什么是废水零排放？

1、什么是零排放？

废水“零排放”是指工业废水经过重复使用(yòng)后，将这部分(fēn)含盐量和污染物(wù)高浓缩成废水全部(99%以上)回收再利用(yòng)，无任何废液排出工厂。水中的盐类和污染物(wù)经过浓缩结晶以固體(tǐ)形式排出厂送垃圾处理(lǐ)厂填埋或将其回收作為(wèi)有(yǒu)用(yòng)的化工原料。

正常的零排放途径為(wèi)浓水预处理(lǐ)（分(fēn)末端处理(lǐ)与再浓缩技术，根据工艺来选择技术及顺序）→浓缩结晶这两个步骤来操作的，本文(wén)将详细介绍这两个步骤常用(yòng)的处理(lǐ)技术！

2、浓水预处理(lǐ)－末端处理(lǐ)技术

1、高1级氧化技术

高1级氧化法是利用(yòng)强氧化性的羟基自由基(·OH)氧化分(fēn)解水中有(yǒu)机污染物(wù)的方法，可(kě)以快速、无选择性、彻1底氧化各种有(yǒu)机与无机污染物(wù)。

高1级氧化法包括如芬顿氧化、臭氧催化氧化、光催化氧化和電(diàn)化學(xué)氧化等技术。

1、芬顿氧化

其中，芬顿氧化法利用(yòng)H2O2和Fe2+在酸性pH条件下生成·OH。操作简单、反应速度快、处理(lǐ)效果好。一些设计院，在要求零排放的时候会采用(yòng)芬顿强氧化，然后再进入污水处理(lǐ)系统。

某印染企业反渗透浓水的COD、氨氮分(fēn)别為(wèi)253、32mg/L，電(diàn)导率為(wèi)1270μS/cm，采用(yòng)“芬顿+气浮”工艺处理(lǐ)，出水COD、氨氮分(fēn)别為(wèi)70、7mg/L，单位浓盐水处理(lǐ)费仅為(wèi)1.32元/m3。

某炼油企业反渗透浓水采用(yòng)芬顿氧化法处理(lǐ)，COD从100mg/L下降到50mg/L左右，实现达标排放的要求。

2、臭氧氧化＋光催化

相关实践表明，臭氧氧化与光催化联合使用(yòng)，可(kě)使DOC的去除率提高30%。设置混凝前处理(lǐ)，去除率更高。

3、電(diàn)化學(xué)氧化

電(diàn)化學(xué)氧化技术对处理(lǐ)反渗透浓水很(hěn)有(yǒu)效，一方面高電(diàn)导率的浓水可(kě)以降低能(néng)耗，高含量的氯可(kě)作為(wèi)强氧化剂去除有(yǒu)机物(wù)，另一方面，電(diàn)化學(xué)氧化除了能(néng)去除COD和氨氮外，还对一些新(xīn)兴污染物(wù)具有(yǒu)较好的去除效果。

2、混凝/吸附法

主要目标是去除DOC（溶解有(yǒu)机碳，一般是指能(néng)通过孔径為(wèi)0.45微米滤膜、并在分(fēn)析过程中未蒸发失去的有(yǒu)机碳，代表了水體(tǐ)中溶解有(yǒu)机物(wù)质的总和）。由于水性质不同，混凝对DOC的去除率很(hěn)低。而吸附法利用(yòng)活性炭吸附效果明显好于混凝，成本也不是很(hěn)大。当活性炭剂量為(wèi)5g/L，DOC去除率可(kě)达到91%。

3、浓水预处理(lǐ)－再浓缩技术

浓水再浓缩在膜处理(lǐ)之前可(kě)能(néng)需要软化预处理(lǐ)，根据具體(tǐ)水质参数和目的，浓水再浓缩技术在进水限制、处理(lǐ)效果、运行成本、投资成本上均有(yǒu)所不同。

1、電(diàn)渗析

電(diàn)渗析可(kě)以说是一种除盐技术，因為(wèi)浓水含有(yǒu)一1定量的盐分(fēn)，而组成这些盐的阴、阳离子在直流電(diàn)场的作用(yòng)下会分(fēn)别向相反方向的電(diàn)极移动。電(diàn)渗析适合電(diàn)镀之类的行业，对进水要求比较高，需要直流電(diàn)。

電(diàn)解析除盐原理(lǐ)：電(diàn)渗析（ED）是在直流電(diàn)场作用(yòng)下，利用(yòng)荷電(diàn)离子膜的反离子迁移原理(lǐ)从水溶液和其他(tā)不带電(diàn)组分(fēn)中分(fēn)离带電(diàn)离子的膜过程，是一个以電(diàn)位差為(wèi)推动力的膜分(fēn)离过程。在電(diàn)渗析器内设置多(duō)组交替排列的阴、阳离子交换膜，在直流電(diàn)场作用(yòng)下，阳离子穿过阳膜向负极方向运动；阴离子穿过阴膜向正极方向运动。这样就形成了去除水中离子的淡水室和浓缩离子的浓水室，将浓水排放，得到的淡水即為(wèi)去盐水。

2、特种膜

特种膜能(néng)对RO浓水中的有(yǒu)机物(wù)、盐度和水进行较為(wèi)彻1底的分(fēn)离，透过液水质较好，其COD和盐度的去除率均可(kě)达到90%以上。因此，其渗透液可(kě)以直接排放或者进入生化处理(lǐ)工艺进一步处理(lǐ)，浓缩液则可(kě)通过MVR做蒸发结晶进行零排放处理(lǐ)。

