基于零排的高盐废水处理技术经济比选分析-水-国内-环保技术-七星资讯-北斗智库环保管家

官方微信公众号

轻松扫一扫 环保更简单

个人中心

网站客服

扫码咨询 方便快捷

您的当前位置: 首页 » 七星资讯 » 环保技术 » 国内 » » 正文

基于零排的高盐废水处理技术经济比选分析

  来源:水科技与工程技术 | 发布时间:2024-06-05

 
摘    要 
 
  高盐废水零排工艺中常有超滤、反渗透、MVR蒸发等工艺的组合,但因为零排的水平衡问题,其组合顺序影响投资规模和运行成本。以某资源化项目的废水零排处理工艺为例,对不同的工艺路线进行技术经济分析,研究发现直接采用MVR蒸发全量处理废水能耗过高,采用DTRO减量化后再蒸发结晶更经济,分析成果可为类似项目决策提供参考。
 
  目前,工业企业废水处理的环保要求越来越高,有的企业废水甚至要求达到“零排放”。高含盐、高COD(难降解)废水要实现“零排放”是废水处理的难题。常用的零排放技术有膜浓缩和蒸发结晶技术组合,因为零排放的水-物料平衡问题,不同的组合工艺投资和运行成本不同。以某资源化项目为例,分析不同组合工艺的技术参数和投资运行成本,得出比较经济的处理方案。
 
  一、项目概况
 
  某资源化项目产生的污废水包括:生活污水,综合废水(包括余热锅炉排水、去离子制备废水、仓库地面冲洗水、清洗废水、化验室废水、循环冷却水排水等)、贵金属车间催化剂工艺废水、贵金属车间火法湿法脱酸循环废碱水、贵金属车间设备及地面冲洗水、填埋场垃圾渗滤液等。该项目生产废水总量20 t/h,其中综合废水量10 t/h,贵金属车间催化剂工艺废水等其他高浓度废水合计水量10 t/h。综合废水及高浓度废水的水质如表1。综合废水的COD浓度较高,TDS浓度较高,盐分较低;贵金属车间催化剂工艺废水以无机废水为主,COD含量非常低,但盐分较高。
 
 
  生产废水处理后回用至车间洗涤用水、地面冲洗水、车辆冲洗水及厂区绿化用水等,不外排,具体设计出水水质如表2。
 
 
  二、工业废水零排放工艺
 
  工业废水的“零排放”工艺常包含预处理技术、生物处理技术、膜浓缩技术、蒸发结晶技术。本项目两种废水的设计进水加权平均值COD为550 mg/L,NH3-N为31 mg/L,TDS为35312 mg/L,TSP为89 mg/L,Cl-为23160 mg/L,属于高含盐、高COD的废水,需要加强预处理。预处理可采用调节池—混凝沉淀—超滤去除废水中胶体物、悬浮物和不溶性COD,降低后续处理压力。考虑综合废水和高盐废水的污染物浓度相差较大,因此两种废水采用单独预处理后再进膜浓缩和蒸发单元。
 
  2.1 膜浓缩技术
 
  膜浓缩是以压力差、浓度差及电势差等为驱动力,通过溶质、溶剂和膜之间的尺寸排阻、电荷排斥及物理化学作用实现的分离技术。目前常见的用于浓缩的膜系统包括普通的苦咸水RO、海水淡化反渗透膜(SWRO)和碟管式高压膜(DTRO)等,分别针对不同的TDS、原水污染物质等可供选择。DTRO系统可适用于高盐、高COD的废水处理,常规的卷式反渗透海水淡化膜组件,允许的进水SDI应低于5,而DTRO组件的进水SDI可高达15。
 
  2.2 蒸发结晶技术
 
  目前,常用的结晶工艺有多效蒸发(MEE)和机械蒸汽再压缩(MVR,也称高效蒸发结晶),两类工艺各有利弊。多效蒸发是把前效产生的二次蒸汽作为后效的加热蒸汽,在一定程度上节省了生蒸汽,但第一效仍然需要源源不断地提供大量生蒸汽,并且末效产生的二次蒸汽还需要冷凝水冷凝,整个蒸发系统也比较复杂。MVR采用离心式蒸汽压缩机对二次蒸汽进行压缩,使二次蒸汽温度提高10~18℃以上,用作系统蒸发热源。在装置启动过程中需供给生蒸汽,正常运行后不再需要生蒸汽供给,以电能为主要动力。MVR蒸发系统比较紧凑,系统操作比较简便,不需要锅炉,占地面积相对较小。
 
