零排放(zeroliquid disge) ZLD是一個(gè)熱詞，但是什么是零排放呢? GWI為大家解釋一下國(guó)際上通用的零排放技術(shù)，以及市場(chǎng)應(yīng)用情況，和擁有較成熟的零排放技術(shù)的公司。
準(zhǔn)確的說(shuō)，“液體零排放”在國(guó)際水務(wù)行業(yè)更多地是指零排放技術(shù)，也就是高效的廢水回收技術(shù)，常說(shuō)的零排放技術(shù)一般包括濃鹽水濃縮技術(shù)(常指蒸發(fā)器)和結(jié)晶技術(shù)等。
技術(shù)流程
一個(gè)典型的零排放流程一般如下：
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技術(shù)介紹
1. 高效反滲透 High recovery Reverse Osmosis (HERO)
這是一項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)，通過(guò)預(yù)調(diào)節(jié)進(jìn)水使其在高pH下操作從而提升回收率(85-95%)、同時(shí)減少結(jié)垢、堵塞以及清潔頻率的專(zhuān)利RO工藝。HERO使用傳統(tǒng)的RO膜并很好地適用于含有高濃度生物污染物或結(jié)垢物(如硅)。它在很多情況下無(wú)法取代傳統(tǒng)RO，但可以作為不同的水處理，如冷卻塔排污水的互補(bǔ)方式，或作為ZLD工藝的一個(gè)部分。
優(yōu)勢(shì)：
?。?處理有高結(jié)垢和堵塞可能的污水
?。?高水回收率
劣勢(shì)：
?。?在高pH下運(yùn)作
??？ 高化學(xué)品消耗(離子交換再生)
2. 鹽水濃縮器 brine concentrator
鹽水濃縮技術(shù)一般都是蒸發(fā)器，主要有兩個(gè)分類(lèi)：降膜蒸發(fā)器(VTFF)和強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器。
在降膜蒸發(fā)器中，含鹽污水或液體被泵送到一系列垂直管的頂部，并以薄膜的形式從管內(nèi)部下降。這些液體從管外的蒸汽中吸收熱量，一部分水被蒸發(fā)。蒸汽和濃縮液之后進(jìn)入氣/液分離室，蒸發(fā)器中釋放的蒸汽被機(jī)械壓縮再次壓縮并回用。在用作鹽水濃縮器的晶種法VTFF中，通過(guò)在循環(huán)液體中保留額外的硫酸鈣晶種來(lái)預(yù)防蒸發(fā)管中的結(jié)垢。這些晶種作為污垢優(yōu)先沉積的晶核，從而污垢不會(huì)在熱交換表面上形成。由于蒸發(fā)器液體中的固體濃度升高，為了之后的濃縮或排放，一小股排污水會(huì)被去除。
強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器把加熱后的鹽水泵送到低壓分離室中，其中的水被快速蒸發(fā)并收集，同時(shí)濃縮鹽水在系統(tǒng)中循環(huán)。為了預(yù)防系統(tǒng)中結(jié)晶，循環(huán)比較大。
蒸發(fā)器需要大量能量，通常用于排放選擇較少或有零液體排放要求的地方。高質(zhì)回收蒸餾水可以回用作補(bǔ)充水。
除了傳統(tǒng)的蒸發(fā)器之外，也有一些濃鹽水濃縮的新興技術(shù)，比如美國(guó)Oasys公司利用正滲透膜的膜鹽水濃縮器(membranebrine concentrator) 也正在被應(yīng)用到零排放的項(xiàng)目中。
正滲透是一種依靠不同濃度的水之間自然的擴(kuò)散的膜工藝。濃縮的“驅(qū)動(dòng)溶液”把水流吸引透過(guò)FO膜使其稀釋?zhuān)恍枰~外的壓力。溶質(zhì)之后一般通過(guò)加熱被分離并回收以回用。
Oasys的膜鹽水濃縮裝置(MBC)運(yùn)用了FO，使用專(zhuān)利的膜和驅(qū)動(dòng)溶液處理高含鹽量污水，包括RO濃水和有很高結(jié)垢和堵塞可能的工業(yè)污水。熱解的驅(qū)動(dòng)溶液使用了揮發(fā)性的溶質(zhì)專(zhuān)利，可以在僅輸入少量額外熱量的情況下蒸發(fā)，幫助減少總能量需求。
