Sıfır sıvı deşarj - ZLD

ZLD nedir?

Sıfır sıvı deşarjı (ZLD), amacının bir sistemden tüm sıvı atıkları çıkarmak olduğu 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 saflaştırılmış suya ve düzenli depolama alanları bertarafı veya tuz geri kazanımı için hazır katı kuru ürüne dönüştürmek için termal buharlaşmayı kullanan tuzlu su konsantratörlerinden ve kristalizörlerden oluşur. Evaporatör/kristalleştirici sistemleri ZLD süreçlerinde en yaygın olarak kullanılanlar olsa da, yüksek geri kazanımlarla diğer umut verici teknolojiler (ED/EDR, FO ve MD) dayanak almış ve maliyeti düşürmek için farklı kombinasyonlarda kullanılır ve farklı kombinasyonlarda kullanılır ve Sistemlerin verimliliğini artırın.

Çevresel etki nedeniyle tuzlu su deşarjına ilişkin giderek daha sıkı hükümet düzenlemeleri, su kıt olduğunda veya yerel su kütleleri yasalarla korunduğunda ZLD'yi gerekli kılmaktadır. Bu nedenle, şimdiye kadar, su boşaltılmasının yakındaki yüzey suyuna veya denize ve atık su arıtma tesislerine deşarj 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 geleceğini sağlamak için gerekli kılan katı düzenlemeler izledi. Avrupa ve Kuzey Amerika'da, iç tesislerde atık su bertarafının yüksek maliyetleri nedeniyle sıfır ZLD'ye yönelik sürüş uygulanmıştır. Bu maliyetler hükümet para cezaları ve bertaraf teknolojilerinin maliyetleri ile katlanarak artar.

ZLD, endüstriyel süreçte satılabilen veya yeniden kullanılabilen atık sudan değerli kaynakları kurtarmak için de kullanılabilir. Bazı örnekler aşağıdaki gibidir,

Tuz madeninden değerli potasyum sülfatın üretimi (k

₂

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 bulunmuştur
Alçı (CASO .2h ₂ o) maden su ve baca gazı desalinizasyon (FGD) atık sudan geri kazanılabilir, bu da alçıpanda kullanılmak üzere satılabilir Üretim

ZLD uygulamasının diğer avantajları:

Atık su hacminin azalması atık yönetim maliyetlerini düşürür.
Suyun geri dönüştürülmesi, 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

Deşarj akışı akışları için aşağıdakileri içeren çok çeşitli kaynaklar var:

Ağır sanayide ve enerji santrallerinde soğutma kulesi patlaması & nbsp;
İyon değişim rejeneratif akışları özellikle gıda ve içecek işlemesinde
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 çeşitli endüstriyel atık su akarsuları

Özellikle daha fazla, aşağıdaki uygulamalara başvurabiliriz (Tablo 2),

Tablo 2, ZLD Atıksu Akışı Uygulamaları

deşarj 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

Endişelenen kirletici maddeler Tablo 3,

'da sunulmaktadır.

Tablo 3, Tipik kimyasal bileşenler


1. Sıkı Salamura Bertaraf Hükümeti Düzenlemelerine Karşılaşma
2. Atık akışlarında değerli malzemelerin geri kazanılması
3. Azaltılmış atık hacimleri ve yönetim maliyetleri
4. Yerinde Geri Dönüşüm
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 Gazlaştırma Kombine Döngüsü ( IGCC* ) Gri su**	Düzenli Dolan Sızdırması


Sodium (Na⁺)	TDS/TSS	Phosphate (PO₄^3-)	Strontium (S²⁺)	Sulfate (SO₄^2-)
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 doğru bir tahminini elde etmek için bir teklif talep etmeden önce doğru bir şekilde ölçülmesi gerekir. Yem akıştaki değişikliklere ve kirleticilerin konsantrasyonuna eğilimli ise, giriş tamponlama tankları pikleri düzenler.

Çalışma maliyetleri

ZLD zincirini oluşturan her teknolojinin belirli bir satın alma maliyeti vardır, ancak maliyetleri hesaplamak için önemli bir parametre ve sonunda geri ödeme süresi işletme maliyetleridir. OPEX, özellikle elektrik gücü ve buhar üreten tesisler için hangi işlemin seçildiğine göre büyük ölçüde değişebilir. Uzun vadeli bir yatırım için her seçimin faydaları ve dezavantajları ve her şirket 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. Eşdeğer (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

