คำตอบสั้น: Zero liquid discharge หมายถึงไม่มีน้ำเสียออกจากพื้นที่: น้ำถูกนำกลับมาใช้ซ้ำ และเกลือที่ละลายอยู่จะออกมาในรูปของแข็ง ลำดับกระบวนการตามปกติคือ การปรับสภาพเบื้องต้น รีเวิร์สออสโมซิสเพื่อทำให้ brine เข้มข้นเท่าที่เมมเบรนจะทำได้ การระเหยเพื่อพาไปจนถึงจุดสุดท้าย และเครื่องกรองแบบอัดหรือเครื่องหมุนเหวี่ยงเพื่อเปลี่ยนสารละลายผลึกให้เป็นเค้กแห้ง RO ทำงานส่วนที่ถูก ส่วนการระเหยทำงานส่วนที่แพง และเค้กคือสิ่งที่คุณต้องขนจริง ๆ
ZLD จริงๆ แล้วคืออะไร
โรงงานทั่วไปบำบัดน้ำเสียจนสะอาดพอที่จะระบายออกได้ โรงงาน ZLD บำบัดน้ำเสียจนไม่มีอะไรเหลือให้ระบายออก ทุก ๆ ลิตรไม่กลับเข้าสู่กระบวนการในรูปของน้ำที่นำกลับมาใช้ใหม่ ก็ออกไปในรูปของไอน้ำ และทุกสิ่งที่ละลายอยู่ในน้ำนั้น — เกลือ โลหะ ความกระด้าง — สุดท้ายกลายเป็นของแข็ง
กฎระเบียบเป็นปัจจัยขับเคลื่อนตามปกติ ในสหรัฐอเมริกา กฎเสริมว่าด้วยโรงไฟฟ้าพลังไอน้ำปี 2024 กำหนดข้อจำกัดการปล่อยมลพิษเป็นศูนย์สำหรับน้ำเสียจากระบบกำจัดซัลเฟอร์ไดออกไซด์จากก๊าซไอเสีย น้ำขนถ่ายเถ้าล่าง และน้ำชะจากกากการเผาไหม้ที่โรงไฟฟ้าถ่านหิน ในที่อื่น ZLD ถูกบังคับใช้กับนิคมอุตสาหกรรมสิ่งทอ ฟอกหนัง เภสัชกรรม และเคมี ซึ่งแหล่งน้ำรองรับไม่สามารถรับเกลือได้อีกต่อไป หรือถูกเลือกโดยสมัครใจในพื้นที่ที่น้ำจืดขาดแคลนและน้ำที่นำกลับมาใช้ใหม่มีมูลค่าสูงกว่าต้นทุนการบำบัด
รถไฟมาตรฐาน ทีละขั้นตอน
1. การปรับสภาพเบื้องต้น: ปกป้องเมมเบรน
สิ่งใดก็ตามที่จะเกิดการอุดตันหรือทำให้ RO เสียหายจะต้องถูกกำจัดออกก่อน ซึ่งหมายถึงของแข็งแขวนลอย น้ำมัน สารอินทรีย์ และความกระด้างกับซิลิกาที่จะตกตะกอนเมื่อน้ำเกลือเข้มข้นขึ้น การทำให้น้ำอ่อนด้วยสารเคมีโดยใช้ปูนขาวและโซดาแอชเป็นวิธีที่พบได้ทั่วไป วิธีนี้ก่อให้เกิดตะกอนของตัวเอง ซึ่งจะถูกทำให้แห้งบน เครื่องกรองแบบห้อง พร้อมกับเกลือสุดท้าย โรงงานที่ข้ามขั้นตอนนี้จะต้องจ่าย ค่าใช้จ่าย ด้วยการทำความสะอาดเมมเบรนและเวลาหยุดทำงานของเครื่องระเหย
2. รีเวิร์สออสโมซิส: ส่วนที่ถูก
RO ขจัดน้ำออกจากน้ำเกลือด้วยแรงดัน และแรงดันนั้นถูกกว่าความร้อนมาก ปัญหาอยู่ที่แรงดันออสโมติก ซึ่งเพิ่มขึ้นตามความเค็ม โดยทั่วไปเมมเบรนสำหรับน้ำทะเลมาตรฐานรองรับได้ประมาณ 80 บาร์ และเมื่อของแข็งที่ละลายทั้งหมดสูงกว่าราว 70–80 กรัมต่อลิตร แรงดันออสโมติกของน้ำเกลือจะเข้าใกล้ขีดจำกัดนั้นและการกู้คืนน้ำจะหยุดลง ดังนั้น RO จึงมักกู้คืนน้ำได้ 50–75% ขึ้นอยู่กับน้ำป้อน และเหลือน้ำเข้มข้นที่มีความเข้มข้นหลายสิบกรัมต่อลิตร การออกแบบ RO แรงดันสูงและแบบหลายขั้นช่วยผลักดันให้ไปได้ไกลกว่านี้ ปริมาตรของน้ำเข้มข้นที่เหลืออยู่คือสิ่งที่กำหนดขนาดและต้นทุนของทุกสิ่งในขั้นตอนถัดไป