優(yōu)勢(shì)：
?。?可處理高含鹽量、高污染污水
??？ 節(jié)能的驅(qū)動(dòng)溶液回收
?。?消除對(duì)熱鹽水濃縮裝置的需求
劣勢(shì)：
??？ 回收驅(qū)動(dòng)溶液需要額外的能量輸入
3. 結(jié)晶器 thermal crystallizer
結(jié)晶器是用于通常需要高固體濃度或結(jié)晶化的應(yīng)用領(lǐng)域的強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器。循環(huán)液體在壓力下通過(guò)泵在壓力下穿過(guò)熱交換器，防止沸騰和隨后在管中的結(jié)垢。這些液體隨后進(jìn)入一個(gè)分離室，在一個(gè)稍低的壓力或部分真空下操作，使得水發(fā)生急速蒸發(fā)，水中產(chǎn)生結(jié)晶。結(jié)晶器被用于化學(xué)生產(chǎn)和在零液體排放流程的最后進(jìn)一步濃縮鹽水濃縮器的排出水。這個(gè)流程是耗能的，并且只可能用于對(duì)濃縮污水的排放有嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)的地方。最后的產(chǎn)品會(huì)被送往壓濾器或相似裝置，在排污前進(jìn)一步降低污水體積。
國(guó)際零排放技術(shù)領(lǐng)先公司
國(guó)際上，零排放技術(shù)市場(chǎng)份額最大的主要為如下三家公司：GE, 威立雅以及阿奎特(Aquatech)。
下圖是三家公司自從2000年來(lái)在蒸發(fā)器市場(chǎng)的國(guó)際份額：
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GE
由于世紀(jì)之交的幾項(xiàng)并購(gòu)，GE水處理成為工業(yè)水處理市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者之一。它同時(shí)也是僅次于Nalco的工業(yè)水處理化學(xué)品巨頭，它的傳統(tǒng)品牌Osmonics、Ionics和Zenon Environmental使得它擁有強(qiáng)大的反滲透系統(tǒng)、電去離子和超濾膜產(chǎn)品系列。Ionics是電滲析(ED)的先驅(qū)者，因此GE是電滲析反轉(zhuǎn)技術(shù)的全球市場(chǎng)領(lǐng)袖，也是全球?yàn)V芯式過(guò)濾器最大的供應(yīng)商之一。
GE Water占據(jù)了發(fā)電業(yè)水處理設(shè)備的領(lǐng)導(dǎo)地位。它是北美發(fā)電業(yè)可移動(dòng)用水處理市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者，也可能是全球市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者。在2005年通過(guò)收購(gòu)Ionics之后，GE Water開(kāi)發(fā)了許多發(fā)電業(yè)零排放的項(xiàng)目業(yè)績(jī)，因此領(lǐng)先于Veolia和Aquatech。
威立雅
威立雅水務(wù)技術(shù)在許多國(guó)家的工業(yè)市場(chǎng)擁有非常強(qiáng)大的市場(chǎng)地位。它是全球最大的用水和污水處理廠商，它大量的各種技術(shù)可以應(yīng)用于幾乎所有行業(yè)的用水和污水處理需求。為了提升它在工業(yè)市場(chǎng)的進(jìn)一步發(fā)展，威立雅正致力于把威立雅水務(wù)技術(shù)的工業(yè)部分從市政部分分離，并使其更接近威立雅運(yùn)行業(yè)務(wù)的工業(yè)運(yùn)行部分。