特种膜处理(lǐ)技术原理(lǐ)：浓水经过适当的预处理(lǐ)后泵入特种膜单元，由于特种膜高可(kě)以高压条件下操作，因而降低了特种膜对其他(tā)膜工艺浓水的透过液回收率的限制，浓缩倍数增加。其产水回收率的增加导致了浓水的减少，因此也降低了后续RO浓水处理(lǐ)工艺的规模和运行费用(yòng)。

3、超频振动膜

超频振动膜的原理(lǐ)就和摇筛子一样。利用(yòng)振动机振动膜桶，使得整个处理(lǐ)过程中膜都是振动状态，再利用(yòng)剪切力让水中杂质难以附着在膜表面。因此其膜的寿命更長(cháng)，进水水质更宽裕，能(néng)处理(lǐ)很(hěn)多(duō)传统固定RO膜处理(lǐ)不了的水。

总的来说，超频振动膜对进水水质要求比较低，膜寿命長(cháng)，关键的是运行成本基本就是電(diàn)费，一个超频振动膜组件系统只需要大约7.35kw的振动动力電(diàn)动机和3.65kw的料液泵。

说到底，RO浓水再浓缩技术的本质就是為(wèi)了减少MVR蒸发处理(lǐ)的水量，从而达到节约零排放成本的目的。

4、浓水浓缩结晶技术

1、膜蒸馏

利用(yòng)膜蒸馏（MD）处理(lǐ)反渗透浓水，可(kě)实现反渗透浓水的近“零排放”。膜蒸馏是传统蒸馏工艺与膜分(fēn)离技术相组合的一种新(xīn)型膜分(fēn)离过程。

相对其它分(fēn)离过程，膜蒸馏操作温度和压力低，可(kě)以在较低的温度下实现蒸馏过程，如利用(yòng)太阳能(néng)、地热、温泉、工厂预热和温热的工业废水等廉价能(néng)源；重要的是，其对无机盐、大分(fēn)子等不挥发组分(fēn)具有(yǒu)100%的理(lǐ)论截留率，可(kě)用(yòng)来处理(lǐ)高浓度废水。

值得一提的是，采用(yòng)膜蒸馏法直接处理(lǐ)反渗透浓水，易导致膜污染，终导致产水通量下降。因此，膜蒸馏技术常与其他(tā)技术整合应用(yòng)。比如，某水友将反渗透浓水经阻垢预处理(lǐ)后，再用(yòng)膜蒸馏发浓缩处理(lǐ)，可(kě)将产水電(diàn)导率保持在5uS/cm以下，并且有(yǒu)效延缓产水通量下降。再比如，某水友采用(yòng)膜蒸馏技术和结晶器处理(lǐ)反渗透浓水，总回收率可(kě)达95%。

三种膜蒸馏过程比较：

目前已经发展出四种不同的膜蒸馏操作方式，包括直接接触式膜蒸馏（DCMD），气隙式膜蒸馏（AGMD），气流吹扫式膜蒸馏（SGMD）和真空式膜蒸馏（VMD）。

相关研究表明，在采用(yòng)PVDF中空纤维疏水微孔膜进行的三种MD过程的脱盐实验中，VMD过程渗透通量高，达21.8L（m2·h），DCMD次之、SGMD小(xiǎo)。

三种MD过程的渗透通量均随料液温度的升高而增大，随料液浓度的增加而降低；随着料液流速的增加，VMD和SGMD渗透量无显著变化，而DCMD过程略有(yǒu)增加；VMD和SGMD过程的渗透量分(fēn)别随冷侧气體(tǐ)流速和真空度的增加而增加，DCMD渗透量不随冷却水流速的增加而改变。

三种MD过程的脱盐率均不随各操作条件的改变而改变，脱盐率近100%。

2、强化蒸发

实际操作中，蒸发的形式多(duō)种多(duō)样，比如单效蒸发、多(duō)效蒸发，还有(yǒu)近常用(yòng)的热泵蒸发。该技术类型主要包括多(duō)效蒸发、多(duō)级闪蒸（MSF）、蒸汽热力再压缩（TVR）以及蒸汽机械再压缩（MVR）等。

1、多(duō)效蒸发

多(duō)效蒸发（MEE）是多(duō)个蒸发器串联运行，每一阶段产生的蒸汽用(yòng)做后一蒸发器的加热蒸汽使用(yòng)。但其相对多(duō)级闪蒸，结垢较為(wèi)严重。

2、多(duō)级闪蒸

多(duō)级闪蒸（MSF）是将热盐水引入闪蒸室后过热而急速的部分(fēn)气化，从而使热盐水自身的温度降低，所产生的蒸汽冷凝后即為(wèi)所需的除盐水。

多(duō)级闪蒸法不仅用(yòng)于海水淡化，而且已广泛用(yòng)于火力发電(diàn)厂、石油化工厂的锅炉供水、工业废水和矿井苦咸水的处理(lǐ)与回收，以及印染工业、造纸工业废碱液的回收。

3、热力蒸汽在压缩

热力蒸汽再压缩（TVR）是将沸腾室的蒸汽压缩到加热室上，能(néng)力被加到蒸气上，使蒸汽能(néng)够用(yòng)于再加热。

4、机械蒸汽再压缩

机械蒸汽再压缩（MVR）是在TVR的基础上，二次蒸汽通过压缩机的绝热压缩作用(yòng)，提高了压力和饱和温度，再把压缩后的蒸汽引入到蒸发器管外加热物(wù)料，整个系统的输入功只有(yǒu)压缩机的電(diàn)功，节能(néng)效果显著。

综上所述，虽然这些强化蒸发技术实现浓水的近零排放，但相对来说投资大、处理(lǐ)成本高。