3. การระเหย: ส่วนที่แพง
น้ำเกลือที่เหลือจะถูกต้มให้เดือด การระเหยน้ำหนึ่งลูกบาศก์เมตรใช้ความร้อนแฝงประมาณ 2,260 MJ ซึ่งคิดเป็นพลังงานความร้อนราว 630 kWh หากไม่มีการนำกลับมาใช้เลย เครื่องเพิ่มความเข้มข้นน้ำเกลือสามารถนำความร้อนกลับมาใช้ได้เกือบทั้งหมด: การอัดไอเชิงกลจะอัดไอและนำความร้อนกลับมาใช้ต้มน้ำเกลือเพิ่มขึ้น ดังนั้นความต้องการไฟฟ้าจึงเป็นเพียงเศษเสี้ยวของความร้อนแฝงดิบ ถึงกระนั้น การระเหยก็ยังมีค่าใช้จ่ายต่อลูกบาศก์เมตรสูงกว่าการรีเวอร์สออสโมซิสหลายเท่า ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมทุกลิตรที่ RO สามารถกรองได้ก่อนจึงคุ้มค่าที่จะกรอง
เครื่องทำน้ำเกลือเข้มข้นจะหยุดที่สารละลายที่มีลักษณะเป็นโคลนซึ่งยังสูบได้ โดยทั่วไปจะอยู่ที่หรือต่ำกว่าจุดอิ่มตัวของเกลือหลักเล็กน้อย เครื่องตกผลึกหรือบ่อแสงอาทิตย์จะทำงานส่วนที่เหลือให้เสร็จสิ้น: น้ำจะระเหยออกไปและเกลือจะตกผลึก
4. การทำให้ของแข็งแห้ง: ส่วนที่ออกจากไซต์
เครื่องตกผลึกผลิตสารละลายข้นของผลึกเกลือในน้ำแม่ที่อิ่มตัว โดยปกติมีของแข็ง 20–40% ต้องทำให้น้ำออกก่อนกำจัด และน้ำแม่ต้องกลับไปยังเครื่องตกผลึก ไม่ใช่ระบายทิ้ง สามประเด็นตัดสินอุปกรณ์:
- การกัดกร่อน คลอไรด์และซัลเฟตบริสุทธิ์ที่อุณหภูมิสูงกัดกร่อนเหล็กกล้าคาร์บอนและสแตนเลสหลายเกรด แผ่นและผ้าโพลีโพรพิลีนไม่ได้รับผลกระทบ ซึ่งเป็นเหตุผลหนึ่งที่เครื่องกรองแบบเพลทและเฟรมเป็นที่นิยมที่นี่ ชิ้นส่วนโลหะที่สัมผัสของเหลวถูกกำหนดให้ใช้ดูเพล็กซ์สแตนเลสหรือบุผิว
- เกลือผสม ZLD ในภาคอุตสาหกรรมแทบไม่เคยผลิตเกลือบริสุทธิ์เพียงชนิดเดียว กากที่ได้เป็นส่วนผสมของโซเดียมคลอไรด์ โซเดียมซัลเฟต เกลือแคลเซียมและแมกนีเซียม รวมถึงโลหะปริมาณน้อยใดก็ตามที่ปนอยู่ในน้ำป้อน โดยทั่วไปจัดเป็นของเสียอันตรายหรือของเสียที่ถูกจำกัด และกำจัดทิ้งโดยคิดตามน้ำหนัก ดังนั้นความแห้งของกากจึงมีความสำคัญ
- การล้างเค้ก ในกรณีที่เกลือจะถูกจำหน่ายหรือฝังกลบเป็นของเสียที่ไม่เป็นอันตราย น้ำแม่ที่ติดอยู่ในเค้กจะพาสิ่งเจือปนไปด้วย เครื่องกรองแบบอัดแผ่นช่วยให้สามารถล้างเค้กในที่ก่อนที่จะเป่าลมให้แห้งและปล่อยออก ซึ่งเครื่องหมุนเหวี่ยงไม่สามารถทำได้
