Sıfır sıvı deşarj - ZLD
- ZLD nedir?
Sıfır sıvı deÅŸarjı (ZLD), amacının bir sistemden tüm sıvı atıkları çıkarmak olduÄŸu bir tedavi sürecidir. ZLD'nin odak noktası ekonomik olarak atık suyu azaltmak ve yeniden kullanım için uygun temiz su üretmektir.
ZLD teknolojileri geleneksel olarak, tuzlu suyunu yüksek saflaÅŸtırılmış suya ve düzenli depolama alanları bertarafı veya tuz geri kazanımı için hazır katı kuru ürüne dönüÅŸtürmek için termal buharlaÅŸmayı kullanan tuzlu su konsantratörlerinden ve kristalizörlerden oluÅŸur. Evaporatör/kristalleÅŸtirici sistemleri ZLD süreçlerinde en yaygın olarak kullanılanlar olsa da, yüksek geri kazanımlarla diÄŸer umut verici teknolojiler (ED/EDR, FO ve MD) dayanak almış ve maliyeti düÅŸürmek için farklı kombinasyonlarda kullanılır ve farklı kombinasyonlarda kullanılır ve Sistemlerin verimliliÄŸini artırın.
Çevresel etki nedeniyle tuzlu su deÅŸarjına iliÅŸkin giderek daha sıkı hükümet düzenlemeleri, su kıt olduÄŸunda veya yerel su kütleleri yasalarla korunduÄŸunda ZLD'yi gerekli kılmaktadır. Bu nedenle, ÅŸimdiye kadar, su boÅŸaltılmasının yakındaki yüzey suyuna veya denize ve atık su arıtma tesislerine deÅŸarj edilmesinin birçok endüstriyel tesis ve tuzlu su atık su katkıda bulunanlar, bu sorunu çözmek için yeni yollar bulmaya çalışıyor.
- zld sürücüleri
Salamura ile endüstriyel katılım iki yönlüdür. Birçok endüstriyel süreç, kirlettikleri su gerektirir ve serbest bırakma, yerel ortama geri döndürülemez zararlara neden olabilir.
Hindistan'da ve son on yılda, lokal suların endüstriyel atık su tarafından ağır kirlenmesi nedeniyle ZLD'yi nehirlerinin ve göllerinin geleceÄŸini saÄŸlamak için gerekli kılan katı düzenlemeler izledi. Avrupa ve Kuzey Amerika'da, iç tesislerde atık su bertarafının yüksek maliyetleri nedeniyle sıfır ZLD'ye yönelik sürüÅŸ uygulanmıştır. Bu maliyetler hükümet para cezaları ve bertaraf teknolojilerinin maliyetleri ile katlanarak artar.
ZLD, endüstriyel süreçte satılabilen veya yeniden kullanılabilen atık sudan deÄŸerli kaynakları kurtarmak için de kullanılabilir. Bazı örnekler aÅŸağıdaki gibidir,
- Tuz madeninden deÄŸerli potasyum sülfatın üretimi (k
- Kostik soda (NaOH) konsantrasyonu% 50 ve% 99 saflığa
- Bir pil üretim tesisinden saf, satılabilir sodyum sülfatın (NASO 4 ) geri kazanımı
- Kömür madeni atık su arıtma maliyetlerinin azaltılması, yol tuzu olarak satılabilen saf sodyum klorürü (NaCl) geri kazanarak
- Lityum (LI) ABD petrol tarlası trenlerinde Güney Amerika Salarları ile neredeyse aynı seviyede bulunmuÅŸtur
- Alçı (CASO .2h 2 o) maden su ve baca gazı desalinizasyon (FGD) atık sudan geri kazanılabilir, bu da alçıpanda kullanılmak üzere satılabilir Üretim
- So 4 ) gübre
ZLD uygulamasının diğer avantajları:
- Atık su hacminin azalması atık yönetim maliyetlerini düÅŸürür.
- Suyun geri dönüÅŸtürülmesi, böylece su alımına olan ihtiyacı azaltmak ve tedavi ihtiyaçları ile toplantı.
- Saha dışı bertaraf ve ilgili çevresel riskler için kamyon taşıma maliyetlerini azaltın.
