AchemAsia 2007趋势报告:工业水处理技术

作者:本网编辑 文章来源:PROCESS《流程工业》 发布时间:2010-07-06

对于一个工业企业来讲,水是不可缺少的资源,在决定企业投资时,水的质量和可供用量是投资决策中的一个重要标准。而负责任的使用水资源是保持全球经济可持续发展和经济稳定的基础。我们的目标是:在流程工艺技术方案的研发设计中就考虑到有效的利用水资源。即将于2007年5月14日在中国北京召开的AchemAsia 2007展览会也将展示许多水处理的解决方案。

随着世界人口的增加和工业化的发展,水资源越来越紧张。价格也在不断的上涨。因此,也要求化工生产领域的企业采取更加有利的节水措施,同时也要减少污水排放,基于这一原因,新的污水处理技术也显得越来越重要。

世界各地各种不同的污水处理设备也常常被当作水源来加以利用。据WaterReuse咨询公司的报告,仅美国一国这些污水处理设施二次处理的污水总量就占全部污水处理量的15%左右。而经工业企业污水处理设备处理后再次利用的水资源很难有一个准确的统计数字,但据污水处理设备生产厂家的估计,全球污水二次使用的增长速度为每年15%~20%。而工业污水的净化处理在各个企业之间有着很大的差异,尽管这些企业生产着相同的产品。之所以有这样大的差别,主要原因在于污水中杂质的分离方式,例如从污水中分离出有利用价值的化学原材料,再次用于流程工艺生产之中;从污水中分离出有害物质,使有害物质不至于排放到河流中;最后使排放出去的污水达到规定的排放指标的要求。在常用的污水净化技术中,包括机械过滤和机械分离、化学和生物技术的净化处理、澄清、浮选和蒸发。

多用途的水处理技术方案

除了在渗透膜水处理技术领域中有了很多创新和发展之外,在其他的水处理技术领域中也有大量的对工业设备污水处理有着很好补充或者改进作用的科技开发新成果。其中除了工业化机械式水处理方法之外,还包括生物的和化学的工业化水处理方法和混合式水处理方法。

工业化应用的生物水处理方法

人们通常把生物水处理工艺技术分成三大类:好氧的、厌氧的和无氧的三种方法。通常情况下,好氧的和厌氧的两种水处理技术是相互不兼容的,但是巴斯夫公司研发成功的时间切换水处理工艺技术则可以在一个容器中对污水进行污水硝化处理和脱氮处理。2004年,巴斯夫公司以其美国6426004号专利“连续式污水处理方法(Continuous Flow Completely Mixed Wastewater Treatment Method)”为基础创办了水资源环境研究基金会。时间切换水处理技术需要附加的监控设备和混合器,但是减少了建造另一个容器、容池建造所需的投资费用,从而减少了整套污水处理设备的投资。

Nippon Kayaku有限责任公司研发成功的颜料生产厂污水脱色的新技术使用的是厌氧菌进行脱色。该公司在一个二级反应器中实现了这种技术,每天可以处理240m3的含碱、钾和铜的颜料污水。根据该公司的介绍,传统的、以使用次氯酸钠为基础对污水进行处理的化学污水处理方法只能清除颜料污水中70%的颜料,同时还存在着生成氯化物的可能性。为了能够利用生物菌对颜料污水进行脱色,Nippon Kayaku公司使用了三种不同的厌氧菌:MH-3肠球菌。Nippon Kayaku公司计划也将这一新技术用于其它的颜料生产设备中,并希望这一生物反应系统能够开创新的环保经营领域。

Enviro化学有限责任公司研发生产的Biomar系列厌氧反应系统是一种适用于工业领域使用的污水处理系统。例如,他们的生物固定薄膜反应器Biomar AFB就可以在奶制品和食品生产企业中使用;其ASB厌氧污泥床污水净化技术适合于在饮料生产企业中应用。在与汉堡技术大学的合作开发中,他们又研发成功了一种新型高效厌氧反应器,适合于净化污染严重的工业污水,并且在样机试验过程中获得很好的效果。在多级流程工业生产过程中,厌氧污水处理设备非常受欢迎,因为它可以将污水的污染程度降低到最小,保证了处理过的污水可以循环使用。

