工业废水零排放相关工艺及设计介绍：以长三角某地为例

工业废水零排放相关工艺及设计介绍：以长三角某地为例

水处理基础知识 工业废水零排放

现代水处理技术有两个重要的发展方向，一是水处理中超纯水的制备，二是废水处理中废水的零排放。前者主要基于半导体（精密电子、光伏）、精密化工等领域的蓬勃发展，结合RO、EDI、离子交换等工艺的成熟应用，以技术驱动为主。后者主要基于日益严格的环保要求，在传统废水处理工艺（水处理基础知识及污水处理相关工艺）的基础上，结合膜分离技术、蒸发结晶技术实现废液零排放，以政策驱动为主。本文将针对工业废水零排放的相关工艺及设计进行探讨。

首先我们先来看一个最简单的废水零排放设计，超声波清洗废水零排放工艺流程图如下

项目名称：长三角某地超声波清洗废水零排放

基本概况：超声波清洗废水含微油，日处理量3-5吨，园区要求废液零排放。

该过程细分如下：

蓝色部分：一般废水处理工艺，预计达到三级污水排放标准。

绿色部分：采用超滤（UF）+反渗透（RO）的中水回用工艺，预计回用率可达到50-60%。

深绿色部分：基于单效蒸发器的蒸发结晶+冷凝回用工艺流程，实现反渗透浓缩水结晶、冷凝水回用。

它虽小，但功能齐全。通过分析一个简单的案例，我们可以发现，工业废水零排放基本可以分为三个部分，分别是：

预处理阶段：在传统废水处理工艺组合的基础上，该阶段出水达到或基本达到工业废水回用标准（废水一级A排放标准）。

回收利用阶段：大多采用膜分离技术，综合利用超滤、纳滤、反渗透（包括DTRO、STRO等专用膜）、离子吸附交换（前面为专用树脂和软化树脂，后面为抛光混床树脂）以及EDI等技术流程。

让我给你提供一些有关特殊薄膜和特殊树脂的附加信息。

DTRO膜技术：碟管式反渗透膜技术，是一种能实现高浓度（高盐、高有机物等）液体处理、回收、达标排放及废水浓缩减量的分离技术（设备）。其结构原理如下图所示。

原液流道：碟管式膜组件采用开放式流道，料液由进料口进入压力容器，从导流板与壳体之间的通道流到组件的另一端，经另一端法兰处的8个通道进入导流板。处理后的液体以最短的距离快速流过滤膜，然后反转180°至另一膜面，再从导流板中心的缺口流入下一个导流板，从而在膜面上形成从导流板圆周到圆心，再到圆周，再到圆心的双“S”形路线。浓缩液最后从进料端法兰流出。DT膜组件采用高强度耐压设计，可克服更高的渗透压。 带有凸点的导流板形成独特的开放式流道，预处理要求低，提高了膜的抗污染能力，清洗更彻底，延长膜的使用寿命。

由于DT膜的特殊结构和工作原理，可承担高盐、高有机废水浓缩减量的重任，在零排放方案设计中，一般设计在传统反渗透工艺之后，蒸发结晶工艺之前，以进一步减少处理的浓缩液量，减少蒸发结晶的工作量。

STRO膜技术：STRO膜是螺旋型RO膜的一种形式，是德国公司为实现高浓度、高盐度、低悬浮废水的浓缩回收及达标排放而开发的一种新型高压管网反渗透膜。该设计融合了开敞流道和螺旋元件设计的优点，是一种具有特殊45°双层开敞流道结构的新型螺旋型膜元件。

首先这种结构上的差异（水流通道不同）使其比普通卷式RO膜更耐污染。其次，STRO膜采用高压端板和固定在玻璃钢容器内的耐高压中心杆，使其能承受比传统RO膜更高的工作压力，从而在高盐、高有机废水的浓缩处理中具有更强的适应性和处理能力。在零排放工艺中ST膜装置一般与DT膜位于同一位置，当两者同时存在时，DT在前，ST在后。