Tablo 1, ZLD sürücüleri
- zld uygulamaları
- Ağır sanayide ve enerji santrallerinde soğutma kulesi patlaması & nbsp;
- Ä°yon deÄŸiÅŸim rejeneratif akışları özellikle gıda ve içecek iÅŸlemesinde
- baca gazı desülfürizasyonu, ıslak atık su akışı
- Belediye içilebilir su sistemleri, atık su akarsuları
- Tarım, endüstriyel ve belediye akışlarından suyun yeniden kullanımı
- Tekstil, kömürden kimyasal, süt ürünleri veya pil endüstrilerinden çeÅŸitli endüstriyel atık su akarsuları
Özellikle daha fazla, aÅŸağıdaki uygulamalara baÅŸvurabiliriz (Tablo 2),
Tablo 2, ZLD Atıksu Akışı Uygulamaları
deÅŸarj kaynakları hacim ve karmaşıklığa göre kategorize edilebilir. Bir ZLD çözümü, atık akışının yeri ile birlikte ikincisini dikkate almalıdır.
- zld belirleyici faktörler
ZLD tasarımını belirleyen en önemli faktörler,
- Gerekli tasarım akış hızı
- DeÅŸarj akışındaki spesifik kirleticiler çözünmüÅŸ malzemenin hacmi
EndiÅŸelenen kirletici maddeler Tablo 3,
- 'da sunulmaktadır.
Tablo 3, Tipik kimyasal bileÅŸenler
| 1. Sıkı Salamura Bertaraf Hükümeti Düzenlemelerine KarşılaÅŸma | |
| 2. Atık akışlarında değerli malzemelerin geri kazanılması | |
| 3. Azaltılmış atık hacimleri ve yönetim maliyetleri | |
| 4. Yerinde Geri DönüÅŸüm | |
| 5. Siteli Bertaraf için Kamyon Maliyetlerini Azaltma | |
| Membran Sistemi Reddet ( nf, mf, uf, ro ) | maden drenajı |
| baca gazı desülfürizasyonu ( fgd ) Blowdown/tasfiye | rafineri, sıvı ( gtl ) ve kömürden kimyasaldan ( ctx ) Atık sular |
| Üretilen Su ( Geleneksel, Fracking, Sagd ) | Scrubber Blowdown |
| no x enjeksiyon suyu | Demineralizasyon Atıkları |
| Entegre GazlaÅŸtırma Kombine Döngüsü ( IGCC ) Gri su | Düzenli Dolan Sızdırması |
| Sodium (Na+) | TDS/TSS | Phosphate (PO43-) | Strontium (S2+) | Sulfate (SO42-) |
| Potassium (K+) | COD/TOC/BOD | Ammonia (NH3) | Oil & Grease | Fluoride (F-) |
| Calcium (Ca2+) | pH | Boron (B+) | Barium (Ba2+) | Nitrate (NO3-) |
| Magnesium (Mg2+) | Chloride (Cl-) | Alkalinity | Silica | - |
Bu parametrelerin, sistemin maliyetinin doÄŸru bir tahminini elde etmek için bir teklif talep etmeden önce doÄŸru bir ÅŸekilde ölçülmesi gerekir. Yem akıştaki deÄŸiÅŸikliklere ve kirleticilerin konsantrasyonuna eÄŸilimli ise, giriÅŸ tamponlama tankları pikleri düzenler.
- Çalışma maliyetleri
ZLD zincirini oluÅŸturan her teknolojinin belirli bir satın alma maliyeti vardır, ancak maliyetleri hesaplamak için önemli bir parametre ve sonunda geri ödeme süresi iÅŸletme maliyetleridir. OPEX, özellikle elektrik gücü ve buhar üreten tesisler için hangi iÅŸlemin seçildiÄŸine göre büyük ölçüde deÄŸiÅŸebilir. Uzun vadeli bir yatırım için her seçimin faydaları ve dezavantajları ve her ÅŸirket ve çalışma personeli için daha iyi neyin yaralanması gerekir. Bu, uzun vadeli bir maliyet yatırımına karşı ilk almaya yardımcı olacaktır.
