水回收、资源再生的废水工艺设计需要考虑什么?
水回收、资源再生的废水工艺设计需要考虑什么?

水回收、资源再生的废水工艺设计需要考虑什么?

废水处理的目标,或为排放,或为回用。过去二三十年,废水处理的主要目标是为了达标排放,但回用目前已是大事所趋。宏观上讲,这一转变体现了中国从单一的污染物治理走向了统筹水资源、水环境、水生态的治理。微观上讲,供水成本的不断抬升、超过净化能力的污染物总量、日趋饱和的环境容量以及不断提高的排放标准,尤其是对盐分的控制,使得水处理行业必须重视资源化回收,无论是迫于资源环境生态的压力,还是投资成本机会的利益驱使。

基于资源再生的废水处理工艺设计,与传统的基于达标排放的设计有着显著的不同,需要考虑的方面就更多了,不能只着眼于降低污染,达标排放,更需要的从源头节水重复利用协同治理再生循环等方面下功夫。需要考虑的方面多了,对设计人员的的统筹、协调、平衡与取舍的能力就是个考验(断舍离!)。

第一个是原来的达标排放的处理思路不能直接套用到回用上来。例如:在考虑氟离子达标排放时,常规的石灰-氯化钙加药的混凝反应沉淀工艺就比较合适了。但在考虑回用的时候,对除氟的工艺的选择就要慎重了,因为采用石灰-氯化钙除氟会带来过量的钙离子,对水回用来说就比较麻烦了,需要再通过加药来软化。这样加来加去,药剂成本上去了,盐分也高了,回用的技术经济性就大打折扣。这就需要我们以新的视角来看我们的现有的污水处理工艺了,需要更注重协同治理,不能再头疼医头,脚疼医脚(达标排放的指标,就像是一个废水处理的KPI体系,都不可避免的越来越臃肿)。

第二个是需要考虑水回用后带来的废水处理影响。水回用的政策实施后的第一反应是会导致废水产生量的减少和污染物浓度的提升,因为源头节水、重复利用和预回收是最容易实施的水回收手段。这一升一降的变化,也随之产生新的一升一降,后续的废水处理的技术难度增大、进一步水回收的经济价值降低。源头节水的典型例子就是纯水制备系统的回收率提升了(通过采用浓水RO工艺,实现RO70~75%的回收率提升到85%~90%的回收率),浓盐水产生量少了,盐分与硬度都高了,就不适合来作为生化稀释水了。重复利用的例证是硅片脱胶清洗工艺,采用逆流漂洗、梯级串用(清洗工序的排水用于脱胶),排出的废水量减少大大减少,污染物浓度也会高出很多,复合污染的特征也越明显(含双氧水、表面活性剂、硅粉)。最后说预回收例子,光伏电池的稀酸清洗废水是污染程度比较低,硅堵也比较少,比较适合水回收。采用预回收之后,进入生化的废水量就减少了很多,盐分也随之增加,对生化的稳定运行就有一定考验了。但上述还都不是最根本的影响,水回用的要求提高与排放标准控盐,才是水回用项目终极考验。如何废水处理少加药、加药过程尽量少增盐或降盐高盐稳定运行是今后水回用设计的重要方向。

第三个是关注资源回收的影响。除水回收外,水中物质与能量回收也是资源再生的应有之义。水中资源回收并不是最近才兴起的。谈到资源,就一定要去谈价格。只要价格合适,不缺乏头脑灵活、目光敏锐的废水拾荒人!如电镀行业废水中的贵金属几乎都被回收的很干净了,排出废水量和浓度都会很低了。如果哪天你发现废水中能淘到金银,不要太欢喜,应该是拿错了资料!经济学里说,价格是市场的指挥棒。2021~2022年间的光伏硅料价格的一路飙升(30万/吨)催生了光伏机加与切片工序产生的硅粉的高品质回收。切割液价格高居不下,使得切片大循换工艺(切割液循环再生)一时蔚然成风。谈到这里,大家会想,那目前的资源回收机会是不是没有的呢?确实说,一些大家容易想到的资源已经非常成熟了,但一些目前回收技术有难度、经济账还算不平的资源还是值得关注一下,比如氟化钙、氨回收、硫酸铵的蒸发结晶都很可能是下一个机会。当然,对水处理设计需要更深一层的理解,即废水处理的成本也是资源回收的潜在收益。例如:源头氨回收(氨水或硫酸铵),就不需要相应的氮污染治理措施了,则相应的氨氮处理成本就可以是氨回收项目的收益。第三个,需要考虑资源的出路。出路是个根本的问题,如果没有稳定的出路,项目就无法持续的运营下去。比如:氨回收后生产化肥就不是一个妥善的路子,因为中国大部分的农肥厂只有在春耕前几个月开足马力生产,其他的时候的氨回收何去何从就成了问题。

最后,无论水回收还是资源再生,最终还是需要考虑污染物排放。即使是废水零排放,也还有污泥、杂盐和气体的排放。

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