廢水零排放中常用的RCC技術
國內現有實現廢水零排放的RCC技術紹如下:RCC的核心技術為“機械蒸汽再壓縮循環蒸發技術”、“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
1.1、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,在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(Brine Concentrator)。
1.2、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,如氧氣和二氧化碳。
(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,然后被泵輸送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。
2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。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。
延伸閱讀:
“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,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。
3混全鹽結晶技術
3.1、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,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,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。
3.2、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。
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