tuzlu su arıtma teknolojisi
elektrik enerjisi (kwh/m3)
termal enerji (kwh/m3)
toplam el. EÅŸdeÄŸer (kwh/m3)
tipik boyut (m3/d)
yatırım ($/m3/d)
max tds (mg/l)
MSF
3.68
77.5
38.56
<75,000
1,800
250,000
MED
2.22
69.52
33.50
<28,000
1,375
250,000
MVC
14.86
0
14.86
<3,000
1,750
250,000
ED/EDR
6.73
0
6.73
/
/
200,000
FO
0.475
65.4
29.91
/
/
200,000
MD
2.03
100.85
47.41
/
/
250,000
Tablo 4, tuzlu su arıtma teknolojilerinin spesifik enerji tüketimleri (SEC), çok aÅŸamalı flaÅŸ (MSF), çok etkili damıtma (MED), mekanik buhar sıkıştırma (MVC), elektrodializ (ED/EDR), ileri ozmoz (FO) , Membran damıtma. Enerji tüketimi deÄŸerleri, 2002-2017 arasında deÄŸiÅŸen ZLD teknolojileri üzerinde 13 karşılaÅŸtırmalı çalışmanın ortalamasıdır. ED/EDR, FO ve MD için açıklamalara ihtiyaç vardır. 1) ED/EDR SEC, daha yüksek tuzluluklar daha yüksek saniye gerektirdiÄŸinden, yemin tuzluluÄŸuna baÄŸlıdır, 2) SEC, çekme çözeltisine ve rejenerasyon yöntemine baÄŸlıdır. ÇoÄŸu makale, termolitik tuzların kullanımını ve bunların rejenerasyonunu 60 o c sıcaklıkta varsayar. Ä°htiyaç duyulan termal enerjinin% 90'ı, mevcutsa, 3) MD SEC konfigürasyonuna baÄŸlısa atık ısı ile elde edilebilir. Çalışmalardaki en yaygın MD konfigürasyonu, sadeliÄŸi nedeniyle doÄŸrudan temas md'dir (DCMD). Ä°htiyaç duyulan termal enerjinin% 90'ı, mevcutsa ve son olarak 4) toplam elektrik eÅŸdeÄŸeri aÅŸağıdakiler kullanılarak alınmışsa atık ısı ile elde edilebilir. EÅŸdeÄŸer = el. Enerji + 0.45 x Termal Enerji Modern enerji santrali verimliliÄŸine baÄŸlı (ilgili kağıda göre).
Åžek.1 Salamura Tedavi Teknolojileri SECS Grafik KarşılaÅŸtırma (Tablo 4 Açıklamasındaki Açıklamalara Bakınız)
Maliyet fayda analizi için son bir notta, her zaman
- Vergiler veya ek satın alma ücretleri
- Kurulum alanındaki olası fayda maliyetleri
- Çevre Düzenleme Ücretleri veya Ä°zinleri
- Düzenli uyumluluk testi
- Temel Zld Tasarım - ZLD Blokları
- gibi faktörleri dikkate almalısınız.
Bir atık su akışının değişken kaynaklarına rağmen, bir ZLD sistemi genellikle Şekil 1'de temsil edilen iki adımdan oluşur.
Åžekil 2, ZLD Temel Bloklar
- Ön-konsantrasyon; Salamura ön konsantre edilmesi genellikle membran tuzlu su konsantratörleri veya elektrodiyaliz (ED) ile elde edilir. Bu teknolojiler akışı yüksek tuzluluÄŸa konsantre eder ve 60 ve ndash'e kadar geri kazanabilir; suyun% 80'i.
- BuharlaÅŸma/kristalleÅŸme; Termal iÅŸlemler veya buharlaÅŸma ile bir sonraki adım, artık tüm suyu buharlaÅŸtırır, toplar ve yeniden kullanım için sürer. Sonra geride kalan atık, tüm safsızlıklar kristalleÅŸene ve katı olarak filtrelenene kadar tüm suyu kaynatan bir kristalleÅŸtiriciye gider.
& nbsp;
6.1. Ön-Konsantrasyon & nbsp;
Sıvı atık akışının ön konsantrasyonu, atık hacmini azaltması ve çok maliyetli buharlaÅŸma/kristalizasyon adımını önemli ölçüde küçültmesi nedeniyle çok önemli bir adımdır. Genellikle ileri ozmoz (FO) ve membran damıtma (MD) (Åžekil 3) 'den oluÅŸan elektrodiyaliz (ED) veya membran iÅŸlemleri ile elde edilir (Åžekil 3).
Şekil 3, Salamura Tedavi Teknolojileri, (a) Elektrodializ, (b) İleri Osmoz, (c) Membran Damıtma
Ed, FO ve MD, Ro'dan çok daha yüksek tuzluluk içeriÄŸi ile verimli bir ÅŸekilde çalışabilir (sırasıyla 150.000 ppm, 200.000 ppm, 250.000 ppm ve 70.000 ppm).
6.1.1. Elektrodiyaliz/Elektrodializ Geri DönüÅŸüm
Elektrodiyaliz, sırasıyla pozitif veya negatif yüklü türlere sahip yarı geçirgen membranlar yoluyla negatif ve pozitif iyonları iten bir elektrik alanı oluÅŸturmak için elektrotları kullanan bir membran iÅŸlemidir. ED, tuzlu suları doygunluk seviyelerine konsantre etmek için birden fazla aÅŸamada kullanılır. Çok yüksek su geri kazanımı için sıklıkla ro & nbsp ile birlikte kullanılır. ED, Ro'dan farklıdır, çünkü ro için suyu deÄŸil, suları deÄŸil iyonları çıkarır. Bu gerçeÄŸe baÄŸlı olarak silika ve çözünmüÅŸ organikler ED ile çıkarılmaz, bu da temiz akış yeniden kullanılacaksa önemlidir. ED, RO, katılar ve organiklerin yemden çıkarılması gibi katılar gerektirir.
