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污水治理技術(shù)（污水處理技術(shù)之零排放技術(shù)）

(資料圖片僅供參考)

零排放的定義

所謂零排放，是指無限地減少污染物和能源排放直至到零的活動(dòng)。零排放，就其內(nèi)容而言，一是要控制生產(chǎn)過程中不得已產(chǎn)生的能源和資源排放，將其減少到零；另一含義是將那些不得已排放出的能源、資源充分利用，最終消滅不可再生資源和能源的存在。

廢水“零排放”是指工業(yè)廢水經(jīng)過重復(fù)使用后，將這部分含鹽量和污染物高濃縮成廢水全部(99%以上)回收再利用，無任何廢液排出工廠。水中的鹽類和污染物經(jīng)過濃縮結(jié)晶以固體形式排出廠送垃圾處理廠填埋或?qū)⑵浠厥兆鳛橛杏玫幕ぴ稀?/p>

國(guó)內(nèi)現(xiàn)有實(shí)現(xiàn)廢水“零排放”的手段

目前國(guó)內(nèi)廣泛使用的工業(yè)廢水處理技術(shù)主要包括RO(反滲透膜雙膜法)和EDR技術(shù)他們的主要材料是納米級(jí)的反滲透膜，而這種技術(shù)的作用對(duì)象是離子(重金屬離子)和分子量在幾百以上的有機(jī)物。

其工作原理是在一定壓力條件下，H2o可以通過RO滲透膜，而溶解在水中的無機(jī)物，重金屬離子，大分子有機(jī)物，膠體，細(xì)菌和病毒則無法通過滲透膜。從而可以將滲透的純水與含有高濃度有害物質(zhì)的廢水分離開來。

但是使用這種技術(shù)我們只能得到60%左右的純水，而剩余的含高濃度有害物質(zhì)的廢水最終避免不了排放到環(huán)境的結(jié)局，而這些高濃度的重金屬離子和無機(jī)物對(duì)我們的環(huán)境是極其有害的。

RCC技術(shù)

CC技術(shù)，能真正達(dá)到工業(yè)廢水“零排放”，RCC的核心技術(shù)為“機(jī)械蒸汽再壓縮循環(huán)蒸發(fā)技術(shù)”及“晶種法技術(shù)”、“混合鹽結(jié)晶技術(shù)”。

【機(jī)械蒸汽再壓縮循環(huán)蒸發(fā)技術(shù)】

1、機(jī)械蒸汽再壓縮循環(huán)蒸發(fā)技術(shù)的基本原理

所謂的機(jī)械蒸汽再壓縮循環(huán)蒸發(fā)技術(shù)，是根據(jù)物理學(xué)的原理，等量的物質(zhì)，從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程中，需要吸收定量的熱能。當(dāng)物質(zhì)再由氣態(tài)轉(zhuǎn)為液態(tài)時(shí)，會(huì)放出等量的熱能。根據(jù)這種原理，用這種蒸發(fā)器處理廢水時(shí)，蒸發(fā)廢水所需的熱能，在蒸汽冷凝和冷凝水冷卻時(shí)釋放熱能所提供。

在運(yùn)作過程中，沒有潛熱的流失。運(yùn)作過程中所消耗的，僅是驅(qū)動(dòng)蒸發(fā)器內(nèi)廢水、蒸汽、和冷凝水循環(huán)和流動(dòng)的水泵、蒸汽泵和控制系統(tǒng)所消耗的電能。為了抵抗廢水對(duì)蒸發(fā)器的腐蝕，保證設(shè)備的使用壽命蒸發(fā)器的主體和內(nèi)部的換熱管，通常用高級(jí)鈦合金制造。其使用壽命30年或以上。

蒸發(fā)器單機(jī)廢水處理量由27噸/天起至3800噸/天。如果需要處理的廢水量大于單機(jī)最大處理量，可以按裝多臺(tái)蒸發(fā)器處理。蒸發(fā)器在用晶種法技術(shù)運(yùn)行時(shí)，也稱為鹵水濃縮器(BrineConcentrator)。

2、鹵水濃縮器構(gòu)造及工藝流程

(1)待處理鹵水進(jìn)入貯存箱，在箱里把鹵水的PH值調(diào)整到5.5-6.0之間，為除氣和除碳作準(zhǔn)備。鹵水進(jìn)入換熱器把溫度升至沸點(diǎn)。

