污水處理技術之廢水零排放技術

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。零排放，就其內容而言，一是要控制生產過程中不得已產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”是指工業廢水經過重復使用后，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原料。

國內現有實現廢水零排放的手段

目前國內廣泛使用的工業廢水處理技術主要包括RO(反滲透膜雙膜法)和EDR技術他們的主要材料是納米級的反滲透膜，而這種技術的作用對象是離子(重金屬離子)和分子量在幾百以上的有機物。

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物，重金屬離子，大分子有機物，膠體，細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的廢水分離開來。但是使用這種技術我們只能得到60%左右的純水，而剩余的含高濃度有害物質的廢水最終避免不了排放到環境的結局，而這些高濃度的重金屬離子和無機物對我們的環境是極其有害的。

RCC技術

RCC技術，能真正達到工業廢水“零排放”，RCC的核心技術為“機械蒸汽再壓縮循環蒸發技術”及“晶種法技術”、“混合鹽結晶技術”。

1.機械蒸汽再壓縮循環蒸發技術

1）機械蒸汽再壓縮循環蒸發技術的基本原理

所謂的機械蒸汽再壓縮循環蒸發技術，是根據物理學的原理，等量的物質，從液態轉變為氣態的過程中，需要吸收定量的熱能。當物質再由氣態轉為液態時，會放出等量的熱能。根據這種原理，用這種蒸發器處理廢水時，蒸發廢水所需的熱能，再蒸汽冷凝和冷凝水冷卻時釋放熱能所提供。

在運作過程中，沒有潛熱的流失。運作過程中所消耗的，僅是驅動蒸發器內廢水、蒸汽、和冷凝水循環和流動的水泵、蒸汽泵和控制系統所消耗的電能。為了抵抗廢水對蒸發器的腐蝕，保證設備的使用壽命蒸發器的主體和內部的換熱管，通常用高級鈦合金制造。其使用壽命30年或以上。

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

2）鹵水濃縮器構造及工藝流程

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

(2)加熱后的鹵水經過除氣器，清除水里的不溶所體，如氧所和二氧化碳。

(3)新進鹵水進入深縮器底槽，與在濃縮器內部循環的鹵水混合，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，均勻地分布在管子的內壁上，呈薄膜狀，受地引力下降至底槽。部分鹵水沿管壁下降時，吸收管外蒸汽所釋放的熱能而蒸發了，蒸汽和未蒸發的鹵水一起下降至底槽。

(5)底槽內的蒸汽經過除霧器進入壓縮機，壓縮蒸汽進入濃縮器。

(6)壓縮蒸汽的潛熱傳過換熱管壁，對沿著管內壁下降的溫度較低的鹵水膜加熱，使部分鹵水蒸發，壓縮蒸汽釋放潛熱時，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，被泵經換熱器，進儲存罐待用。蒸餾水流經換熱器時，對新流入的鹵水加熱。

(8)底槽內部分鹵水被排放，以控制濃縮器內鹵水的濃度。

晶種法技術

晶種法技術：可以解決蒸發器換熱管的結垢問題，經處理后排放的濃縮廢水，通常被送往結晶器或干燥器，結晶或干燥成固體，運送堆填區埋放。上述循環過程，周而復始，繼續不斷地進行。

如廢水里含有大量鹽分或TDS，廢水在蒸發器內蒸發時，水里的TDS很容易附著在換熱管的表面結垢，輕則影響換熱器的效率，嚴量時則會把換熱管堵塞。解決蒸發器內換熱管的結垢問題，是蒸發器能否用作處理工業廢水的關鍵。

RCC成功開發了獨家護有的“晶種法”技術，解決了蒸發器換熱管的結垢問題，使他們設計和生產的蒸發器，能成功地應用于含鹽工業廢水的處理，并被廣泛采用。應用“晶種法“技術的蒸發器，也稱作“鹵水濃縮器”(BrineConcentrator)。經鹵水濃縮器處理后排放的濃縮廢水，TDS含量可高達300,000pp，通常被送往結晶器或干燥器，結晶或干燥成固體，運送堆填區埋放。

“晶種法”以硫酸鈣為基礎。廢水里須有鈣和硫化物的存在，濃縮器開始運作前，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到適當的水平。廢水開始蒸發時，水里開始結晶的鈣和硫酸鈣離子含量達到適當水平。廢水開始蒸發時，水里開始結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，不會附著在換執管表面結垢。這種現象稱為“選擇性結晶”。鹵水濃縮器通常能持續運作長達一年或以上，不才需定期清洗保養。在一般情況下，除了在濃縮器啟動時有可能添加“晶種外”，正常運作時不需再添晶種。

混全鹽結晶技術

1.混全鹽結晶技術的應用

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，鹵水殘液被送往蒸發池自然蒸發，或作深井壓注處理。但很多地區，如美國西南部的科羅拉多河流域，為了防止濃縮鹵水排放蒸發池或作深井壓注處理后滲出，對水源造成二次污染，沿岸的工礦企業產生的廢水，必須作“零排入”處理。如殘液的流量很小，則可用干燥器把殘淮干燥成固體，收集后送堆場填埋;如殘液量較大，用結晶器把殘液里的可溶固體給晶后收集填埋，是更經濟的處理方法。

一般生產性化工結晶程序，如氯化鈉、硫酸鈉等化工商品的生產，僅需要處理一種鹽類的結晶，這類單鹽鹵水的結晶工藝，比較容易掌握，但工業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鹽。

有多種鹽類并存的鹵水會在結晶器內產生泡沫和具有極強的腐蝕性，同時多種不同鹽類的存在，會造成鹵水不同的沸點升高。不同成度的結垢，對設備的換熱系數產生不同程度的影響。

通過數十年的研究和實踐我們掌握了一套混合鹽類結晶技術，累積了豐富的經驗。驗室對混通過實合鹽鹵的分析，準確檢定鹵水里各種鹽類的成份和溶量，準確判斷各種鹽類對設備的影響，采用不同的設計參數，并在這基礎上進行系統設計，為用戶提供適合的，經濟和可靠的設計，制定可行的操作和維修方案。

2.混全鹽結晶技術的設備與工藝流程

用作混合鹽結晶的結晶器，可用蒸汽驅動，也可用電動蒸汽壓縮機驅動，后者是能效較高的系統。

強制循壓縮蒸汽結晶器：強制循環壓縮蒸汽結晶器是熱效率最高的結晶系統，系統所需的熱能，由一臺電動蒸汽壓縮機提供。它的主要工作程序如下：

(1)待處理濃鹵水被泵進結晶器。

(2)和正在循環中的鹵水混合，然后進入殼管式換熱器。因換熱器管子注滿水，鹵水在加壓狀態下不會沸騰并抑止管內結垢。

(3)循環中的鹵水以特定角度進入蒸汽體，產生渦旋，小部鹵水被蒸發。

(4)水分被蒸發時，鹵水內產生晶體。

(5)大部鹵水被循環至加熱器，小股水流被抽送至離心機或過濾器，把晶體分離。

(6)蒸汽經過除霧器，把附有的顆粒清除。

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

(8)蒸餾水收集后，供廠內需要高質蒸餾水的工藝流程使用，在某些條件下，結晶器產生的晶體，是很高商業價值的化工產品。這種高效結晶器的主要優點有：

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

最后，零排放技術只是在人能力范圍內的理想狀態，并且在某一行業或領域的孤立的零排放是不可能的，它涉及到許多學科和領域，只有不同的領域間相互合作共同努力我們才能去實現“零排放”最終造福人類。