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工业水处理技术趋势--水处理技术预览

作者:本网编辑 文章来源:ACHEMA趋势  点击数:1983  发布时间:2013-05-31
循环利用是工业水可持续利用的关键要务.闭路式水资源管理能够降低耗水量,减少废液量,还能削减能耗.

循环利用是工业水可持续利用的关键要务。闭路式水资源管理能够降低耗水量,减少废液量,还能削减能耗。

全球工业界用掉了大约1/4的可用水资源,特别是用作冷却水、溶剂和清洗剂。工业化程度不同的行业之间,耗水量并不相同。据德国水资源协会(Vereinigung Deutscher Gewässerschutz e.V.)所述,作为一种经验法则,在美国制造1美元价值的商品耗水量约为100L,在西欧约为50L,在亚洲地区为20L(即“水足迹”或“虚拟水”)。

目前正在开发各种创新型的技术以增强过程水和废水的管理,这样既能增加成本效率又减少了对环境的影响。这些技术可以瞄向减少排放到环境当中的废液流量,也可以指向降低污染浓度,例如,剩余COD(化学需氧量)、AOX(可吸附有机卤素化合物)、微量物质和盐类。其他目标可以是从废液流中提取有用物质以供回收利用(例如木质素和多酚)或重新利用水资源。当然,创新型的技术中也有不可持续的,如水力压裂技术进行油砂和页岩汽油开采。该技术利用大量的水将这些物质带到地表。经常会混入添加剂以便泵机能够保持物质的自如流动。水力压裂在美国和加拿大是一种常见技术,德国也正在开展一些初期项目。

工业水处理技术事实上正在朝着整体化的方向发展,其中包括过程水的回收利用、有用物质的回收以及水处理所用化学品的回收。废水管理的方法也在改变。如果这些废水流是浓缩而且不加混合的,则水处理从中提取有用物质将较为容易和廉价。除此之外,据德国机械设备制造业联合会(VDMA)及其水和废水处理技术专门小组所述,整个设备生命周期内的能耗和碳足迹正在成为合同授予过程当中一个越来越重要的议题。


工业废水处理

工业水处理技术发展趋势

原水和过程水的电解处理

电物理沉淀(EpF)是一种在德国Fraunhofer学会界面工程和生物技术研究所(IGB)开发出来的过程技术。将要处理的水流经一个反应器,在这个反应器当中,电流将流经各个消耗电极。在电极之间将发生电化学反应,而电极本身将溶解,从而释放出自己的金属离子。在先进氧化过程(AOP)当中,将同时生成活性根基和金属氢氧化物絮凝物。在整个电解过程中形成的金属氢氧化物絮凝物具有很强的吸附性并可以与微细分散颗粒物结合到一起。此外,溶解有机物质和无机物质会在同时发生的共同沉淀反应和包藏反应中沉淀下来。这种沉淀下来的物质可以随后以机械方式进行分离。

诸如EpF氧化和吸附技术可以根据所面临的任务进行组合应用。这些技术还有其他优点,它们适用于独立自主的运行方式,并可以在任何时候随时切换开关。这些技术可以部署在现有工厂当中,自主运行或自动化遥控也不成问题。连续在线采集总有机碳(TOC)数据可以用于支持一种需求驱动、能源优化的处理过程。

由于这些技术减少了化学品的耗用量,所以电解和氧化技术作为一种经济有效和可持续性的方案,广泛应用于治理工业水、过程水和废水,而这些水当中含有无法用生物治理过程分解的物质。这一过程运行所需的电力可以从诸如光伏发电和风力发电这样的可更新能源中获得。

电镀行业的过程水回收利用

表面加工行业的过程水复用和回收利用比化学工业更为常见。但是,分流隔离和单独处理要求工厂采取一种新型的水配送策略,而制订这种策略需要花费大量的时间和努力。膜生物反应器(MBR)技术已经在近年来确立了坚实稳固的地位,特别是在制药行业当中。这些应用通常布置在管的末端。这种膜确保了生物净化过程的高度有效性并且成为了一种对固体物质的屏挡层。MBR应用非常之高的净化性能是部署这些技术的重大前提之一,诸如用于有效水循环利用当中的反向渗透技术。这种方法已经应用在化学工业、制药行业以及其他相关行业。这种方法无疑为减少耗水量提供了机会。

这里引述一个实际范例,Oftech Oberflächentechnik公司从事汽车和电气/电子部件电镀业务。在这家公司处理四价铬转换至三价铬工艺时,安装了一套可移动式系统,内含一台离子交换器,用于在早期除去过程溶液(电解液)当中的污染物质,这样可以降低酸渍溶液和电解液的耗用量,同时大幅度延长使用期限。

饮料行业的水循环利用

洗瓶机所使用的水量大于这座制瓶厂内任何其他环节的用水量。每个瓶子用100mL的清洗溶液进行漂洗。漂洗水通常重新用于预浸泡或木板箱清洗。这个应用于FuMA-Tech公司的水循环处理过程结合了超滤和反渗透技术,同时采用碳酸进行2级中和。即使原水水质参数达到了危急水平,紫外线消毒设备、自动化膜清洗和循环系统消毒也能防止细菌污染。水循环利用在典型情况下可将新鲜水耗用量减少50%~60%,绝大多数盐类都从产品水当中除去了,而这种水也满足了饮用水质标准。

水处理碳足迹

威立雅水资源管理事业部成员Krüger Wabag和其他公司成员一道系统性地评估了水处理和废水处理过程整个生命周期的温室气体排放量。基于积极主动的碳平衡策略,公司就能提出一系列水处理解决方案,突出显示了一些与成本和经济效益相关的节约机会。例如,在英国开展一些公众项目时,对于预计温室气体排放量的评估已经成为招标过程的一个标准组成部分。对于工业界来说这也是一个重大事项。包括一些涉足于食品的生产者也正在逐步设定减少排放量的目标,并且编制不断改进的过程报告。其他参与者集中于提升能源效率(从经济效益角度也很值得)以及自然资源的可持续管理。这样对于CO2生命周期排放量也有着积极的影响。

在这些系统建造时,将根据各个部分的具体分解执行排放量的估算。诸如钢材、铝材和各种类型塑料都累计加入并乘以一个CO2排放系数。这些系数取自于多个国际公认的数据库。在不间断运行当中的主要要素就是能耗、过程设备和所使用原水的类型。

ChemWater:可持续工业水资源利用

欧洲必须更高效地利用自己的水资源,而化学工业在其中要担负重大的角色。化学工业是最大的水消费行业之一,与此同时也在提供关键的水资源管理技术。欧盟资助的这项ChemWater项目的目的是促进欧洲倡导的各项活动在现有技术平台框架之内和之外的通力合作,为评估纳米技术、材料研究和过程创新领域各项新发现提供一个平台。其意图是充分利用这种新知识达成可持续工业水资源管理的目的。这个项目背后的实质理念不仅是了解化学品生产中的水资源利用,更是加强化学工业的水管理专业知识。这样将会强化化学过程工业作为技术提供方和专业知识库的角色。以化学工业为起点的新知识将可以转移到许多其他工业行业。

小结

一体化管理和处理工业原水、工艺水和废水是资源高效利用的重要环节。这种利用从经济和生态学的角度来看都是合情合理的。

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