A เครื่องกรองแบบเมมเบรน นำน้ำคริสตัลไปสู่เค้กที่มีของแข็งโดยทั่วไป 80–90% สำหรับผลึกที่ก่อตัวดี และขั้นตอนการบีบอัดจะช่วยลดรอบเวลา ในทางตรงกันข้าม สลัดจ์ที่นิ่มลงจากขั้นตอนที่ 1 มีพฤติกรรมเหมือนสลัดจ์ไฮดรอกไซด์ของโลหะทั่วไป และถูกทำให้แห้งเหลือ 30–40% ในเครื่องอัดแบบห้อง
น้ำไปที่ไหนและค่าใช้จ่ายไปที่ไหน
| ขั้นตอน | สิ่งที่มันลบออก | ต้นทุนสัมพัทธ์ต่อลูกบาศก์เมตร | ผลพลอยได้ |
|---|---|---|---|
| การปรับสภาพเบื้องต้น | ของแข็ง น้ำมัน ความแข็ง ซิลิกา | ต่ำ | สลัดจ์อ่อนตัว (เครื่องกรองแบบอัด) |
| รีเวิร์สออสโมซิส | 50–75% ของน้ำในรูปเพอร์มิเอต | ต่ำถึงปานกลาง | concentrate to evaporator |
| เครื่องทำน้ำเกลือเข้มข้น | น้ำส่วนใหญ่ที่เหลืออยู่ | สูง | น้ำเกลืออิ่มตัว |
| เครื่องตกผลึก | สุดท้ายของน้ำ | สูงสุดต่อลูกบาศก์เมตร | คริสตัลสเลอร์รี |
| การระบายน้ำ | น้ำแม่จากผลึก | ต่ำ | เค้กเกลือสำหรับกำจัดหรือขาย |
บทเรียนในตารางนั้นง่ายมาก: ลูกบาศก์เมตรที่ถูกที่สุดคือลูกบาศก์เมตรที่ไม่ไปถึงอีแวปโปเรเตอร์เลย การปรับสภาพน้ำล่วงหน้าที่ดีขึ้นช่วยให้ RO ทำงานที่อัตราการคืนน้ำสูงขึ้น และอัตราการคืนน้ำ RO ที่สูงขึ้นก็ช่วยลดขนาดอีแวปโปเรเตอร์ คริสตัลไลเซอร์ และค่าไฟลงพร้อมกัน
การปล่อยของเหลวขั้นต่ำ: ทางเลือกที่ซื่อสัตย์
โรงงานหลายแห่งที่ขอ ZLD จริง ๆ แล้วต้องการการปล่อยของเหลวขั้นต่ำ หากน้ำเกลือเข้มข้นปริมาณเล็กน้อยสามารถส่งไปยังบ่อระเหยที่ได้รับอนุญาต บ่อน้ำลึก ท่อน้ำเกลือ หรือผู้รับบำบัดบุคคลที่สาม เครื่องตกผลึกก็หายไปจากผังกระบวนการ และด้วยเหตุนี้ส่วนแบ่งต้นทุนและพลังงานจำนวนมากก็หายไปด้วย RO ร่วมกับเครื่องทำน้ำเกลือเข้มข้น หรือ RO เพียงอย่างเดียวกับการออกแบบที่มีการกู้คืนสูง จะบรรลุการกู้คืนน้ำ 90–98% ด้วยต้นทุนเพียงเศษเสี้ยวของการปล่อยเป็นศูนย์อย่างแท้จริง ถามหน่วยงานกำกับดูแลว่าการอนุญาตกำหนดให้ทำอะไรจริง ๆ ก่อนที่จะออกแบบสำหรับการปล่อยเป็นศูนย์
สิ่งที่ต้องส่งสำหรับข้อเสนอ ZLD
การวิเคราะห์น้ำแบบเต็มรูปแบบ (TDS, คลอไรด์, ซัลเฟต, โซเดียม, แคลเซียม, แมกนีเซียม, ซิลิกา, COD, น้ำมัน) อัตราการไหลรายวัน คุณภาพน้ำที่ต้องการนำกลับมาใช้ใหม่ พลังงานที่มีอยู่ (ไอน้ำ ไฟฟ้า ราคาของแต่ละอย่าง) และเส้นทางการกำจัดของแข็ง จากข้อมูลเหล่านี้ เราสามารถประเมินอัตราการคืนตัวของ RO ภาระของเครื่องระเหย ปริมาณเกลือแห้งที่ผลิตได้ต่อวัน และอุปกรณ์รีดน้ำสำหรับทั้งตะกอนจากกระบวนการทำน้ำอ่อนและเค้กเกลือ
ที่เกี่ยวข้อง: ระบบทำน้ำบริสุทธิ์ด้วย RO สำหรับอุตสาหกรรม, การบำบัดน้ำเสียจากโลหะหนัก, โรงบำบัดน้ำเสียผลิตสลัดจ์เท่าไร, และ อุปกรณ์บำบัดน้ำเสียอุตสาหกรรม.