DT膜与ST膜在应用场景上有很多相似之处，在某些特定领域比传统RO膜的适应性更强（价格也高出很多），但基于结构和工作原理的不同，两者之间还是存在很多差异的。

DT膜的优势是耐压能力强（75℃），膜通量高，可以在较高的工作压力下有效处理高盐度、高浓度/浊度废水。ST膜的耐压能力（50℃）与传统RO膜（5-60bar）相比还算不错，但比DTRO膜稍逊一筹。不过在抗污染能力上却比DTRO膜强很多。常见的具体应用场景如垃圾处理厂产水处理，经常会采用前置DT膜，后置ST膜配合处理。

专用树脂：专用树脂种类繁多，大多以功能、效果命名。例如金属去除（铁、铬、镍、铜、汞等）树脂、重金属回收（金、铂等）树脂、除磷树脂、脱色树脂等。各厂家不同产品有各自的卖点，可根据实际需要选择合适的用量。在零排放工艺中，专用树脂一般放在预处理阶段。

蒸发结晶阶段：依据蒸发、结晶、冷凝工艺流程，合理选择低温蒸发-低温刮板结晶、MBR蒸发-结晶、多效蒸发（含单效蒸发）等工艺（设备），达到浓缩液结晶、蒸汽冷凝回用的目的。

低温蒸发器：低温真空处理方式，处理量较小，一般为200L/H---3000L/H。常用于清洗剂、电镀废水、切削液废水等机械加工废水，一般工作温度在30-37℃左右，浓缩废水不能结晶。

低温刮板结晶器：刮板热泵低温真空干燥结晶，利用真空高压环境使废水在40摄氏度以下沸腾，从而达到蒸发结晶固液分离的目的。能耗平均，每吨废水能耗约200KW左右。

MVR蒸发器：结合低温低压蒸汽技术，处理量中等，一般在0.5T/H以上，常用于化工、食品、造纸、医药、海水淡化、污水处理等领域，一般工作温度为70-90℃。

MVR蒸发结晶器工作原理

多效蒸发器：传统的高温蒸发器，通过多次使用蒸汽来提高能源的综合利用效率。它有蒸发器和冷凝器两部分。系统稳定，但运行能耗高。需配备蒸汽系统（需单独配备蒸汽发生器设备）。

案例分析

案例一：电泳废水零排放（一）

预处理：物化+生化

再生水回用：纳滤NF，生产水用于清洁工艺

蒸发结晶：单效蒸发结晶，冷凝水经过反渗透RO装置，产水用于电泳工艺

案例二：电泳废水零排放（二）

预处理：分级处理/物化+生化

中水回用：超滤UF+一级RO+二级RO，产水收集并按需要回用。

蒸发结晶：双效蒸发结晶，冷凝水收集，根据需要用于清洗或纯水制备

注：用于纯水制备的二级RO与一级RO共用一个高压泵（加压设备），而用于废水浓缩的二级RO有独立的高压泵，将一级RO出来的浓水进行再浓缩，常采用抗污染膜或DT/STRO膜。

案例（一）和案例（二）均为电泳废水零排放工艺，但由于生产工艺不同、回用要求不同、废水处理量不同等原因，废水零排放的设计工艺会有所不同，但基本原理相同，均遵循预处理+回用+蒸发结晶三个步骤。

案例三：电镀废水零排放（典型废水分类处理+部分零排放工艺）

预处理：重金属捕获+物理处理

中水回用：超滤UF+一级RO+二级RO，产水收集并按需要回用。

蒸发结晶：低温蒸发结晶，冷凝水收集并按需要重复利用。

案例四：中水回用+二次净化（纯化水标准）

预处理：机械过滤，原水为物化+生化处理后的中水

再生水回用：超滤+第一级抗污染RO膜+第二级DTRO膜+第二级低压RO膜+EDI装置

蒸发结晶：对于浓缩液（超浓水箱）根据需要选用MVR蒸发结晶装置或多效蒸发器。

总结（投诉）：工业废水项目，经验有时比理论更重要，前期需要“深刻理解”业主或环评报告的想法和要求，调试运行阶段要时刻面对废水水质的变化，必要的备用池、备用设备需要充分考虑，可能出现的中远期问题需要说明和提醒。