Elektrodializ geri dönüÅŸü (EDR)
In EDR Elektrotların polaritesi birkaç kez tersine çevrildi Bir saat ve kirli su ve konsantre atık su, kirlenme ve ölçeklendirmeyi gidermek için membran yığınında deÄŸiÅŸtirilir.
6.1.2. Forward Osmosis
fo , yarı döndürülebilir bir membran ile ozmotik bir membran iÅŸlemidir. RO'nun aksine, suyun iyonlar, moleküller ve daha büyük parçacıklar gibi çözünmüÅŸ çözünenlerden ayrılmasını saÄŸlamak için uygulanan basınç kullanmaz. Bu, RO'ya kıyasla süreç için çok daha az enerji anlamına gelir. Genel olarak FO termal ve elektrik enerjisini kullanır. Termal enerji, çoÄŸu endüstriyel veya yakındaki alanlarda her yerde bulunabilen düÅŸük dereceli atık ısı ile deÄŸiÅŸtirilebilir.
6.1.3. Membran Damıtma
md hidrofobik membranlar kullanan termal olarak tahrikli bir taşıma iÅŸlemidir. . Yöntemdeki itici güç, membran gözeneklerinin iki tarafı arasındaki buhar basıncı farkıdır, bu da uçucu çözelti bileÅŸenlerinin (örn. Su) kütle ve ısıl aktarılmasına izin verir. MD'nin sadeliÄŸi, güneÅŸ ve jeotermal enerji gibi atık ısı ve/veya alternatif enerji kaynaklarını kullanabilmesi, MD'nin entegre sistemlerdeki diÄŸer süreçlerle birleÅŸtirilmesini ve umut verici bir ayırma tekniÄŸi haline getirmesini saÄŸlar.
6.1.4 Bir ZLD iÅŸleminde ön konsantrasyonun önemi
Konsantrasyon öncesi teknolojiler çok yüksek iyileÅŸmeye sahiptir, ancak sık sık tuzlu hale getirmek için tipik termal buharlaÅŸma teknolojileri gibi yeterli deÄŸildir. Öyleyse neden bu kadar önemli? Bunun nedeni, evaporatörlerin/kristalizörlerin CAPEX/OPEX'idir. 1) Salamuranın aşındırıcı doÄŸası nedeniyle, konsantrasyon arttıkça korozyona direnmek için gittikçe daha dirençli metal alaşımları alır. Bu, daha büyük buharlaÅŸma/kristalleÅŸtirici modülü olduÄŸu anlamına gelir, daha büyük olan capex (tüm iÅŸlemin% 60-70'i olabilir) olacaktır. 2) Konsantrasyon daha da yükseldikçe tuzlu su kaynama noktasının yükselmesi nedeniyle yüksek enerji talebi. Her iki nokta da buharlaÅŸma/kristalleÅŸme Lenntech web sayfalarında daha analitik olarak açıklanacaktır.
Durumun görsel bir örneÄŸini formüle etmeye çalışalım. Diyelim ki 100 m 3 /d tuzlu su var ve bir MD-MVC-kristalleÅŸtirici kombinasyonu ile tedavi etmek istiyoruz. Diyelim ki (ilgili makalelerde mevcut deÄŸerlerden kaba yaklaşımlar),
- MD (% 75 geri kazanım)/mevcut atık ısı kombinasyonu & rarr; Termal enerjinin% 90'ı atık ısı & rarr ile ikame edilebilir; Enerji tüketimi 47.41'den 6,57 kWh/m 3'e kadar gidecek
- % 90 iyileÅŸme ve RARR ile MVC; Ortalama 14.86 kWh/m 3
- % 50 iyileÅŸme ve RARR ile kristalleÅŸtirici; Ortalama 50 kWh/m 3
Yani, tüm ikinci deÄŸerler göz önüne alındığında, tuzlu su iÅŸleminin nasıl oynayacağını görelim.