คำถามที่พบบ่อย
Zero liquid discharge หมายถึงอะไร
ไม่มีน้ำทิ้งที่เป็นของเหลวออกจากพื้นที่ น้ำถูกนำกลับมาใช้ซ้ำหรือระเหยไป และของแข็งที่ละลายอยู่ทั้งหมดถูกกำจัดออกในรูปของเค้กแข็ง คำนี้เป็นทั้งเชิงกฎระเบียบและเชิงเทคนิคเท่า ๆ กัน กล่าวคือ อธิบายถึงเงื่อนไขในใบอนุญาต ไม่ใช่เครื่องจักรเฉพาะเจาะจง
ทำไมจึงใช้ RO ก่อนเครื่องระเหยในโรงงาน ZLD?
เพราะการกำจัดน้ำด้วยแรงดันถูกกว่าการกำจัดน้ำด้วยความร้อนมาก RO จะกำจัดน้ำออกก่อน 50–75% ดังนั้นเครื่องระเหยและเครื่องตกผลึกจึงถูกออกแบบให้รองรับเพียงเศษเสี้ยวของอัตราการไหลเดิม RO ไม่สามารถทำงานให้เสร็จสมบูรณ์ได้ด้วยตัวเอง เพราะแรงดันออสโมติกจะเพิ่มขึ้นตามความเค็มจนกระทั่งเกินกว่าที่เมมเบรนจะทนได้
อะไรเป็นตัวจำกัดการรีคัฟเวอรีของ RO ใน ZLD?
แรงดันออสโมติกและการเกิดตะกรัน เมมเบรนมาตรฐานถูกกำหนดพิกัดไว้ที่ประมาณ 80 บาร์ ซึ่งจะเกิดขึ้นที่ค่าของแข็งละลายทั้งหมด (TDS) ประมาณ 70–80 กรัมต่อลิตร และเกลือที่ละลายได้น้อย เช่น แคลเซียมซัลเฟตและซิลิกา จะตกตะกอนบนเมมเบรนก่อนถึงจุดนั้นนานแล้ว เว้นแต่จะถูกกำจัดออกในขั้นตอนการปรับสภาพเบื้องต้น
เค้กเกลือจาก ZLD เป็นของเสียอันตรายหรือไม่
บ่อยครั้ง เนื่องจากเป็นส่วนผสมของเกลือที่พาโลหะปริมาณน้อยและสารอินทรีย์จากสารป้อน การจำแนกประเภทขึ้นอยู่กับกฎท้องถิ่นและสิ่งที่อยู่ในน้ำ การล้างเค้กในเครื่องกรองแบบอัดจะลดน้ำแม่ที่มันพาไปและสามารถเปลี่ยนการจำแนกประเภทได้
การปล่อยของเหลวขั้นต่ำคืออะไร?
การออกแบบที่นำน้ำกลับคืนมาได้ 90–98% และส่งน้ำเกลือเข้มข้นปริมาณเล็กน้อยไปยังจุดระบายที่ได้รับอนุมัติแทนการตกผลึก ช่วยหลีกเลี่ยงเครื่องตกผลึกซึ่งเป็นขั้นตอนที่มีค่าใช้จ่ายสูงที่สุดต่อลูกบาศก์เมตร และเป็นคำตอบที่เหมาะสมสำหรับหลายพื้นที่ที่เริ่มต้นด้วยการขอ ZLD
อุปกรณ์รีดน้ำแบบใดที่ใช้สำหรับของแข็งในระบบ ZLD?
เครื่องกรองแบบแผ่นและเครื่องหมุนเหวี่ยงสำหรับสารละลายผลึก เครื่องกรองแบบแผ่นสำหรับตะกอนที่ผ่านการทำอ่อนตัว เครื่องกรองแบบแผ่นเป็นที่นิยมใช้ในกรณีที่น้ำเกลือมีฤทธิ์กัดกร่อน กรณีที่ต้องล้างเค้ก หรือกรณีที่ต้องการปริมาณของแข็งในเค้กสูงที่สุดเพื่อลดน้ำหนักในการกำจัดทิ้ง
ส่งผลการวิเคราะห์น้ำ ต้นทุนการไหลและพลังงานของคุณมาให้เรา แล้วเราจะวางแผนขั้นตอนการนำกลับมาใช้ใหม่และกำหนดขนาดการกำจัดน้ำสำหรับทั้งสลัดจ์และเกลือ: ขอผังกระบวนการ ZLD และการคำนวณขนาด.
เอกสารอ้างอิง: US EPA — แนวปฏิบัติเกี่ยวกับน้ำทิ้งจากการผลิตไฟฟ้าด้วยไอน้ำ, กฎขั้นสุดท้ายปี 2024, US EPA — เอกสารข้อเท็จจริงกฎขั้นสุดท้ายว่าด้วยโรงไฟฟ้าพลังไอน้ำ ปี 2024.
บทความนี้เป็นส่วนหนึ่งของคู่มือของเราเกี่ยวกับ wastewater sludge dewatering.