一个难题,多种解决方案


作者:Hans-Jürgen Bittermann 日期:2018/04/04 来源:PROCESS《流程工业》

现在,BASF Lampertheim公司面临的任务是:回收利用主要用于热电联产发电的废热锅炉生产和输出工艺过程用热蒸汽。由于锅炉用水的导电性必须按照锅炉生产厂家的规定限制在3 000 µs/cm之内,现有的锅炉用水预处理工艺需要在过滤、脱碳和软化设备中增加脱盐的工艺步骤。由于锅炉使用的原水过滤采用的是滤液过滤系统,因此尝试着用一套试验设备就地解决问题,特别是测定出水的结垢指数。

EnviroFALK公司与BASF Lamperthein公司共同决定在预处理中使用超滤工艺,在脱盐软化中使用反渗透设备。为保证锅炉用水的可靠性,建造了两条平行的锅炉用水预处理生产线,构成了冗余配置。正常工作运行时,供水管道的供水能力为5 m3/h,平行工作时为10 m3/h。反渗透保证了生产运行的安全可靠性,以便持久地为后续锅炉设备提供软化水。

水的净化处理方法

水的净化处理方法

巴斯夫公司的这一项目是膜技术应用的典型实例。据统计,今后几年里,反渗透膜产品的市场增长率将会高达10%,超过了历年平均生产增长率。

创新的膜技术

全球知名的膜技术元件和离子交换器技术和产品的企业之一——朗盛公司,其位于德国比特菲尔德生产中心的产能已几乎饱和,因此他们决定进行技术改造,使生产能力翻一番。据介绍, 2017年下半年,增加的生产能力已投入生产使用。

“基于给水净化领域中全面的专业技术知识,我们有能力满足全球用户的需求。” 朗盛公司净化技术负责人Jean-Marc Vesselle先生说道。
值得一提的是膜元件内部的多功能间隔隔片,利用Alternating Strand Design(ASD)的不同厚度的长丝制成,由于可明显提高膜元件的能源利用效率,同时也有着优秀的抗结垢能力,它一问世就迅速占领了市场。
由于反渗透膜技术和离子交换技术常常结合在一起使用,利用Lewa Plus集成软件,用户可以在自己的计算机屏幕上设计废水净化处理系统,详细了解设备的细节了。

废水的循环利用

在德国,1/3的工业生产用水设置了简单的循环利用流程,其他废水经过净化处理,排放到下水道或者河流里。H2O公司远景规划是完全停止工业废水的对外排放,其Vacudest废水净化处理技术可应用于众多工业领域,实现工厂的废水循环再利用。该技术方法基于不同物质拥有不同的沸点这一物理特性来分离物质。在蒸发过程中,有机物和重金属等物质在蒸馏过程中都留了下来,在残留液体中的含量大约为1%~5%,对这些数量很小的残留液体再单独进行无害化处理。蒸发冷凝后的水,大约是蒸馏前总量98%的废水都可以再次用于工业生产。

废水处理综合净化系统

Veolia公司倡导:水是宝贵的,不能只使用一次。在这一理念下,他们设法在许多工业应用中越来越多地采用水循环利用技术,使净化处理后的工业废水再次用于工业生产。大多数情况下,废水循环利用设备能实现双倍节约,既即节约了新鲜的淡水也节约了工业废水。

杜邦公司在Hamm-Uentrop的生产厂就是化工企业废水循环利用的最好实例。通过废水循环利用,排放到排水渠中的工业废水量减少了80%,相应地也减少了饮用水的消耗量。他们通过3种废水净化处理方法,综合运用化工生产过程中产生的工业废水,使之能够再次用于化工生产。这一综合性的废水净化处理技术是AAA生物活性净化技术(交替的厌氧-好氧活性污泥净化技术)、超微膜过滤系统和反渗透技术。

这3种废水净化处理技术允许在现有的5个传统工业用水供水系统中完成废水回收再利用。废水净化处理的评估结果表明:综合净化系统在工作运行和废水净化处理质量方面都达到了既定目标,明显降低了废水净化处理成本(每年可以节约大约40万欧元)。

某聚合物生产厂中的工艺过程废水的净化处理

ZLD零液体排放技术

对于某些技术供应厂商而言,反复利用净化处理的废水还是不够。例如Hager+Elsässer公司(简称H+E公司)就和它的姊妹公司MFT过滤技术公司合作,开发了所谓的ZLD零液体排放技术。这一技术方案包含了3级反渗透膜的净化处理技术,通过蒸馏把废水中的残留物降低到最少程度。

这一技术的核心部分就是高压反渗透设备。在原来的化学-物理净化及生物净化工艺技术过程后,增加了超微过滤,在去除了残留有机物后,通过多级的膜过滤工艺技术,强力浓缩废水中的无机残留物。在经过两道反渗透膜过滤后,废水的压力可以升高到最高8 MPa。在如此高的压力下,废水浓缩的体积通常只有原来的20%左右,然后再对这些浓缩的废水进行第三次反渗透过滤。这种三级反渗透的膜过滤技术属于高压过滤法,最高压力可以高达20 MPa。工艺过程使用的是MFT过滤技术公司研发生产的专用过滤模块Circular Disc模块(简称CD模块),与其他流动缓慢的反渗透过滤模块不同,被过滤的水是环形的流经CD模块的,这也就减少了水的压力降。

与没有预浓缩的传统废水净化系统相比,这种ZLD零液体排放设备消耗的能源要少20%,同时,较小的蒸发设备所需的冷却能量也很少,这些措施可以节约高达80%的能源。另外,整套设备系模块化结构设计,也能节约工作运行时的能源消耗。据介绍,这一技术还可以节约20%左右的人工费用和20%的设备调试费用,此外,废水净化处理过程中所使用的化学品用量也减少了。

工艺过程用水的净化处理

如果不能实现零液体排放的生产时怎么办?HAST公司按照系统的过程分析方法提供了工艺过程用水的净化处理解决方案,由模块化的标准化部件和IT技术支持的网络构成。这一解决方案可以根据流程工艺过程的需要进行增减,配置成解决特种工业废水的特殊解决方案。这一模块化系统方案的目标是:尽可能少地使用自来水、化学品和能源,尽可能少地产生工业垃圾,在这一系统下,工作参数进行了最佳匹配。
HST公司研发的悬浮技术、片式分离器、沉淀和凝絮反应器,以及生物净化处理中使用的SBR序列间歇式活性污泥反应技术等都可以根据工艺过程废水的具体情况加以使用。这些废水净化技术可以提高流程工艺过程的效率,例如在分离过程中可靠准确地把不同的物质分离开来。HAST公司强调说道:这一点在原材料的回收中是非常重要的,在自动化和IT技术的帮助下,能够以很高的精确度保证不超过工艺过程废水净化处理的极限值。

从图纸到成品设备

Envirochemie公司在废水净化处理的相互沟通方面走的是另外一条路,以数字化的形式介绍工业废水的无害化净化处理。从勾勒在白纸上的草图到按照用户特殊要求定制的水处理设备的设计、制造和运行调试等,清楚展示了废水净化处理设备的诞生过程。在数字化说明书的第二篇章中,参观者可以亲身体验模块化的水处理、循环利用以及废水净化处理设备是如何构成的。