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“近零排放”盐水浓缩技术高成本与运营难度不容忽视
浏览次数:1268发布时间:2018-12-28 15:44:27 文章来源:中国膜工业协会网
      许多客户低估了在水、污水处理过程中降低盐度所需的支出及风险。GWI新任首席技术官(CTO)汤姆·潘克拉茨(Tom Pankratz)在本文中列举了一些开发商易犯的错误。
  无论是处理水还是废水,都有一个不可避免的经验法则:随着处理水平的增加(或水回收利用要求的提升),资本支出和运营成本也将大幅增加。特别是在盐水浓缩领域,这一法则尤其明显。
  能量是其主要原因。根据热力学基本定律,将淡水从盐水中分离出来所需做的最小功(如,能量)与盐水浓度以及所要分离的淡水的量直接有关。因此,盐水浓缩(水回收利用)的要求越高,所需的能量越多。
  不管一些乐观的发明家怎么忽悠你,让你相信在不增加能耗的情况下,有办法提高浓缩率,但想要高浓缩的效果,就必须要消耗更多的能量。真相就是如此简单。
  在为项目挑选最佳处理方案时,水处理水平做到什么程度往往是富有挑战的,需要根据项目的经济效益、环境要求和社会影响综合考虑选取最优的方案。项目方案的设计之初往往会选择单元能耗最小的工艺,到了设计的最后阶段,却会不得不使用能耗最大的工艺。
  浓缩液或盐水的处理必须由特定项目的具体排放要求以及(某种程度上)现有方法的风险决定。处理费用随着处理水平的变化呈指数增长,处理水平由低至高依次为:减少液体排放(reduced liquid discharge, RLD)、最小液体排放(minimum liquid discharge, MLD)、接近零液体排放(near-zero liquid discharge, nZLD)、零液体排放(zero liquid discharge, ZLD)。
  举个例子来比较一下处理水平和能耗间的关系。若使用高回收率的RO系统时,能耗约为3000瓦时/立方米;使用盐水浓缩器,约需要22000瓦时/立方米的能量,较RO系统提高了90%的浓缩率;使用结晶器,约需要60万瓦时/立方米的能量,较盐水浓缩器提高了90%的浓缩程度。
  在一些地区,浓缩成本可以由高质量的馏出物产生的价值相抵消。尽管许多项目开发商建议将浓缩的副产物再利用,不幸的是,只有少数项目真正做到了浓缩后的副产物有再利用的经济价值。
  电厂、油气开采、石化设施等工业设施在生产中并不愿意使用高成本的盐水浓缩技术,尤其是ZLD技术,除非是他们遇到了不得不使用盐水浓缩技术的情况,如法律法规的要求。
  ZLD不仅造价昂贵、能耗大,它的运营和维护同样也是十分复杂的。一位负责过多个ZLD项目的工程师说,最常见的一个假设是人们认为可以像运营一个水厂那样,由同一个人来负责整个ZLD系统。相反,一个简单的ZLD系统需要数位额外的经验丰富的专业人员操作,一个负责的系统则需要额外的12至14个专业人员。
  开发商不擅长进行盐水浓缩技术的风险分析,许多系统缺少必要的余量空间。仅依靠理论分析,设计出的安全系数是不够的。设计者要实现考虑到实际生产中任何与原设计存在偏差的部分将导致盐水浓缩系统处理能力的损失。如果加上75~95%之间的机械可靠性(机械可靠性是指机械产品在规定的使用条件、规定的时间内完成规定功能的能力)以及20%的性能下降(清洁和系统之间),最终的有效处理能力将为理论处理能力的65%。
  任何人在考虑使用盐水浓缩时,最好将有可能在处理过程中出现的化学物质进行一个仔细和彻底地系统分析。只有这样,才能合理地预测每个单元将如何响应,下一单元工艺才可以被正确设计。
  本质上,盐水浓缩系统不是洗脱液、高pH值、高硫酸根浓度的污水的垃圾桶。