因地制宜的废水零排放技术

作者:Hans-Jürgen Bittermann 文章来源:PROCESS《流程工业》 点击数:57 发布时间:2018-04-04
废水零排放和近零排放,哪个更有意义?——水资源再利用和水浓缩直至零液体排放等话题正在全世界引起关注,值得注意的是,零排放解决方案仅在某些特定的情况下才是可取的。
因地制宜的废水零排放技术

作为一项有挑战性的技术,ZLD零液体排放生产当然是一个有趣的项目。但从生态学和经济学的角度来看又如何呢?德国PIWA工艺过程用水和废水综合处理技术专家组对此采取非常谨慎的态度,因为这一技术与许多因素有关。在特殊情况下,ZLD零液体排放才是最佳的解决方案。

在极为严格的条件下,零液体排放被理解为:没有液体形式的废水从生产系统中排出,包括蒸汽,水会以污泥、盐或者气溶胶的形式排出。根据专家组的意见,与高能耗有关的ZLD零液体排放技术在基础设施不足的地区中使用才有意义。

国际市场研究公司Research and Markets预测:到2021年,ZLD零液体排放技术的全球市场将从目前的50亿美元增长到近70亿美元。增长明显的地方包括拉丁美洲,那里的电力需求非常明显,此外还有印度、中国和墨西哥等,这些地区日益严格的水资源管理法规正在推动市场需求。

在干旱缺水地区,流程工业设备封闭式的水循环利用系统常常是最有价值的

金属加工企业的混合工艺技术

为了应对日益增长的市场,GEA公司在拉丁美洲做了一些部署,为智利的钼生产厂Molymet公司开发专用的ZLD零液体排放混合工艺技术。这一技术是按照废水流量110 m3/h而设计,整个过程由软化水预处理的脱盐设备、预浓缩反渗透设备和下游的降膜蒸发器组成,整个工艺在结晶设备和固体分离设备之后全部完成。这个项目的总投资高达2 000万美元,可实现生产设备中的水资源循环利用。

发电厂ZLD技术方案

过去几年的情况表明,欧洲也可能出现水荒。对于降水量低地区的发电厂来讲,最好不要占用井水、地表水和河水等饮用水和农田灌溉水源资源,它们常常利用本地污水净化处理厂处理后的工业用水。

下面介绍的项目就是如此。意大利南部装机容量800 MW的Gissi Abruzzo能源公司使用的是净化后的锅炉用水,以节约干旱地区的用水量,而缺少排水渠使得净化后水资源的利用愈加可能。因此,Hager+Elsässer(H+E)公司和Alstom Power公司一起开发了一种零液体排放解决方案,将凝絮和澄清等预处理工序纳入中央污水净化设备的处理范围中,经多层过滤和反渗透工艺、酸碱度中和、蒸发结晶和污泥处理,这一处理过程将废水中的所有垃圾都变成了固体物质。

膜过滤技术

上面的例子说明,在使用了正确的方法后,即使是在传统的高耗水量、高污染污水排放量的工业领域也可以减少废水排放,最好是严格按照ZLD零液体排放有关要求,以及MLD最低液体排放的规定来执行,就像朗盛公司液体净化技术业务部技术营销总监Jens Lipnizki博士所说:“离子交换和反渗透是净化处理高有机负荷废水和高盐废水最有效的组合方案。”即使是将废水作为原料液,也能够在使用UO逆向渗透系统时顺利通过离子交换混床,最终得到适合于传统锅炉给水的水质。

Lipnizki先生将流程工艺废水净化处理的可能性分为两种:内部回收和外设末端回收。

内部回收指的是在工厂生产过程内部进行的废水回收再利用。内部回收时要对废水的组成成分和废水量进行分析,即所谓的夹点分析,在这一分析过程中,要确定回收工序中所需的废水量等参数,并决定是否将废水从某个生产节点中引出来,作为其他生产过程中使用的过程用水。如果不能引出来继续使用,就要使用废水净化处理系统重新利用废水,典型的工业技术就是膜过滤技术。

在外设末端回收方案中,首先将废水收集起来,根据废水的污染类型采用物理机械、生物技术或过滤进行净化处理,使水质达到上游工厂可以使用的工艺用水的水质。

技术选用的不同动机

在涉及到ZLD零液体排放技术时,Envirochemie公司的专家也建议:虽然将不同的废水无害化处理技术组合到一起实现零液体排放在技术上是可行的,但只有在特定的条件下才有经济意义。Envirochemie公司的ZLD技术专家Elmar Billenkamp表示:“从技术上讲当然是可能的,而且还没有废水。例如,废水可以处理到完全蒸发的程度,并将蒸汽回收起来加以利用,留下的固体残留物可以作为燃料使用或进行无害化处理,最终使废水变成污泥或盐卤。

“但是,凡在水资源便宜而且容易获得的地方,零液体排放则显得没那么有意义了。”在水资源缺乏的地方,最好的解决方案就是闭式的水循环系统,例如卡塔尔的一家太阳能工厂:含盐废水结果处理可以重新用于冷却、灌溉或清洁,剩余的废水直接排入大海。

另外还有一些情况,生产企业不依赖主管当局的决策而实现无废水生产过程。例如哈萨克斯坦的一家发动机生产厂就为其含油废水的无害化处理选择了ZLD零液体排放解决方案,因为它想控制废水净化处理的成本。环境保护意识也在ZLD零液体排放应用中扮演着重要的角色:“这种情况常常与企业制定的环保目标密不可分,或者是它们想要获得某些证书。” Billenkamp先生说。墨西哥的一家化妆品生产厂家的目标就是为了获得铂金级的最高证书——LEED国际绿色建筑认证系统证书,创新性的废水净化处理系统为获得这一证书增色不少。

这些例子都表明,ZLD零液体排放并不一定意味着“零”,有些留下了固体、有些留下了液体。“废水终究不会被分解为零,因此,必须始终考虑一个问题:分离出来的物质怎么办?” Billenkamp先生说道。例如,残留的固体物质可以当作发电原材料来生产能源,此时“零”就变成了“壹”。

结语

在全球范围内,企业对ZLD零液体排放技术的兴趣日渐浓厚,但动机是不同的,例如有限的水资源可用性、监管要求、独立性以及绿色标签等都是感兴趣的动机。在某些应用实践上,MLD最小液体排放往往是最佳解决方案。

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