100 m 3 tuzlu su; MD (%-75) & RARR; 25m 3 tuzlu su; MVC (%-90) & RARR; 2.5 m 3 tuzlu su; KristalleÅŸtirici (%-50) & rarr; 1.25 m 3 tuzlu su; Santrifüj veya kemer presine sürüldü
Bu 100 m 3 x 6.57 kWh/m 3 + 25 m 3 x 14.86 kWh/m 3 + 2.5 m 3 x 50 kWh/m 3 = 657kWh + 371.5 kWh + 125 kWh = 1.153.5 kWh/100 m 3 tuzlu su
EÄŸer bir ön konsantrasyon adımına girmezsek ve tuzlu suları bir evaporatöre sürüklediysek, o zaman enerji talebi olurdu,
100 m 3 x 14.86 kWh/m 3 + 10 m 3 x 50 kwh /m 3 = 1.486 kWh + 500 kWh = 1.986 kWh/100 m 3 tuzlu su
1.986 kWh (MVC-kristalleÅŸtirici)/ 1.153.5 kWh (MD-MVC-kristalleÅŸtirici) = 1.72 veya 172% 172 artış, bir ön konsantrasyon aÅŸaması olmadan tuzlu su tedavisinin enerji tüketiminde artış !
Tablo 5, her bir kombinasyonun göreceli su geri kazanımları (%) (konsantrasyon öncesi ve ön konsantrasyonu olmadan), her bir teknoloji için SEC'lerle birlikte ZLD, konsantrasyon öncesi zld ön konsantrasyon olmadan Recovery (%)SEC (kWh/m3)Recovery (%)SEC (kWh/m3)MD756.7500MVC97.514.869014.86Crystallizer98.75509550
Tablo 5'in grafik görselleÅŸtirmesi bize Åžekil 4,
vermektedir.
Åžekil 4, Her bir kombinasyonun (konsantrasyonlu ve ön konsantrasyon olmadan) göreceli su geri kazanımları (%) ile birlikte her biri için SEC'ler Teknoloji
Dolayısıyla, konsantrasyon öncesi aÅŸaması sadece enerji maliyetlerini yarıya indirmekle kalmadı, aynı zamanda sistemin kurtarma kullanılabilirliÄŸini de arttırdı. MVC'nin 100 ila 25m 3 olası küçülmesinden ve 10 ila 2,5m 3 'dan bahsetmiyorum bile, bu da capex/opex'te büyük tasarruflar anlamına gelir.
Burada minimum sıvı deÅŸarjı (MLD) kavramı hakkında konuÅŸmaya baÅŸlamamız önemlidir. MLD, ikincisi ile ilgili maliyetler ve karmaşıklık nedeniyle ZLD'ye kadar gitmeden yüksek bir geri kazanım sistemidir. MLD, ayrı bir Lenntech web sayfasında daha fazla tartışıldı.
6.2 BuharlaÅŸma ve kristalizasyon
Atık akışının ön konsantrasyonundan sonra bir sonraki adım, katı oluÅŸturmak ve buharlaÅŸtırılmış suyu yeniden kullanmak için termal iÅŸlemleri veya buharlaÅŸmayı kullanmaktır. BuharlaÅŸma esasen, genellikle su olan bir çözücüden, solvent olmayan bir çözücüden yoÄŸunlaÅŸmayan bir çözünmeyi konsantre etmek amacıyla kaynar bir sıvıya ısı transferidir. BuharlaÅŸma iÅŸlemi normalde çözünen madde çökmeye baÅŸlamadan hemen önce durur, aksi takdirde kristalizasyon olarak kabul edilir.
DüÅŸen Film BuharlaÅŸma , suyu ilk kristalizasyon noktasına (süper doygunluk) kadar yoÄŸunlaÅŸtıran enerji tasarruflu bir buharlaÅŸma yöntemidir. Asit eklenmesi, ısı eÅŸanjörlerinin ölçeklenmesini ve zarar görmesini önlemek için çözeltiyi nötralize edecektir. /p>
Evaporatörden çıkan tuzlu su, suyun kirletici maddelerin ve oluÅŸturulmuÅŸ kristallerin çözünürlüÄŸünün ötesinde yoÄŸunlaÅŸtığı bir zorla sirkülasyon kristalleÅŸtiriciye girer. Sonuç ürünü bir filtre presiyle veya bir santrifüj ile sulandırılır ve merkez (ana likör) kristalleÅŸtiriciye iade edilir.
Üç adımdan toplanan kondens (su) iÅŸleme geri döner ve sistemdeki sıvıların deÅŸarjını ortadan kaldırır. Organikler varsa, tekrar kullanmadan önce kondens parlatma gerekebilir. Ürün suyu daha sonra bir tutma tankına sürülür.
& nbsp; Katı atık, bu noktada, bir depolama alanına ya da yeniden kullanmak için gidecek.
Şekil 5, ZLD buharlaşma/kristalizasyon aşaması
Zero Liquid Discharge (ZLD)