<3,000

1,750

250,000

ED/EDR

6.73

200,000

0.475

65.4

29.91

200,000

2.03

100.85

47.41

250,000

Tablo 4, tuzlu su arıtma teknolojilerinin spesifik enerji tüketimleri (SEC), çok aşamalı flaş (MSF), çok etkili damıtma (MED), mekanik buhar sıkıştırma (MVC), elektrodializ (ED/EDR), ileri ozmoz (FO) , Membran damıtma. Enerji tüketimi değerleri, 2002-2017 arasında değişen ZLD teknolojileri üzerinde 13 karşılaştırmalı çalışmanın ortalamasıdır. ED/EDR, FO ve MD için açıklamalara ihtiyaç vardır. 1) ED/EDR SEC, daha yüksek tuzluluklar daha yüksek saniye gerektirdiğinden, yemin tuzluluğuna bağlıdır, 2) SEC, çekme çözeltisine ve rejenerasyon yöntemine bağlıdır. Çoğu makale, termolitik tuzların kullanımını ve bunların rejenerasyonunu 60 o c sıcaklıkta varsayar. İhtiyaç duyulan termal enerjinin% 90'ı, mevcutsa, 3) MD SEC konfigürasyonuna bağlısa atık ısı ile elde edilebilir. Çalışmalardaki en yaygın MD konfigürasyonu, sadeliği nedeniyle doğrudan temas md'dir (DCMD). İhtiyaç duyulan termal enerjinin% 90'ı, mevcutsa ve son olarak 4) toplam elektrik eşdeğeri aşağıdakiler kullanılarak alınmışsa atık ısı ile elde edilebilir. Eşdeğer = el. Enerji + 0.45 x Termal Enerji Modern enerji santrali verimliliğine bağlı (ilgili kağıda göre).

Şek.1 Salamura Tedavi Teknolojileri SECS Grafik Karşılaştırma (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 İzinleri
Düzenli uyumluluk testi

Temel Zld Tasarım - ZLD Blokları

Bir atık su akışının değişken kaynaklarına rağmen, bir ZLD sistemi genellikle Şekil 1'de temsil edilen iki adımdan oluşur.

Şekil 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 tuzluluğa konsantre eder ve 60 ve ndash'e kadar geri kazanabilir; suyun% 80'i.
Buharlaşma/kristalleşme; Termal işlemler veya buharlaşma ile bir sonraki adım, artık tüm suyu buharlaştırır, toplar ve yeniden kullanım için sürer. Sonra geride kalan atık, tüm safsızlıklar kristalleşene ve katı olarak filtrelenene kadar tüm suyu kaynatan bir kristalleştiriciye gider.
& nbsp;

6.1. Ön-Konsantrasyon & nbsp;

Sıvı atık akışının ön konsantrasyonu, atık hacmini azaltması ve çok maliyetli buharlaşma/kristalizasyon adımını önemli ölçüde küçültmesi nedeniyle çok önemli bir adımdır. Genellikle ileri ozmoz (FO) ve membran damıtma (MD) (Şekil 3) 'den oluşan elektrodiyaliz (ED) veya membran işlemleri ile elde edilir (Şekil 3).

Şekil 3, Salamura Tedavi Teknolojileri, (a) Elektrodializ, (b) İleri Osmoz, (c) Membran Damıtma

Ed, FO ve MD, Ro'dan çok daha yüksek tuzluluk içeriği ile verimli bir şekilde çalışabilir (sırasıyla 150.000 ppm, 200.000 ppm, 250.000 ppm ve 70.000 ppm).

6.1.1. Elektrodiyaliz/Elektrodializ Geri Dönüşüm

Elektrodiyaliz, sırasıyla pozitif veya negatif yüklü türlere sahip yarı geçirgen membranlar yoluyla negatif ve pozitif iyonları iten bir elektrik alanı oluşturmak için elektrotları kullanan bir membran işlemidir. ED, tuzlu suları doygunluk seviyelerine konsantre etmek için birden fazla aşamada kullanılır. Çok yüksek su geri kazanımı için sıklıkla ro & nbsp ile birlikte kullanılır. ED, Ro'dan farklıdır, çünkü ro için suyu değil, suları değil iyonları çıkarır. Bu gerçeğe bağlı olarak silika ve çözünmüş organikler ED ile çıkarılmaz, bu da temiz akış yeniden kullanılacaksa önemlidir. ED, RO, katılar ve organiklerin yemden çıkarılması gibi katılar gerektirir.

Elektrodializ geri dönüşü (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 değiştirilir.

6.1.2. Forward Osmosis

fo , yarı döndürülebilir bir membran ile ozmotik bir membran işlemidir. RO'nun aksine, suyun iyonlar, moleküller ve daha büyük parçacıklar gibi çözünmüş çözünenlerden ayrılmasını sağlamak 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, çoğu endüstriyel veya yakındaki alanlarda her yerde bulunabilen düşük dereceli atık ısı ile değiştirilebilir.

