廢水零排放工藝解析

一、廢水零排放概述

廢水零排放是降低排放、控制資源消耗的一項重要舉措。具體而言，工業(yè)水經(jīng)過重復(fù)使用后，將含鹽量和污染物高的這部分廢水全部（99%以上）回收再利用，無任何廢液排出工廠。零排放包含兩方面內(nèi)容，一是控制生產(chǎn)過程中不得已產(chǎn)生的能源和資源排放，使其減少到零；二是充分利用那些不得已排放出的能源和資源，最終消滅不可再生資源和能源的存在。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，可以送垃圾處理廠填埋，也可將其回收作為有用的化工原料。

二、主流工藝類型

目前，國內(nèi)廢水零排放的主流工藝為膜法和熱法。熱法主要包括多級閃蒸、多效蒸發(fā)和壓氣蒸餾。膜法包括高壓反滲透、碟管反滲透、電滲析（離子交換膜）、正滲透等。單獨采用熱法，雖然能達到“零排放”的目的，但設(shè)備投資巨大且運行費用較高。而采用“膜法 + 熱法”的組合工藝，可將廢水濃縮至 30 - 40 倍，使其成為超高鹽廢水，再經(jīng)過熱法處理，從而實現(xiàn)廢水的零排放。這種組合工藝不僅降低了投資成本，減少了能源消耗，又合理利用了一部分水資源。不過，膜法對進水水質(zhì)要求較高。

三、零排放技術(shù)階段

預(yù)處理階段

此階段的目的是為后續(xù)的膜處理階段提供合適的進水水質(zhì)。通常，廢水會先經(jīng)過生化（或其他傳統(tǒng)水處理工藝）后，進入超濾系統(tǒng)做粗過濾處理。超濾能夠去除廢水中的大部分懸浮物、膠體和大分子有機物等雜質(zhì)，降低廢水的濁度和污染程度，保護后續(xù)的膜元件，延長其使用壽命。

膜處理階段

碟管式反滲透（DTRO）

碟管式反滲透屬于特種反滲透膜元件，專門用來處理污染物濃度較高的廢水，最初應(yīng)用于垃圾滲濾液處理。其核心由碟片式膜片、導(dǎo)流盤、O 型橡膠墊圈、中心拉桿和耐壓套管所組成的膜柱。進水通過導(dǎo)流通道進入底部導(dǎo)流盤中，并快速流經(jīng)膜片，再轉(zhuǎn)到另一膜片，在膜表面形成切向流過濾。濃縮液從進料端法蘭處流出，透過液通過中心收集管排出，濃縮液與透過液被導(dǎo)流盤上的 O 型密封圈隔離。碟管式反滲透具有通道寬、流程短、高速湍流過濾的特點，因此膜元件不易結(jié)垢污染、清洗周期長、使用壽命長。

電滲析（ED）

電滲析技術(shù)是在外加直流電場的驅(qū)動下，利用離子交換膜的選擇透過性，使陰、陽離子分別向陽極和陰極移動，從而實現(xiàn)溶液淡化、濃縮、精制或純化等目的。電滲析反應(yīng)器是由多層濃縮隔室和淡化隔室交替組成的，通過隔板邊緣特設(shè)的孔道，分別將各濃淡隔室的水流匯集成濃水和淡水系統(tǒng)，進而達到脫鹽的目的。電滲析對懸浮物、油及硬度等較敏感，對 COD、SiO?耐受性較高，但是電滲析脫鹽率較低，淡水需回到前端單元進行除鹽，且電滲析對有機物沒有截留效果，淡水需進行深度氧化降解有機物。不過，濃水結(jié)晶鹽純度高，適用于有分鹽場所。

卷式 RO 膜系統(tǒng)

超濾產(chǎn)水進入卷式 RO 膜系統(tǒng)進行膜分離處理。卷式 RO 膜可以進一步截留廢水中的鹽分和小分子有機物等，使清水排放至清水收集池，而濃縮液則進入高壓膜系統(tǒng)。

高壓膜系統(tǒng)

高壓膜系統(tǒng)能承受較高的壓力，對卷式 RO 膜的濃縮液進行再次濃縮。其清水同樣排放至清水收集池，濃水則進入后續(xù)的蒸發(fā)結(jié)晶階段。從原理上講，“高壓膜濃縮 + MVR 蒸發(fā)”組合工藝對傳統(tǒng)膜工藝廢水的有機污染物和鹽度具有非常理想的去除效果，大部分污染物和鹽度最終進入 MVR 蒸發(fā)單元的殘渣中，因此高壓膜的透過液和 MVR 蒸發(fā)單元的冷凝液水質(zhì)很好，可以直接回用或者經(jīng)過簡單的深度處理后回用。