(2)加熱后的鹵水經(jīng)過除氣器，清除水里的不溶物體，如氧氣和二氧化碳。

(3)新進(jìn)鹵水進(jìn)入壓縮器底槽，與在濃縮器內(nèi)部循環(huán)的鹵水混合，然后被泵到換熱器管束頂部水箱。

(4)鹵水通過裝置，在換熱管頂部的鹵水分布件流入管內(nèi)，均勻地分布在管子的內(nèi)壁上，呈薄膜狀，受地引力下降至底槽。部分鹵水沿管壁下降時(shí)，吸收管外蒸汽所釋放的熱能而蒸發(fā)了，蒸汽和未蒸發(fā)的鹵水一起下降至底槽。

(5)底槽內(nèi)的蒸汽經(jīng)過除霧器進(jìn)入壓縮機(jī)，壓縮蒸汽進(jìn)入濃縮器。

(6)壓縮蒸汽的潛熱傳過換熱管壁，對(duì)沿著管內(nèi)壁下降的溫度較低的鹵水膜加熱，使部分鹵水蒸發(fā)，壓縮蒸汽釋放潛熱時(shí)，在換熱管外壁上冷凝成蒸餾水。

(7)蒸餾水沿管壁下降，在濃縮器底部積聚后，被泵轉(zhuǎn)換熱器，進(jìn)儲(chǔ)存罐待用。蒸餾水流經(jīng)換熱器時(shí)，對(duì)新流入的鹵水加熱。

(8)底槽內(nèi)部分鹵水被排放，以控制濃縮器內(nèi)鹵水的濃度。

晶種法技術(shù)：可以解決蒸發(fā)器換熱管的結(jié)垢問題，經(jīng)處理后排放的濃縮廢水，通常被送往結(jié)晶器或干燥器，結(jié)晶或干燥成固體，運(yùn)送堆填區(qū)埋放。上述循環(huán)過程，周而復(fù)始，繼續(xù)不斷地進(jìn)行。

【晶種法技術(shù)】

如廢水里含有大量鹽分或TDS，廢水在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)時(shí)，水里的TDS很容易附著在換熱管的表面結(jié)垢，輕則影響換熱器的效率，嚴(yán)重時(shí)則會(huì)把換熱管堵塞。解決蒸發(fā)器內(nèi)換熱管的結(jié)垢問題，是蒸發(fā)器能否用作處理工業(yè)廢水的關(guān)鍵。

RCC成功開發(fā)了獨(dú)家擁有的“晶種法”技術(shù)，解決了蒸發(fā)器換熱管的結(jié)垢問題，使他們?cè)O(shè)計(jì)和生產(chǎn)的蒸發(fā)器，能成功地應(yīng)用于含鹽工業(yè)廢水的處理，并被廣泛采用。應(yīng)用“晶種法“技術(shù)的蒸發(fā)器，也稱作“鹵水濃縮器”(BrineConcentrator)。

經(jīng)鹵水濃縮器處理后排放的濃縮廢水，TDS含量可高達(dá)300,000pp，通常被送往結(jié)晶器或干燥器，結(jié)晶或干燥成固體，運(yùn)送堆填區(qū)埋放。

“晶種法”以硫酸鈣為基礎(chǔ)。廢水里須有鈣和硫化物的存在，濃縮器開始運(yùn)作前，如果廢水里自然存在的鈣和硫化物離子含量不足，可以人工加以補(bǔ)充，在廢水里加添硫酸鈣種子，使廢水里鈣和硫化物離子含量達(dá)到適當(dāng)?shù)乃健?/p>

廢水開始蒸發(fā)時(shí)，水里開始結(jié)晶的鈣和硫酸鈣離子含量達(dá)到適當(dāng)水平。廢水開始蒸發(fā)時(shí)，水里開始結(jié)晶的鈣和硫酸鈣離子就附著在這些種子上，并保持懸浮在水里，不會(huì)附著在換支管表面結(jié)垢。

這種現(xiàn)象稱為“選擇性結(jié)晶”。鹵水濃縮器通常能持續(xù)運(yùn)作長(zhǎng)達(dá)一年或以上，不才需定期清洗保養(yǎng)。在一般情況下，除了在濃縮器啟動(dòng)時(shí)有可能添加“晶種外”，正常運(yùn)作時(shí)不需再添晶種。

【混全鹽結(jié)晶技術(shù)】

1、混全鹽結(jié)晶技術(shù)的應(yīng)用

鹵水濃縮器可回收鹵水里95%至98%的水份，剩余的濃縮鹵水殘液，含有大量的可溶固體。在有些地區(qū)，鹵水殘液被送往蒸發(fā)池自然蒸發(fā)，或作深井壓注處理。

