廢液干燥與結(jié)晶的技術(shù)比較

一種真正的廢液零排放工藝廢液干燥與結(jié)晶的技術(shù)比較“液體零排放”的涵義

“ZLD”DefinitionTherecommendeddefinitionistheoriginaloneandtheoneusedintheZLDindustry:ZLDmeansthatnoliquidleavestheplantboundary.所建議的定義是最初的也是ZLD工業(yè)實(shí)際應(yīng)用的定義：所謂”液體零排放”只是無液體離開工廠界區(qū)。Theterm“ZLD”doesnotimplywhattechnologiesareusedorwhetherthefinalwasteissolidorliquid.“液體零排放”并不指定所用工藝，也不關(guān)注最終的廢物是固體還是液體。Whenthefinalwasteisliquid,ittypicallyissenttoanevaporationpondwithintheplantboundaries.當(dāng)最終廢物為液體時(shí)，一般送往廠界內(nèi)的蒸發(fā)塘。 來源：U.S.DepartmentoftheInterior,BureauofReclamation2009Report<TreatmentofConcentrate>“液體零排放”之困

“ZLD”Dilemma目前“ZLD”業(yè)內(nèi)采用的方法：蒸發(fā)塘/結(jié)晶蒸發(fā)結(jié)晶蒸發(fā)工藝已見報(bào)道的問題無法生成結(jié)晶結(jié)垢問題突出如果結(jié)晶失敗，需考慮備用手段蒸發(fā)塘(占地)煤場噴灑降塵(數(shù)量)結(jié)晶原理結(jié)晶是一種常見化工工藝過程，通過溶液的過飽和，使溶質(zhì)從溶液中被分離出來。晶體在過飽和溶液中的生長是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，到現(xiàn)在為止還沒有被完全理解。這種復(fù)雜性的主要原因是物質(zhì)轉(zhuǎn)移的步驟和數(shù)量，以及相關(guān)的熱傳遞過程。在過飽和溶液中，第一個(gè)步驟是一個(gè)新的成核表面，然后是成核溶質(zhì)向表面擴(kuò)散，之后是溶質(zhì)的表面吸附，以及溶質(zhì)融入晶格。關(guān)系到晶體生長釋放結(jié)晶熱的影響，以及來自和到相位邊界（液體/固體）的質(zhì)量傳遞相關(guān)的傳熱。不同的物理定律支配所有這些步驟，目前的科學(xué)尚無法解釋結(jié)晶的一切現(xiàn)象。結(jié)晶原理結(jié)晶基本條件同一種方法，兩個(gè)角度冷卻：過飽和條件下的溶液通過冷卻在結(jié)晶器中析出晶體(選擇性強(qiáng)、溶質(zhì)類型簡單)加熱：對(duì)過飽和溶液進(jìn)行不斷加熱、蒸發(fā)和濃縮，使溶質(zhì)在結(jié)晶器中析出(結(jié)垢濃度、給熱條件)雜鹽結(jié)晶的難點(diǎn)鹽類構(gòu)成復(fù)雜雜質(zhì)的影響影響結(jié)晶的要素-雜質(zhì)雜質(zhì)離子可以使介穩(wěn)區(qū)寬度變大。雜質(zhì)離子吸附在結(jié)晶產(chǎn)物的表面，導(dǎo)致提高了結(jié)晶產(chǎn)物析出的能級(jí)，使得結(jié)晶所需的能量壁壘加大，結(jié)晶成核需更大的推動(dòng)力。雜質(zhì)離子含量越高，吸附于晶胞上的離子也就越多，晶胞長大至肉眼可見的晶粒需要克服的能量壁壘越高，于是介穩(wěn)區(qū)寬度相應(yīng)增大。當(dāng)陰離子作為雜質(zhì)，根據(jù)陰離子種類，破壞晶種表面或產(chǎn)生許多細(xì)小顆粒。有機(jī)物中，低分子量物質(zhì)如寡糖作為雜質(zhì)在蔗糖晶體表面的吸附，對(duì)晶體生長非常有害。硫酸銨溶液即使添加非常少量的Fe3+，成核曲線也會(huì)大幅度下移至較低溫度。對(duì)結(jié)晶過程來說，這意味著要在系統(tǒng)內(nèi)成核，需要更高的過飽和度?！荒苌山Y(jié)晶的原因單溶質(zhì)還是多溶質(zhì)？溶質(zhì)體系是否具備形成結(jié)晶的條件？