Wehrle环境保护有限责任公司是一家为100多个工业企业提供膜生物反应器技术进行工业污水净化处理的业内领军企业。由于他们生产的污水净化设备主要是对强污染的工业污水进行净化处理的,因此Wehrle公司根据不同的工业污水种类采用了不同的生物净化膜。其申请了专利保护的Biomembrat- LE低能耗生物膜污水净化技术是一种最好的、对中等污染程度的工业污水进行净化处理的技术。因为这种污水净化技术采用的生物膜性能稳定,有着很强的过滤效率,较低的能源消耗和较低的生物膜更换费用。利用化学清洁剂进行横流清洁又可以大大的延长生物膜的使用寿命。

在处理污染程度严重的工业污水或者二次使用的流程工艺污水时,可以在生物反应器后再接一台纳米生物膜过滤设备或者逆向渗透设备。采用了多种技术综合利用设备的大型流程工艺设备中,可以在最后得到非常好的处理效果。它不仅有着很低的净水和污水处理费用,而且在净水软化和加温方面付出的费用也不多,因此在工业清洁工作中、在造纸工业企业中和废油处理中具有非常重要的意义。

厌氧应用技术的突破口是上流式厌氧污泥颗粒生物反应技术。最新研发成功的EGSB厌氧颗粒污泥膨胀床能够大大的提高生物催化剂的浓度(易于沉淀的有机物)和容积负荷(20~40kg COD/(m3·d))以及获得甲烷这样的能源副产品。在工业污水循环使用过程中,厌氧反应器有许多优点,在采用了高温处理技术后,还可以进一步的降低能源消耗费用。它的应用范围非常广泛,包括食品生产、纤维素生产和造纸生产以及医药产品生产和化工产品生产企业。

除砷和清除其他重金属的方法

生产清除水中砷和其他重金属的吸附剂的公司很多。在与Lanxess股份公司签署的最新协议中,他们为Severn Trent服务公司提供一套重金属吸附设备,从工业污水中清除不同的重金属成分。该吸附设备的固定床使用的是Lanxess公司研发生产的-铁氧体颗粒(Fe[OH]O)固定床。

 

Lewatit® TP 207离子交换树脂的典型应用实例:离子交换树脂选择性地去除电镀池中的铁离子。可再利用的Zn2+和Ni2+被送回工艺流程。

由GEH水化工公司研发成功的GEH污水处理设备采用的是铁氧体颗粒固定床反应器,有着很强的从水中吸附砷和磷酸盐的能力(污水处理能力达60m3/h)。

Graver Technologies公司收购了HydroGlobe公司,而HydroGlobe公司成功的研发了利用二氧化钛颗粒吸附砷、铅和其它重金属的污水净化技术。该技术的主要应用领域是从饮用水中清除砷。

Enviro-Chemie化学有限责任公司研发成功的Envochem污水处理技术采用了选择性离子交换树脂,可清除水中的钼,所吸附的钼最后在流程工业企业中被浓缩为钼酸钠(Na2MoO4)溶液而回收。水中的其他重金属也将利用第二种树脂吸附收集起来。

去离子水的回收再利用

Exergy技术有限公司研发的EthorCel技术是一种新的、适合于工业化和高技术领域中处理流程工业污水的技术,使得去离子水可以重新回收再利用。生产厂家表示,与传统的水处理设备,如离子交换系统或者逆向渗透系统的维护保养的费用相比,EthorCel系统的维护保养费用仅为其1/3左右。

EthorCel系统以电离技术为基础,其电离室带有渗透膜,位于(带有阳离子和阴离子的)离子交换树脂混合床中。在环境温度条件下可用1.8~4.1bar的压力向系统容器中供水。在一次过滤之后,可以清除污水中99%的悬浮物。EthorCel系统水处理的质量取决于输入的污水悬浮物浓度。例如,在TDS水质纯度检测中可以达到电阻率为18.2 MΩ·cm、悬浮物小于12ppm的纯净度。

Ondeo Hager + Elsässer公司在污水处理和再生水成分研究中有着丰富的经验。他们研发的污水处理方法包含了检测和分离水中有害成分以及清除水中的有机碳TOC和离子。他们的最新研发成果是TOC反应器:BioSorb。

流程设备用水和锅炉用水的防锈

Liqui-Cel®渗透膜接触反应器是Membrana公司的产品,在流程工业水循环使用中非常有用,并且同时可以清除水中的O2和CO2,从而可以避免流程设备管道的锈蚀。例如,在许多流程工艺生产中O2有着不良的负面影响,因为它易于引起金属材料的锈蚀和氧化。在能源生产过程中和工业生产领域中,它可轻松的腐蚀掉金属管道。除此以外,CO2还不利于EDI电去离子和离子交换,影响了它们的效率。这种Liqui-Cel接触反应器提供了现代化的、不使用化学制剂清除O2/CO2的方法。最新研发的接触反应器的容量更大,可以处理更多的工业污水。

