解密廢水零排放

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1、什麽（me）是（shì）零排放？
廢水“零排放”是（shì）指工業（yè）廢（fèi）水經過重複使用後，將這部分含鹽量和汙染物（wù）高濃縮（suō）成廢水全部(99%以上)回收（shōu）再利用，無任（rèn）何廢液排出工（gōng）廠。水中的鹽類和汙（wū）染物經過濃縮結晶以固體形式排出廠送垃圾處理廠填埋或將其回收作為有用的化工（gōng）原料。
正常的零排放途徑為濃水預（yù）處理（分末端處理與再濃縮技術，根據工藝來選擇技術及順序）→濃縮結（jié）晶這兩個步驟來操作的，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－末端處理技術
1、高級氧化技術
高級氧化法是（shì）利用強氧化性的羥基自由基(·OH)氧化分解水中有機（jī）汙染物的方法，可（kě）以快速、無選擇（zé）性、徹底氧化各種有（yǒu）機與無（wú）機汙染（rǎn）物。
高級（jí）氧化法包（bāo）括如（rú）芬頓（dùn）氧化、臭氧催化氧化、光（guāng）催化氧化和電（diàn）化學氧化等技術。
1、芬頓（dùn）氧（yǎng）化（huà）
其中，芬頓氧化法利用H2O2和Fe2+在（zài）酸性pH條件下生成·OH。操作簡單（dān）、反應速（sù）度快（kuài）、處理效（xiào）果好。一些設計院，在要求零排放的時候（hòu）會采用芬頓強氧化，然後再進入汙（wū）水處理係統。
某印染企業反滲透濃水的COD、氨氮分（fèn）別為253、32mg/L，電導率為1270μS/cm，采用“芬頓（dùn）+氣（qì）浮”工藝處理，出水COD、氨（ān）氮分別為70、7mg/L，單位濃鹽（yán）水處理費僅為（wéi）1.32元/m3。
某煉油企業反滲透濃水采用芬（fēn）頓（dùn）氧化法處理，COD從100mg/L下降到（dào）50mg/L左右，實現（xiàn）達標（biāo）排（pái）放的要求。

2、臭氧氧化＋光催化
相關實踐（jiàn）表明，臭氧氧化與光催化聯合使用，可使DOC的去除率提（tí）高30%。設置混凝前（qián）處理，去除率更高。

3、電化學氧化
電化學氧化技術對處理（lǐ）反滲透濃水很有效，一方麵高電導率的濃（nóng）水可以降低（dī）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（huà）除了（le）能去除COD和氨氮外，還（hái）對（duì）一些（xiē）新（xīn）興汙染物具有較好的去除效（xiào）果。

2、混凝/吸附法
主（zhǔ）要目標是（shì）去除DOC（溶解有機碳，一般（bān）是指能通過孔（kǒng）徑為0.45微米濾（lǜ）膜、並在分析過程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，混凝對DOC的去除（chú）率很低。而吸附法利用活性（xìng）炭吸附效果明顯好於（yú）混凝，成本（běn）也不是很大。當活性炭劑量為5g/L，DOC去除率（lǜ）可達到91%。
3、濃（nóng）水預處（chù）理－再濃縮技術
濃水再濃縮在膜（mó）處（chù）理之前可（kě）能（néng）需（xū）要軟化預處理，根據具體水質參數和（hé）目的，濃水再濃縮技術在進水限製、處理效果、運行成本（běn）、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（chú）鹽（yán）技（jì）術，因為濃水含有一定量的（de）鹽分，而（ér）組成這些鹽的陰、陽離子在直流電場的（de）作用下會分別向相反方向的電極移動。電滲析適（shì）合電鍍之類的行業，對進水要求（qiú）比較高，需要直流電。
電解（jiě）析除鹽原理：電滲析（xī）（ED）是在直流電場作用下，利用荷電離子膜的反離子遷移原理從（cóng）水溶液和其他不帶電組分（fèn）中分離帶電離子（zǐ）的膜過程，是一（yī）個以電位差為推動力的膜分離過程。在電滲析器內（nèi）設置多組交替排列的陰、陽離子交換膜，在直流電場作用下，陽離子穿過陽膜向負（fù）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（chú）水中（zhōng）離子的淡水室和濃縮離子的濃水室，將濃水排放，得到（dào）的淡水（shuǐ）即為（wéi）去鹽水（shuǐ）。

2、特種膜
特種膜能對RO濃水中的有機物、鹽度和水進行較為徹底的分離，透過液水（shuǐ）質較好，其COD和鹽度的（de）去除（chú）率均可（kě）達（dá）到90%以上。因此，其滲（shèn）透液可以（yǐ）直接排（pái）放或者（zhě）進入生化處理工藝進一步處理，濃（nóng）縮液則可通過MVR做蒸發結晶進行零排放處理。
特種膜處理技術原理：濃水經過（guò）適當（dāng）的預處理後泵入特種膜單元，由於特種膜最高可以高壓條件下操作，因而降低（dī）了特種膜對（duì）其他膜工藝濃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導致了濃水的減少，因此也降低了後續RO濃水（shuǐ）處（chù）理工藝的規模（mó）和運行費用（yòng）。