蒸發(fā)結(jié)晶階段

機械式蒸汽再壓縮技術(shù)（MVR）

機械式蒸汽再壓縮的原理是低溫位的蒸汽經(jīng)壓縮機壓縮，溫度和壓力提高，熱焓增加，然后進入換熱器與物料進行換熱，充分利用了蒸汽的潛熱，達到節(jié)能效果，蒸發(fā)過程不需補充蒸汽。高壓膜的濃水進入 MVR 蒸發(fā)系統(tǒng)做蒸發(fā)結(jié)晶零排放處理。蒸發(fā)結(jié)晶物以固廢方式存在，可以委托危廢中心處理。

四、典型技術(shù)介紹 - RCC 技術(shù)

核心技術(shù)構(gòu)成

RCC 的核心技術(shù)為“機械蒸汽再壓縮循環(huán)蒸發(fā)技術(shù)”、“晶種法技術(shù)”、“混合鹽結(jié)晶技術(shù)”。

機械蒸汽再壓縮循環(huán)蒸發(fā)技術(shù)原理

根據(jù)物理學(xué)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；當物質(zhì)再由氣態(tài)轉(zhuǎn)為液態(tài)時，會放出等量的熱能。用這種蒸發(fā)器處理廢水時，蒸發(fā)廢水所需的熱能由蒸汽冷凝和冷凝水冷卻時釋放的熱能提供。在運作過程中，沒有潛熱的流失，所消耗的僅是驅(qū)動蒸發(fā)器內(nèi)廢水、蒸汽和冷凝水循環(huán)和流動的水泵、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鈦合金制造，其使用壽命可達 30 年或以上。蒸發(fā)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**處理量，可以安裝多臺蒸發(fā)器處理。蒸發(fā)器在用晶種法技術(shù)運行時，也稱為鹵水濃縮器。

鹵水濃縮器構(gòu)造及工藝流程

待處理鹵水進入貯存箱，在箱里把鹵水的 PH 值調(diào)整到 5.5 - 6.0 之間，為除氣和除碳作準備。后續(xù)還會經(jīng)過一系列的處理步驟，最終實現(xiàn)廢水的濃縮和鹽分的結(jié)晶分離。

五、“膜法 + 熱法”組合工藝優(yōu)勢

成本與能耗方面

相比于單獨使用熱法，“膜法 + 熱法”組合工藝先通過膜法對廢水進行初步濃縮，可將廢水濃縮至 30 - 40 倍，減少了進入熱法處理的水量。這大大降低了熱法處理的負荷，從而降低了設(shè)備投資成本和運行過程中的能源消耗。例如，在處理大量工業(yè)廢水時，熱法設(shè)備需要處理全部的廢水，設(shè)備規(guī)模大、投資高，而采用組合工藝，膜法提前濃縮，熱法處理的只是濃縮后的少量超高鹽廢水，設(shè)備規(guī)模和能耗都顯著降低。

水資源利用方面

膜法處理過程中產(chǎn)生的透過液和熱法處理中的冷凝液水質(zhì)較好，大部分可以直接回用或者經(jīng)過簡單的深度處理后回用，提高了水資源的利用率。以某工廠的廢水處理為例，采用組合工藝后，原本大量排放的廢水經(jīng)過處理后，大部分水資源得到回收利用，減少了對新鮮水資源的取用。

六、廢水零排放工藝應(yīng)用案例

廣東威特雅環(huán)境有限公司是一家致力于污水廢水處理的研究、開發(fā)、制造及銷售于一體的高科技企業(yè)，有十多年經(jīng)驗。該公司專注于工業(yè)廢水處理、廢水零排放、中水回用、高濃度廢水處理、重金屬廢水處理等領(lǐng)域。其提供廢水處理設(shè)備、廢水零排放設(shè)備、中水回用設(shè)備、超純水設(shè)備、軟化水設(shè)備、純化水設(shè)備、反滲透設(shè)備等的生產(chǎn)安裝，并專業(yè)承接化工、電子、電鍍、制藥、食品、飲料、化妝品、醫(yī)療衛(wèi)生、汽車、冶金、電力等行業(yè)廢水處理服務(wù)，為客戶提供有針對性的一站式廢水處理解決方案。在實際應(yīng)用中，通過采用合適的廢水零排放工藝，幫助眾多企業(yè)實現(xiàn)了廢水的零排放，提高了水資源的利用率，減少了對環(huán)境的污染，同時也降低了企業(yè)的生產(chǎn)成本，取得了良好的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。