如Syngenite(Kaluszite)是一種罕見的柱狀單斜晶體鉀硫酸鈣礦物K2Ca(SO4)2·H2O，它在特定溫度、特定礦物質(zhì)類型和濃度、洞穴條件下生成。 Kalush今日的“鹽湖”的形成也與尾礦自身?xiàng)l件相關(guān)。多溶質(zhì)體系中，有一種溶質(zhì)如果是非常可溶性的(v.s.)且達(dá)到一定濃度，單質(zhì)結(jié)晶可能無法實(shí)現(xiàn)溶質(zhì)中有機(jī)分子(如乙二醇的羥基)具有強(qiáng)親水性從而阻止晶體形成金屬離子的干擾：Fe3+,Al3+orCr3+等……MVR結(jié)晶系統(tǒng)TVR結(jié)晶系統(tǒng)蒸汽加熱的結(jié)晶系統(tǒng)超濃鹽水不斷變化的水質(zhì)煤化工工業(yè)原料的變化煤化工加工所產(chǎn)生的有機(jī)大分子(苯、萘、酚及各類衍生物如聯(lián)苯、吡啶吲哚、喹啉等)金屬離子的存在及其數(shù)量設(shè)計(jì)水質(zhì)指標(biāo)與實(shí)際值之間可能存在的差異超濃水的COD(>1×104mg/l)水處理軟化、阻垢所投加藥劑(鈣、鎂、硅等)及其結(jié)垢傾向雜鹽結(jié)晶系統(tǒng)的問題無論采用節(jié)能的MVR、TVR技術(shù)，還是純生蒸汽，加熱部分均采用單獨(dú)的全浸沒式換熱器，與結(jié)晶器分開主要問題：高濃鹽水比熱容隨濃度上升而下降為避免換熱面結(jié)垢而采用大流量強(qiáng)制沖刷(動(dòng)能高)因比熱容低、對(duì)數(shù)平均溫差小、傳熱效率低而導(dǎo)致?lián)Q熱面大高氯離子濃度、高溫操作條件下需要采用高等級(jí)材質(zhì)(投資高)親水性雜鹽導(dǎo)致操作濃度(結(jié)晶器內(nèi)溶質(zhì)濃度)過高，介穩(wěn)區(qū)變寬，結(jié)垢風(fēng)險(xiǎn)提高雜質(zhì)(有機(jī)鹽、陽離子)可能阻礙單質(zhì)結(jié)晶過程的發(fā)生最終結(jié)果：可能不產(chǎn)生結(jié)晶，無法得到固體廢液零排放的瓶頸高濃鹽水處置是廢水深度處理所面臨的瓶頸性難題：濃度越高，蒸發(fā)越困難，處理費(fèi)用越高蒸發(fā)塘：隨著濃度提高蒸發(fā)量減少，池容不足閃蒸結(jié)晶：換熱面大，耐腐蝕要求高脫水難度與雜鹽構(gòu)成密切相關(guān)參考原理：克服溶液中離子鍵能方法化學(xué)法“脫穩(wěn)”(如Fe3+離子、OH-羥基)熱法“脫穩(wěn)”(熱量)真正廢液零排放的解決方案渦輪薄層工藝能實(shí)現(xiàn)真正廢液零排放在于：專利工藝已有在化工、環(huán)境等領(lǐng)域的成功經(jīng)驗(yàn)特殊的干燥形式：傳導(dǎo)+對(duì)流強(qiáng)大的給熱能力渦輪薄層的蒸發(fā)強(qiáng)度：>80kg/m2.h(兩步法)渦輪薄層的對(duì)數(shù)平均溫差：~200°C典型結(jié)晶系統(tǒng)*的蒸發(fā)強(qiáng)度：~4.4kg/m2.h典型結(jié)晶系統(tǒng)的對(duì)數(shù)平均溫差：13~20°C采用DTB結(jié)晶器連續(xù)閃蒸硝酸鉀、氯化銨溶液的工業(yè)設(shè)計(jì)值蘇拉宮鹵水水質(zhì)預(yù)測

BrineQualityEstimationFlowratekg/h250004000-5000TDSmg/L46320231600Cl-mg/L789839500F-mg/L40300SO42-mg/L1398870000NO2-mg/L62400NO3-mg/L12956500PO43-mg/L93500HCO3-mg/L779839000SumofAnion

31174155900NH4+mg/L10100Mg2+mg/L164900K2+mg/L2391200Ca2+mg/L2731400Na+mg/L1446072400SunofCation

1514675800TheresultsofchemicalanalyzesofbrineinDombrowskicareerfortheconditionof2008(g/l)M-generalmineralization,p-density,TtemperatureDepthm0351020304050Na+g/l4565738083858585K+g/l1220272830313234Mg2+g/l612121618202123Cl-g/l80104133148148150150156SO4

2-g/l22455255586