3、超頻振動（dòng）膜
超頻振動膜的原理就和搖（yáo）篩子一樣。利用振動機振動膜桶，使得整（zhěng）個處（chù）理過程中膜都是振動狀態，再利用剪切力（lì）讓水中雜質（zhì）難（nán）以附著（zhe）在膜表（biǎo）麵。因此其膜的壽命更長，進水水質（zhì）更寬裕（yù），能處理很多傳統固定RO膜處理不了（le）的（de）水。
總的來說，超頻振動膜對進水水質要（yào）求（qiú）比較（jiào）低，膜壽命長，最關鍵的是運行成本基本（běn）就是電費，一個超頻振動膜組（zǔ）件係統隻需要大約7.35kw的（de）振動（dòng）動力（lì）電動機和（hé）3.65kw的料液泵。

說到底，RO濃水再濃縮技術的本質就是為了減少MVR蒸發處理的水量，從而達到（dào）節約零排放成本的目（mù）的。
4、濃（nóng）水濃縮結晶技術
1、膜蒸餾
利用膜（mó）蒸餾（MD）處理反（fǎn）滲透濃水，可實現反滲透濃水的近“零排（pái）放”。膜蒸餾是傳統蒸餾工藝（yì）與膜分離技（jì）術相組合的（de）一（yī）種新型膜分離過程。
相對其（qí）它分（fèn）離過（guò）程，膜蒸餾操作溫（wēn）度和壓力低，可以在較低的溫度下實（shí）現蒸餾過程，如利用太（tài）陽能、地熱、溫泉、工廠（chǎng）預熱（rè）和溫熱（rè）的工業廢水等廉價能源（yuán）；最重（chóng）要的是，其對無機鹽、大分子等不揮發（fā）組分具（jù）有（yǒu）100%的理論（lùn）截留率，可（kě）用來處理高濃度（dù）廢水。

值得一提的是，采用膜蒸餾法直接處理反（fǎn）滲透濃水，易導致（zhì）膜汙染，最終導致（zhì）產水通量下降。因（yīn）此，膜（mó）蒸餾（liú）技術常與其他技術整合應用。比如，某水友將反滲透濃（nóng）水經阻垢預處理後，再用膜蒸餾（liú）發濃縮處理，可將產水電導率保持在5uS/cm以下，並且有效延緩（huǎn）產水通（tōng）量下降。再比如，某水友（yǒu）采用膜（mó）蒸餾技術和結晶器處理反滲透濃水，總回收率可達95%。
三種膜蒸餾過程（chéng）比較：
目前已（yǐ）經發展出（chū）四種不同的膜蒸餾操作方式，包括直接接觸式膜蒸餾（DCMD），氣（qì）隙（xì）式膜蒸（zhēng）餾（AGMD），氣流吹（chuī）掃式膜蒸（zhēng）餾（liú）（SGMD）和真空（kōng）式膜蒸（zhēng）餾（VMD）。

相關（guān）研究表明，在采用PVDF中空纖維疏水（shuǐ）微孔膜進行（háng）的三種MD過程的脫鹽實驗中，VMD過程滲透通量最（zuì）高，達21.8L（m2·h），DCMD次之、SGMD最小。
三種MD過程的滲透通量均隨（suí）料液溫度的升（shēng）高而增大，隨料液濃度（dù）的增（zēng）加（jiā）而降低（dī）；隨著料液流速的增加，VMD和SGMD滲（shèn）透量無顯（xiǎn）著變（biàn）化，而DCMD過程略有增加（jiā）；VMD和SGMD過程的滲透量分別隨冷側（cè）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（jiā）而改變（biàn）。
三種MD過程的脫鹽率均不隨各操（cāo）作條件的改變而改（gǎi）變，脫鹽率（lǜ）近100%。
2、強化蒸發（fā）
實際操作中（zhōng），蒸發的形式多種（zhǒng）多樣（yàng），比如單效蒸發、多效蒸發，還有最近常用（yòng）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（suō）（TVR）以及蒸（zhēng）汽機械再壓縮（MVR）等。
1、多效（xiào）蒸發
多效蒸（zhēng）發（MEE）是多個蒸發器串聯運行，每一階段產生的蒸汽用做後一蒸發器的加熱蒸汽使用。但其相對多級閃蒸，結（jié）垢較為（wéi）嚴重。

2、多級閃蒸
多級閃蒸（MSF）是將熱鹽水（shuǐ）引入閃蒸室後過熱（rè）而急速的部分氣化（huà），從而使熱鹽水自（zì）身的溫度降低（dī），所（suǒ）產生（shēng）的（de）蒸汽冷凝後即為所需的除鹽水。
多級閃蒸（zhēng）法不僅用於海水淡化，而且已廣泛用於火力發電廠、石油化工廠的鍋爐供水、工（gōng）業廢水和礦井苦鹹水（shuǐ）的處理（lǐ）與回（huí）收，以及印染工業（yè）、造紙工業廢堿液的（de）回收。

3、熱力（lì）蒸汽（qì）在壓縮
熱力蒸汽再壓縮（TVR）是（shì）將沸騰室的蒸（zhēng）汽壓縮到加熱室上，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的基礎上，二次蒸汽通過壓縮機的絕熱壓縮作用，提高了壓力和飽和溫度，再把（bǎ）壓縮後的蒸汽引入到蒸發器管外加熱（rè）物料，整個係統的輸入功隻有壓（yā）縮機（jī）的電功，節能效果顯（xiǎn）著。

綜上所述，雖然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、處理成本高。