工業廢水零排放相關工藝及設計！

發布日期：2023-12-25 作者：水處理柏楓楊點擊：

現代水處理技術的兩個重要發展方向，一個是給水處理方面的超純水制備，另外一個則是廢水處理方面的廢水零排放。前者主要基于半導體（精密電子，光伏），精密化工等領域蓬勃發展，結合RO，EDI，離子交換等工藝的成熟運用，主要為技術驅動。后者主要基于日益嚴格的環境保護要求，在傳統廢水處理工藝的基礎上，結合膜分離技術，蒸發結晶技術做到廢液零排放，主要為政策驅動。本文將重點介紹工業廢水零排放相關工藝及設計。

首先我們先來看一個最簡單的廢水零排放設計，超聲波清洗廢水零排放工藝流程圖如下

項目名稱：長三角某地超聲波清洗廢水零排放

基本概況：微含油超聲波清洗廢水，日處理量3-5噸，園區要求廢液零排放。

工藝拆解如下：

藍色部分：一般廢水處理工藝，預期達到三級污水排放標準。

綠色部分：基于超濾（UF）+反滲透（RO）的中水回用工藝，預期達到50-60%回用比例。

深綠部分：基于單效蒸發器的蒸發結晶+冷凝回用工藝，處理反滲透濃水結晶及冷凝液回用。

麻雀雖小五臟俱全，通過簡單案例的拆解，我們會發現工業廢水零排放基本可以三部分，即

預處理階段：基于傳統廢水處理工藝組合，階段出水達到或基本達到工業廢水回用標準（一級A廢水排放標準）。

回用階段：大部分基于膜分離技術，綜合運用超濾，納濾，反滲透（含DTRO,STRO等特種膜），離子吸附交換（特種樹脂及軟化樹脂前置，拋光混床樹脂后置）和EDI等技術工藝。

補充介紹一下特種膜和特種樹脂。

DTRO膜技術：即碟管式反滲透膜技術，是一種可以實現高濃度(高鹽、高有機物等)料液處理、回收、達標排放和廢水濃縮減量的分離技術（設備）。其結構原理如下圖

原液流道：碟管式膜組件采用開放式流道，料液通過入口進入壓力容器中，從導流盤與外殼之間的通道流到組件的另一端，在另一端法蘭處，料液通過8個通道進入導流盤中，被處理的液體以最短的距離快速流經過濾膜，然后180°逆轉到另一膜面，再從導流盤中心的槽口流入到下一個導流盤，從而在膜表面形成由導流盤圓周到圓中心，再到圓周，再到圓中心的雙”S”形路線，濃縮液最后從進料端法蘭處流出。DT膜組件采用高強度，耐壓設計，能夠克服更高的滲透壓，帶有凸點的導流盤形成獨特的開放式流道，對預處理要求低，提高了膜抗污染能力，清洗更徹底，延長膜使用壽命。

因為DT膜的特殊的結構和工作原理，所以它能承擔起為高鹽、高有機物廢水的濃縮減量的任務。在零排放方案設計中一般設計在傳統反滲透工藝之后，蒸發結晶工藝之前，起到進一步減少濃縮液處理量，減輕蒸發結晶工作量的作用。

STRO膜技術：STRO膜是卷式RO膜的一種形式，由德國DeFraWater 公司為實現高濃度、高鹽分、低懸浮物廢水的濃縮、回收和達標排放而研發的一種新型高壓管網式反滲透膜。在設計上結合了開放式流道和卷式元件設計上的優勢，是一種具有特殊的45°雙層開放式流道結構的新型卷式膜元件。

首先這種結構上的差異（不同的產水流道），使它相比普通的卷式RO膜更耐污染的一面。其次STRO膜采用了高壓的端板與耐高壓的中心桿固定在玻璃鋼容器中，使它可以承受相對傳統RO膜更高的工作壓力，從而在能高鹽、高有機物廢水的濃縮處理方面具有更強適應力和處理能力。ST膜裝置一般在零排放工藝中所處位置與DT膜相同，當兩者同時存在時DT在前，ST在后。

DT膜和ST膜在應用場景上有不少相通的地方，在某些特定領域也都較傳統RO膜適應能力強不少（也貴不少）。但是基于不同結構及工作原理，兩者之間還是有不少區別的。

其中DT膜優勢在于抗壓能力（75-200bar）強和膜通量高，從而能在較高工作壓力下有效處理高鹽，高濃度/濁度的廢水。而ST膜的抗壓能力（50-120bar）相對傳統RO膜（5-60bar）也不差，但是相對于DTRO膜卻略有遜色，不過在抗污染性方面較之DTRO膜又強不少。常見的特定應用場景如垃圾處理廠滲透液處理過程中常見DT膜在前，ST膜在后合作處理工藝。

特種樹脂：特種樹脂種類繁多，大多按照功能和作用命名。比如除金屬（鐵，鉻，鎳，銅，汞等）樹脂，回用重金屬（金，鉑等）樹脂，除磷樹脂，脫色樹脂等等。每個廠家不同產品都有自己的賣點，根據實際需要適量選擇即可。在零排放工藝中，特種樹脂一般在預處理階段前置。

蒸發結晶階段：基于蒸發結晶冷凝工藝，合理選用低溫蒸發-低溫刮刀結晶，MBR蒸發-結晶，多效蒸發（含單效蒸發）等工藝（設備），達到濃縮液結晶，蒸汽冷凝回用的目的。

低溫蒸發器：低溫真空處理方式，處理量較小，一般有200L/H---3000L/H的處理量。常見于的清洗劑、電鍍廢水、切削液廢水等機械加工廢液，一般工作溫度30-37℃左右，濃縮廢水不能結晶。

低溫刮刀結晶器：刮板式熱泵低溫真空干燥結晶，利用真空高壓環境使廢水在低于40攝氏度狀態下沸騰，從而起到蒸發，結晶固液分離的目的。能耗一般，單噸廢水能耗200KW左右。

MVR蒸發器：低溫與低壓汽蒸技術相結合，處理量適中，一般處理量在0.5T/H以上。常見于化工、食品、造紙、醫藥、海水淡化、污水處理等領域，一般工作溫度70-90℃。