油水分离

Nu-Corp国际技术有限公司研发了一种污水处理系统,可以保证有效的将97%以上的油水分离开来。据该公司介绍,这种高效的Xpak油水分离技术是由美国密西西比州立大学的仪器鉴定及分析实验室(DIAL)的研究人员发明的,其效率比传统的重力油水分离器的75%要高许多。

Xpak油水分离系统是利用不同液体密度差的原理进行油水分离的。因此,可用于各种不能融合的、密度不同的液体分离。在这种分离方法中,首先将固体物质过滤出来,将它们集中到一个专门回收固体物质的容器中予以回收。在过滤了固体物质后的油水混合液被输送到一个大功率分离器中。而这种大功率分离器是一个按照Xpak方案设计制造的非线性复合分离器。在压力和温度受到监控的条件下,油水混合液按照指定的多个管道被从下而上的输入到该分离器中。在液体动能、温度下降和晶核形成等综合因素的作用下,形成了油滴和水滴的分离:油粘附在容器壁上,而水在容器中部。

Nu-Corp公司的报道说:这种油水分离系统的投资仅相当于传统油水分离设备的1/4;由于在使用时无需添加改善分离效果的化学添加剂,因此其运行费用也相当低。根据具体使用的情况,可以在使用几周之后、或者在使用几个月之后即收回这种油水分离设备的投资费用。

臭氧:清除水中易积存于人体内物质的首选“清洁剂”

经过德国以及欧洲其他国家大量的研究、包括目前在美国进行的研究都表明:废水中、甚至在饮用水中都含有大量的对人体有害的物质,而这些物质都可用臭氧有效的加以清除。欧洲研究的焦点集中在城市污水处理厂中,进入到那里的废水是含有人体难以排解物质的重要源泉。欧盟研究项目POSEIDON的科研总结报告将研究的成果汇总在了一起。

Wedeco公司是提供臭氧污水处理系统和紫外线污水净化系统方案的供应商,在布伦瑞克、柏林和苏黎世进行了小规模试验,对污水处理厂的废水进行臭氧无害化处理。在这些废水中,发现的有害人体健康的物质成分多达30余种,包括医药废品、天然雌激素、麝香类的芳香剂和含碘的X光造影用溶液剂(在测试的水中共找出了53种不同的物质成分)。在传统城市污水处理设备中的废水里,这些有害人体健康物质的浓度达到了0.01~10μg/L。

在实验中,所使用的臭氧剂量不同,从1mg/L到15mg/L。对于大多数物质来讲,氧化效果非常好,几乎每次试验的氧化效率都达到了90%以上。这种臭氧处理最独到的是可以有效的氧化以及降解三种重要的人体内分泌物质(17α-乙炔基雌二醇17α-Ethinylöstradiol,17β- 雌二醇17β-Östradiol和雌激素酮Östron),城市生活污水经过臭氧氧化处理后,它所含的雌激素的刺激性能几乎可能被全部破坏了。经臭氧处理后,废水通过鱼、蛙、鸟等等食物链传递激素的可能性明显降低。此外,人们可以认为:在经过臭氧处理后,形成抗药性细菌的可能性明显下降,因为在臭氧处理后的废水中几乎没有抗生素的存在。

中国污水处理事业的发展

每年15%的需求增长率使得中国的水处理市场成为继美国之后的第二大市场,2008年的中国北京奥运会和2010年的中国上海世博会也都是促进中国水处理市场发展的动力。

与以前一样,污水处理仍然是中国的一个问题。统计数据表明:目前中国污水处理的比例约为50%。中国缺少的是污水集中回收设施和污水管道系统,而现有的污水处理设施的工作情况也往往不能令人满意。按照中国第十一个五年计划制定的目标,在2006~2010年期间将在污水处理领域中投入资金3300亿元人民币。因此,这一市场对于外国企业来讲也具有非常好的前景。到目前为止,国外投资者在中国污水处理领域的投资低于10%。

AchemAsia 2007展览会中的重要议题

在AchemAsia 2007展会上:大量的展品和大量的研讨会议将向您介绍水处理技术和工业污水处理应用技术的最新工艺和发展趋势。展会所涉及的议题内容广泛,从通过新技术、新设备的使用减少流程工艺用水,到水资源的循环利用应有尽有。谈论的重点是工业和城市用水的持久性管理,污水生物净化技术、高级污水氧化反应技术、渗透膜技术和流程工业污水循环再利用技术。

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