6.1.3. Membran Damıtma

md hidrofobik membranlar kullanan termal olarak tahrikli bir taşıma işlemidir. . Yöntemdeki itici güç, membran gözeneklerinin iki tarafı arasındaki buhar basıncı farkıdır, bu da uçucu çözelti bileşenlerinin (örn. Su) kütle ve ısıl aktarılmasına izin verir. MD'nin sadeliği, güneş ve jeotermal enerji gibi atık ısı ve/veya alternatif enerji kaynaklarını kullanabilmesi, MD'nin entegre sistemlerdeki diğer süreçlerle birleştirilmesini ve umut verici bir ayırma tekniği haline getirmesini sağlar.

6.1.4 Bir ZLD işleminde ön konsantrasyonun önemi

Konsantrasyon öncesi teknolojiler çok yüksek iyileşmeye sahiptir, ancak sık sık tuzlu hale getirmek için tipik termal buharlaşma teknolojileri gibi yeterli değildir. Öyleyse neden bu kadar önemli? Bunun nedeni, evaporatörlerin/kristalizörlerin CAPEX/OPEX'idir. 1) Salamuranın aşındırıcı doğası nedeniyle, konsantrasyon arttıkça korozyona direnmek için gittikçe daha dirençli metal alaşımları alır. Bu, daha büyük buharlaşma/kristalleştirici modülü olduğu anlamına gelir, daha büyük olan capex (tüm işlemin% 60-70'i olabilir) olacaktır. 2) Konsantrasyon daha da yükseldikçe tuzlu su kaynama noktasının yükselmesi nedeniyle yüksek enerji talebi. Her iki nokta da buharlaşma/kristalleşme Lenntech web sayfalarında daha analitik olarak açıklanacaktır.

Durumun görsel bir örneğini formüle etmeye çalışalım. Diyelim ki 100 m 3 /d tuzlu su var ve bir MD-MVC-kristalleştirici kombinasyonu ile tedavi etmek istiyoruz. Diyelim ki (ilgili makalelerde mevcut değerlerden 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 iyileşme ve RARR ile MVC; Ortalama 14.86 kWh/m 3
- % 50 iyileşme ve RARR ile kristalleştirici; Ortalama 50 kWh/m 3
Yani, tüm ikinci değerler göz önüne alındığında, tuzlu su işleminin nasıl oynayacağını görelim.

100 m 3 tuzlu su; MD (%-75) & RARR; 25m 3 tuzlu su; MVC (%-90) & RARR; 2.5 m 3 tuzlu su; Kristalleştirici (%-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

Eğer 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-kristalleştirici)/ 1.153.5 kWh (MD-MVC-kristalleştirici) = 1.72 veya 172% 172 artış, bir ön konsantrasyon aşaması 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 görselleştirmesi bize Şekil 4,

vermektedir.

Şekil 4, Her bir kombinasyonun (konsantrasyonlu ve ön konsantrasyon olmadan) göreceli su geri kazanımları (%) ile birlikte her biri için SEC'ler Teknoloji

Dolayısıyla, konsantrasyon öncesi aşaması sadece enerji maliyetlerini yarıya indirmekle kalmadı, aynı zamanda sistemin kurtarma kullanılabilirliğini 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 deşarjı (MLD) kavramı hakkında konuşmaya başlamamız 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 Buharlaşma ve kristalizasyon

Atık akışının ön konsantrasyonundan sonra bir sonraki adım, katı oluşturmak ve buharlaştırılmış suyu yeniden kullanmak için termal işlemleri veya buharlaşmayı kullanmaktır. Buharlaşma esasen, genellikle su olan bir çözücüden, solvent olmayan bir çözücüden yoğunlaşmayan bir çözünmeyi konsantre etmek amacıyla kaynar bir sıvıya ısı transferidir. Buharlaşma işlemi normalde çözünen madde çökmeye başlamadan hemen önce durur, aksi takdirde kristalizasyon olarak kabul edilir.

Düşen Film Buharlaşma , suyu ilk kristalizasyon noktasına (süper doygunluk) kadar yoğunlaştıran enerji tasarruflu bir buharlaşma yöntemidir. Asit eklenmesi, ısı eşanjörlerinin ölçeklenmesini ve zarar görmesini önlemek için çözeltiyi nötralize edecektir. /p>

Evaporatörden çıkan tuzlu su, suyun kirletici maddelerin ve oluşturulmuş kristallerin çözünürlüğünün ötesinde yoğunlaştığı bir zorla sirkülasyon kristalleştiriciye girer. Sonuç ürünü bir filtre presiyle veya bir santrifüj ile sulandırılır ve merkez (ana likör) kristalleştiriciye iade edilir.

Üç adımdan toplanan kondens (su) işleme geri döner ve sistemdeki sıvıların deşarjını 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