但很多地區(qū)，如美國(guó)西南部的科羅拉多河流域，為了防止?jié)饪s鹵水排放蒸發(fā)池或作深井壓注處理后滲出，對(duì)水源造成二次污染，沿岸的工礦企業(yè)產(chǎn)生的廢水，必須作“零排入”處理。如殘液的流量很小，則可用干燥器把殘液干燥成固體，收集后送堆場(chǎng)填埋;如殘液量較大，用結(jié)晶器把殘液里的可溶固體給晶后收集填埋，是更經(jīng)濟(jì)的處理方法。

一般生產(chǎn)性化工結(jié)晶程序，如氯化鈉、硫酸鈉等化工商品的生產(chǎn)，僅需要處理一種鹽類的結(jié)晶，這類單鹽鹵水的結(jié)晶工藝，比較容易掌握，但工業(yè)污水里所含的的鹽份，種類繁雜，甚至含有兩種鹽份組成的復(fù)鹽。

有多種鹽類并存的鹵水會(huì)在結(jié)晶器內(nèi)產(chǎn)生泡沫和具有極強(qiáng)的腐蝕性，同時(shí)多種不同鹽類的存在，會(huì)造成鹵水不同的沸點(diǎn)升高。不同程度的結(jié)垢，對(duì)設(shè)備的換熱系數(shù)產(chǎn)生不同程度的影響。

通過數(shù)十年的研究和實(shí)踐我們掌握了一套混合鹽類結(jié)晶技術(shù)，累積了豐富的經(jīng)驗(yàn)。驗(yàn)室對(duì)混通過實(shí)合鹽鹵的分析，準(zhǔn)確檢定鹵水里各種鹽類的成份和溶量，準(zhǔn)確判斷各種鹽類對(duì)設(shè)備的影響，采用不同的設(shè)計(jì)參數(shù)，并在這基礎(chǔ)上進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，為用戶提供適合的，經(jīng)濟(jì)和可靠的設(shè)計(jì)，制定可行的操作和維修方案。

2、混全鹽結(jié)晶技術(shù)的設(shè)備與工藝流程

用作混合鹽結(jié)晶的結(jié)晶器，可用蒸汽驅(qū)動(dòng)，也可用電動(dòng)蒸汽壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)，后者是能效較高的系統(tǒng)。

強(qiáng)制循環(huán)壓縮蒸汽結(jié)晶器：強(qiáng)制循環(huán)壓縮蒸汽結(jié)晶器是熱效率最高的結(jié)晶系統(tǒng)，系統(tǒng)所需的熱能，由一臺(tái)電動(dòng)蒸汽壓縮機(jī)提供。它的主要工作程序如下：

(1)待處理濃鹵水被泵進(jìn)結(jié)晶器。

(2)和正在循環(huán)中的鹵水混合，然后進(jìn)入殼管式換熱器。因換熱器管子注滿水，鹵水在加壓狀態(tài)下不會(huì)沸騰并抑止管內(nèi)結(jié)垢。

(3)循環(huán)中的鹵水以特定角度進(jìn)入蒸汽體，產(chǎn)生渦旋，小部鹵水被蒸發(fā)。

(4)水分被蒸發(fā)時(shí)，鹵水內(nèi)產(chǎn)生晶體。

(5)大部鹵水被循環(huán)至加熱器，小股水流被抽送至離心機(jī)或過濾器，把晶體分離。

(6)蒸汽經(jīng)過除霧器，把附有的顆粒清除。

(7)蒸器經(jīng)壓縮機(jī)加壓，壓縮蒸汽在加熱器的換熱管外殼上冷凝成蒸餾水，同時(shí)釋放潛熱把管內(nèi)的鹵水加熱。

(8)蒸餾水收集后，供廠內(nèi)需要高質(zhì)蒸餾水的工藝流程使用，在某些條件下，結(jié)晶器產(chǎn)生的晶體，是很高商業(yè)價(jià)值的化工產(chǎn)品。

這種高效結(jié)晶器的主要優(yōu)點(diǎn)有：

a設(shè)備體積小，占地面積也小。b設(shè)備能耗低，鹽鹵濃縮器處理一噸廢水耗電最低僅16KW/H。回收率高達(dá)98%，而且回收的是優(yōu)質(zhì)蒸餾水，所含TDS小于10PPM，稍做處理即可作高壓鍋爐補(bǔ)給水，用鈦合金制造,壽命長(zhǎng)達(dá)30年。

最后，零排放技術(shù)只是在人能力范圍內(nèi)的理想狀態(tài)，并且在某一行業(yè)或領(lǐng)域的孤立的零排放是不可能的，它涉及到許多學(xué)科和領(lǐng)域，只有不同的領(lǐng)域間相互合作共同努力我們才能去實(shí)現(xiàn)“零排放”最終造福人類。