiào）果好。一些設計院（yuàn），在要（yào）求零排放的時候會采用芬頓強氧化，然後再（zài）進入汙水處理係統。
某印染企業反滲透濃水的COD、氨氮分別為253、32mg/L，電（diàn）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，單位濃鹽水處理費（fèi）僅為1.32元/m3。
某煉油企業反滲透（tòu）濃水采（cǎi）用芬頓氧化法處理，COD從100mg/L下降到（dào）50mg/L左右，實（shí）現達標排放的要求。

2、臭氧氧化＋光催化（huà）
相關（guān）實踐表明，臭氧氧化與光催化聯（lián）合使用，可使DOC的去除率提高30%。設置（zhì）混（hún）凝前處（chù）理，去除率更高。

3、電化學氧化
電化學氧化技術對（duì）處理反滲透濃水很有效，一方（fāng）麵高（gāo）電導率的濃水可以降低能耗，高（gāo）含量的氯可作為強氧化劑去除有機物，另一方麵，電化（huà）學氧化除了能去除COD和氨（ān）氮外，還對一些新興汙染物具有（yǒu）較好的去除效果。

2、混凝/吸附法
主要目標是去除DOC（溶解（jiě）有機碳，一般是指能通過孔徑為0.45微米濾膜、並在分析過程中未蒸發失去的有（yǒu）機碳，
代表了水體中溶解有機物質的總和
）。
由於水性質不同，混凝（níng）對DOC的去除率很低。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（chú）率可達到91%。
3、濃水預處理－再濃縮技術
濃水再（zài）濃縮在膜處理之前可能需要軟化預處理，根（gēn）據具體水（shuǐ）質參（cān）數和目的，濃水再濃縮技術在進水限製、處理效果、運行成本、投資成本上均有所（suǒ）不同。
1、電滲析
電滲（shèn）析可（kě）以說是一種除鹽技術，因（yīn）為濃水（shuǐ）含有（yǒu）一（yī）定量的（de）鹽分，而組成這些鹽（yán）的陰、陽離子在直流電場的作用下會分別（bié）向（xiàng）相反方向的電極移動。電滲析適合電鍍（dù）之類的行業，對進（jìn）水要求（qiú）比較高，需要直流電。
電（diàn）解（jiě）析除鹽原理：電滲（shèn）析（ED）是（shì）在直流電場作用下，利用（yòng）荷電離子膜的反離子遷移原理從水溶液和其他（tā）不帶電組分中分離帶電離子的膜過程，是一個（gè）以電位差為推動力（lì）的膜分離過程。在電滲析器（qì）內設置多組交替排列（liè）的陰、陽離子交換膜，在直流電場作用下（xià），陽離子穿（chuān）過陽膜向負極方向運動；陰離子穿（chuān）過陰（yīn）膜向（xiàng）正極方向運動。這樣就形成了去除水中離（lí）子的（de）淡水室（shì）和濃（nóng）縮離子的濃水室（shì），將濃水排放（fàng），得（dé）到（dào）的淡水即（jí）為去（qù）鹽水。

2、特種膜
特種膜能對（duì）RO濃水中的（de）有機物、鹽度和水進行較為徹底（dǐ）的分離，透過液水質較好，其COD和鹽度的去（qù）除率均可達到90%以上。因此，其滲透液可以直接排（pái）放或者（zhě）進入生化處理工藝進一步處理，濃縮液則可通過MVR做（zuò）蒸發結晶進行（háng）零排放處理（lǐ）。
特種膜處理技術原理：濃水經過適當的（de）預處理（lǐ）後泵（bèng）入特種（zhǒng）膜單元，由於特種膜最（zuì）高可以高壓條件下操作，因而降低了（le）特種膜對其他膜工藝濃（nóng）水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（jiā）導致了濃水的減少，因此也降低（dī）了後續RO濃水處理工藝的規模（mó）和運行費用。

3、超頻振（zhèn）動膜
超頻振動（dòng）膜的原理就和搖篩子一樣。利（lì）用振動機振動膜桶，使得（dé）整個（gè）處理過程中膜都是（shì）振動狀態，再利用剪切力（lì）讓水中（zhōng）雜質（zhì）難以附著在膜（mó）表麵。因此其膜的（de）壽命更長，進水水質更寬裕，能處理很多傳統固定RO膜處理不了的水。
總的來說，超頻振動膜對進水水質要求比較低，膜壽命（mìng）長，最關鍵的是運行成（chéng）本基本就是電費，一個超頻振動膜組件係統隻（zhī）需要大約（yuē）7.35kw的振動動力電動機和3.65kw的（de）料液泵。