盡管這家公司為許多工業(yè)終端用戶(hù)服務(wù)，但它特別專(zhuān)注于六個(gè)行業(yè)：油氣開(kāi)采、采礦、食品飲料、發(fā)電、制藥和金屬。實(shí)際上，在采礦業(yè)，威立雅設(shè)定了一個(gè)雄心勃勃的目標(biāo)，2020年前來(lái)自這個(gè)行業(yè)的收入翻番。它正尋求發(fā)展針對(duì)采礦業(yè)的技術(shù)，如資源回收和尾礦池管理，以此獲得競(jìng)爭(zhēng)拉丁美洲和非洲近期的OM、BOT訂單的優(yōu)勢(shì)。威立雅通過(guò)在2013年十一月收購(gòu)地區(qū)性公司Proactiva強(qiáng)化了在拉丁美洲的地位，但是從采礦業(yè)入手它可以在這個(gè)地區(qū)獲得更多機(jī)會(huì)。在與GE Water競(jìng)爭(zhēng)的領(lǐng)域，通過(guò)子公司HPD獲得了零液體排放(ZLD)技術(shù)。
在高回收率脫鹽市場(chǎng)，威立雅把它的OPUS技術(shù)推廣為GE和Aquatech的HERO系統(tǒng)的替代品，在油砂領(lǐng)域已獲得成功。另外，它在加拿大油砂開(kāi)采業(yè)已建成若干蒸發(fā)器來(lái)處理蒸汽輔助重力泄油工藝的采出水，成功繞開(kāi)了GE關(guān)于蒸發(fā)器中二氧化硅管理的專(zhuān)利。
阿奎特Aquatech
Aquatech公司是一家美國(guó)公司，其創(chuàng)辦人Sharma家族則來(lái)源于印度，因此該公司與印度緊密聯(lián)系。Aquatech在工業(yè)脫鹽領(lǐng)域和GE以及威立雅一樣是行業(yè)領(lǐng)袖。 Aquatech由于可以把技術(shù)整合為可使工業(yè)終端用戶(hù)達(dá)到零液體排放(ZLD)和循環(huán)用水的解決方案而知名。這家公司由于加拿大油砂萃取和美國(guó)頁(yè)巖氣的興起而得益：?jiǎn)?dòng)了各種采出水處理的模塊化和可移動(dòng)解決方案。大部分被Aquatech整合進(jìn)解決方案的技術(shù)是專(zhuān)利技術(shù)：這家公司甚至通過(guò)子公司QUA Group開(kāi)發(fā)了一套新的電去離子(EDI)系統(tǒng)叫作fractional EDI，來(lái)繞過(guò)一些競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手擁有的專(zhuān)利。
除了上述三家企業(yè)之外，蘇伊士、IDE等眾多公司也在零排放領(lǐng)域競(jìng)標(biāo)項(xiàng)目。
IDE Technologies
以色列IDE公司，專(zhuān)長(zhǎng)于脫鹽工藝(膜技術(shù)和熱技術(shù))。由于是一家以色列公司，IDE無(wú)法參與海灣地區(qū)更大的脫鹽訂單的競(jìng)爭(zhēng)：因此，IDE專(zhuān)注于工業(yè)脫鹽(盡管通過(guò)組件脫鹽單元沒(méi)有完全放棄市政市場(chǎng))和其他國(guó)家(印度、中國(guó)、美國(guó)、加拿大)。
IDE基本是一家系統(tǒng)整合商，整合解決方案的技術(shù)不都是專(zhuān)利。但是，IDE是熱處理技術(shù)的主要供應(yīng)商，尤其是多效蒸餾(MED)和機(jī)械蒸汽壓縮(MVC)工藝。實(shí)際上，IDE克服商業(yè)難題的另一個(gè)辦法是技術(shù)創(chuàng)新。最好的例子是有兩種特性的蒸發(fā)器：和市場(chǎng)上的其他蒸發(fā)器不同，它是水平的而不是垂直的，使得它更易操作;運(yùn)載蒸汽的管道是陶瓷制的而不是鈦制的，降低了成本。
由于擁有強(qiáng)大的熱處理技術(shù)，IDE Technologies進(jìn)入了采出水處理市場(chǎng)(頁(yè)巖氣和石油)，以及加拿大的蒸汽輔助重力泄油(SAGD)工藝來(lái)提取油砂。在這兩個(gè)市場(chǎng)中，IDE旨在幫助石油公司生產(chǎn)蒸汽并處理采出水，有時(shí)達(dá)到零液體排放(ZLD)階段。其他IDE的目標(biāo)市場(chǎng)是發(fā)電業(yè)和采礦業(yè)。這些工業(yè)污水處理市場(chǎng)由于需要復(fù)雜的解決方案而吸引了IDE，IDE對(duì)他們擁有的專(zhuān)業(yè)技術(shù)能力充滿(mǎn)自信。