  三、工艺方案
 
  本项目废水盐分和难降解COD采用反渗透(DTRO)和蒸发(MVR)结合的方式进行减量浓缩。齐兆涛等采用DTRO对气田高盐采出水进行试验,在运行压力不大于5.5 MPa、进水COD质量浓度为200mg/L条件下考察产水率、产水水质的关系,发现膜通量12.8 L/m2·h,产水率40%,脱盐率95%,COD去除率保持在75%以上。曹伟新针对反渗透系统运行成本提出一种数模分析方法,以单位水成本为优化目标函数,得到最优运行工况为:系统回收率40%条件下,过水通量16 L/m2·h,膜回收率39.5%,膜脱盐率99.4%,膜前增压泵压力5.48MPa,系统比能耗3.6 MPa/m3。齐兆涛和曹伟新等研究表明,采用DTRO和MVR是能够将盐分、COD处理率达到设计要求的。
 
  本项目综合废水和高盐废水分别经调节池—p H/混凝沉淀后进入保安过滤器—零排单元(超滤—反渗透—MVR蒸发)—回用水池,回用至车间洗涤用水等。考虑预处理单元的COD去除率为80%,预处理后COD加权平均值为117.5 mg/L,TDS加权平均值为32586 mg/L,Cl-浓度加权平均值为23160 mg/L。本项目废水处理量为20t/h,为简化计算,盐浓度按质量分数2.5%考虑。
 
  3.1 MVR+UF+DTRO工艺
 
  预处理后的废水先进入MVR蒸发装置,蒸馏水再进入超滤—反渗透装置,反渗透产水进入回用水池,浓水返回MVR蒸发装置,杂盐外运处置。图1为方案—物料平衡计算。
 
 
  3.2 UF+DTRO+MVR工艺
 
  预处理后的废水先进入超滤—反渗透,反渗透产水进入回用水池,浓水进MVR蒸发装置,蒸馏水也进入回用水池,杂盐外运处置。图2为方案二物料平衡计算。
 
 
 
  四、不同方案的技术经济比较
 
  方案一采用先蒸发后膜浓缩的方式,通过蒸发去除部分污染物,减轻对后续膜单元的堵塞,能一定程度上降低膜耗;方案二采用先膜浓缩后蒸发的方式,通过膜浓缩进行减量处理,可降低蒸发单元运行成本。两个方案的主要技术参数如表3。
 
 
  对两个方案的投资及运行成本进行分析,如表4。计算基准:电费按0.7元/k W·h;超滤膜单支膜面积2.59 m2,膜元件单价4.0万/支,使用寿命5年;DTRO膜单支膜面积9.405 m2,膜元件单价1.8万/支,使用寿命3年。MVR蒸发单元蒸出1 t水按照耗电30 k W计算。
 
 
  从表4可看出方案一(MVR-UF-DTRO)投资成本较低,但是运行成本高;方案二(UF-DTRO-MVR)投资成本较高,但是运行成本低。采用费用现值法(PC)对两种方案进行经济比较。假设方案寿命期均为8年,基准收益率为8%。第一方案PCA=400.4+651×(P/A,8%,8)=4141.4(万元),第二方案PCB=554+364.4×(P/A,8%,8)=2648.1(万元),PCB<PCA,所以第二方案为更优方案。
 
  五、结   语
 
  本文从技术和经济两方面对高含盐、高COD废水的零排放工艺进行了深入剖析,提出两种工艺路线,结合水平衡、污染物浓度确定技术参数及处理规模。经过技术和经济比选发现,直接采用MVR蒸发全量处理废水能耗过高,建议采用DTRO减量化后再蒸发结晶。本文的经济比选分析可为其他类似项目技术方案比选提供借鉴。
 
  更多环保技术,请关注北斗智库环保管家网(http://www.beidouzhiku.cn/)。

关键词: 废水处理   环保管家  

版权与免责声明

1.凡注明来源“北斗智库环保管家网”的所有文字、图片和音视频资料,版权均属北斗智库环保管家网所有,未经授权禁止转载。
2.本网转载并注明自其它来源的作品,目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点或证实其内容的真实性,不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。