所谓零排放,是指无任何废液排除工厂,将液体浓缩液转化成易于处置的固体。
01、膜蒸馏
利用膜蒸馏(MD)处理反渗透浓水,可实现反渗透浓水的近“零排放”。
膜蒸馏是传统蒸馏工艺与膜分离技术相组合的一种新型膜分离过程。
相对其它分离过程,膜蒸馏操作温度和压力低,可以在较低的温度下实现蒸馏过程,如利用太阳能、地热、温泉、工厂预热和温热的工业废水等廉价能源;最重要的是,其对无机盐、大分子等不挥发组分具有100%的理论截留率,可用来处理高浓度废水。
值得一提的是,采用膜蒸馏法直接处理反渗透浓水,易导致膜污染,最终导致产水通量下降。因此,膜蒸馏技术常与其他技术整合应用。
比如,某水友将反渗透浓水经阻垢预处理后,再用膜蒸馏发浓缩处理,可将产水电导率保持在5uS/cm以下,并且有效延缓产水通量下降。
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%。
三种膜蒸馏过程比较:
目前已经发展出四种不同的膜蒸馏操作方式,包括直接接触式膜蒸馏(DCMD),气隙式膜蒸馏(AGMD),气流吹扫式膜蒸馏(SGMD)和真空式膜蒸馏(VMD)。
相关研究表明,在采用PVDF中空纤维疏水微孔膜进行的三种MD过程的脱盐实验中,VMD过程渗透通量最高,达21.8L(m2·h),DCMD次之、SGMD最小。
三种MD过程的渗透通量均随料液温度的升高而增大,随料液浓度的增加而降低;随着料液流速的增加,VMD和SGMD渗透量无显著变化,而DCMD过程略有增加;VMD和SGMD过程的渗透量分别随冷侧气体流速和真空度的增加而增加,DCMD渗透量不随冷却水流速的增加而改变。
三种MD过程的脱盐率均不随各操作条件的改变而改变,脱盐率近100%。
02、强化蒸发
实际操作中,蒸发的形式多种多样,比如单效蒸发、多效蒸发,还有最近常用的热泵蒸发。
该技术类型主要包括多效蒸发、多级闪蒸(MSF)、蒸汽热力再压缩(TVR)以及蒸汽机械再压缩(MVR)等。
多效蒸发
多效蒸发(MEE)是多个蒸发器串联运行,每一阶段产生的蒸汽用做后一蒸发器的加热蒸汽使用。但其相对多级闪蒸,结垢较为严重。
多级闪蒸
多级闪蒸(MSF)是将热盐水引入闪蒸室后过热而急速的部分气化,从而使热盐水自身的温度降低,所产生的蒸汽冷凝后即为所需的除盐水。
多级闪蒸法不仅用于海水淡化,而且已广泛用于火力发电厂、石油化工厂的锅炉供水、工业废水和矿井苦咸水的处理与回收,以及印染工业、造纸工业废碱液的回收。
热力蒸汽在压缩
热力蒸汽再压缩(TVR)是将沸腾室的蒸汽压缩到加热室上,能力被加到蒸气上,使蒸汽能够用于再加热。
机械蒸汽再压缩
机械蒸汽再压缩(MVR)是在TVR的基础上,二次蒸汽通过压缩机的绝热压缩作用,提高了压力和饱和温度,再把压缩后的蒸汽引入到蒸发器管外加热物料,整个系统的输入功只有压缩机的电功,节能效果显著。
综上所述,虽然这些强化蒸发技术实现浓水的近零排放,但相对来说投资大、处理成本高。
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