說到底，RO濃水再濃縮技術的本質就是為了（le）減少MVR蒸發處理的水量，從而達到節約（yuē）零排（pái）放成本的目的。
4、濃水濃縮結晶技術（shù）
1、膜蒸餾
利用膜蒸（zhēng）餾（MD）處理反（fǎn）滲透濃水，可實現反滲透濃水的近“零排放”。膜蒸餾是傳統蒸餾工藝與膜（mó）分離技術相組合的一種（zhǒng）新型膜分離過程。
相對（duì）其它（tā）分離過程，膜蒸餾操作溫度和壓力（lì）低，可以在（zài）較低的溫度下實現蒸餾過程，如利用（yòng）太（tài）陽能、地熱、溫泉、工廠預熱和溫熱的工業（yè）廢（fèi）水等廉價能源；最重要的是，其對無機鹽、大分子（zǐ）等不揮發組分具有100%的（de）理論截（jié）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，易導致膜汙染，最終導致產水（shuǐ）通量下降。因此，膜蒸餾技術常（cháng）與其他技術整合應用（yòng）。比如，某水友將反滲透濃水經阻垢預處理後，再用膜蒸餾發濃縮處理，可將（jiāng）產水電導率保持在5uS/cm以（yǐ）下，並且有效延緩產水通量下降。再（zài）比如，某水友采用膜蒸餾技術和結晶器處理反滲透濃水，總回收（shōu）率可（kě）達95%。
三種（zhǒng）膜蒸餾過程比較：
目前已經發展（zhǎn）出四種不同的膜蒸餾操作方式，包括直接接觸式（shì）膜（mó）蒸餾（DCMD），氣隙式膜蒸餾（AGMD），氣（qì）流（liú）吹掃式膜蒸餾（SGMD）和（hé）真空式膜蒸餾（VMD）。

相（xiàng）關研究表明，在采用PVDF中空纖維疏水微孔膜進行（háng）的三種MD過程的脫鹽實驗（yàn）中，VMD過程滲透通量最高，達21.8L（m2·h），DCMD次之、SGMD最（zuì）小（xiǎo）。
三種MD過程的（de）滲（shèn）透通量均隨料（liào）液溫度的（de）升高而增大，隨料液濃度（dù）的增加而降低（dī）；隨著料液流速的增加，VMD和SGMD滲透量無顯著變（biàn）化，而DCMD過程略有（yǒu）增加；VMD和SGMD過（guò）程的滲透量分別隨（suí）冷側氣體流速和真空度的增加而增加，DCMD滲透量不隨冷卻水流速的增加而改變。
三種MD過程的脫（tuō）鹽率均不隨（suí）各操作（zuò）條件的改變而改變，脫鹽（yán）率近100%。
2、強化蒸發（fā）
實際操作中，蒸發的形式（shì）多種多樣，比如單效蒸發、多效蒸發，還（hái）有最近常用的熱泵蒸發。該技術類（lèi）型主要包括（kuò）多效蒸發、多級閃蒸（MSF）、蒸汽熱力再壓縮（TVR）以及蒸汽機械再壓縮（MVR）等。
1、多（duō）效（xiào）蒸發（fā）
多效蒸（zhēng）發（MEE）是多（duō）個蒸發器串聯運行，每一階段產生的蒸汽用做（zuò）後一蒸發器的（de）加熱蒸汽使用。但其相對多（duō）級閃（shǎn）蒸，結（jié）垢較（jiào）為嚴重。

2、多級閃蒸
多級閃（shǎn）蒸（zhēng）（MSF）是將熱（rè）鹽水引入閃蒸室後過熱而急速的部分氣化，從而使熱鹽水自身的溫度降低，所產生的蒸汽冷凝後即為所需的（de）除鹽水。
多級閃蒸法不僅用於海水淡化，而（ér）且已廣泛用（yòng）於火力發電廠、石油（yóu）化工廠的鍋爐供水、工（gōng）業（yè）廢水和礦井苦鹹水的處理與回收，以（yǐ）及印染工業、造紙工業廢堿液的（de）回收。

3、熱力蒸汽在壓縮
熱力蒸汽再壓縮（TVR）是將沸騰室（shì）的蒸汽壓縮到加熱室上（shàng），能力被加到蒸氣上，使蒸汽能夠用於再加熱。

4、機械蒸汽再壓縮
機械蒸汽再（zài）壓縮（MVR）是在TVR的基（jī）礎上，二次蒸（zhēng）汽通過壓縮機（jī）的絕熱壓縮作用（yòng），提高了壓（yā）力和（hé）飽和溫度，再（zài）把壓縮後的蒸汽引入到蒸發器管外加熱物（wù）料，整個係統的輸入功隻有壓縮機的電（diàn）功，節能效果顯著（zhe）。

綜上所述，雖然（rán）這些強化蒸發技（jì）術實現濃水的（de）近零排放，但相對來說（shuō）投資大、處理（lǐ）成本（běn）高。

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