Нулевой сброс (ZLD) и выпарка
Превращаем солёный сток в чистую воду для повторного использования и сухую соль. Сначала считаем, где нулевой сброс выгоднее очистки до норм сброса, и только потом подбираем ступени.
Нулевой сброс означает, что с площадки не уходит жидкий сток: вода возвращается в производство, а растворённые соли выводятся в твёрдом виде. Это дорогой путь. Он выигрывает там, где сбросить сток нельзя, платежи за сброс велики, свежей воды не хватает или соль сама по себе имеет ценность.
Схема собирается из ступеней по нарастанию концентрации. Предочистка убирает то, что мешает мембранам и выпарке. Обратный осмос отдаёт основную часть воды с наименьшими затратами энергии. Выпарной аппарат доводит рассол до насыщения, кристаллизатор выводит соль, а пермеат и дистиллят возвращаются потребителям. Чем больше воды заберут мембраны, тем меньше выпарной аппарат и его счёт за энергию.
Выпарка и кристаллизация — направление, где у ООО «ПЛАЗКАТ» есть собственный опыт: установка выпаривания солевого раствора на 10 т/ч. Компания работает с 2006 года полным циклом — проектирование, изготовление, строительно-монтажные и пусконаладочные работы. Если концентрат появляется после подготовки технологической воды, его включаем в общий баланс площадки вместе с остальными стоками.
Когда это ваша задача
- Сброс засолённых стоков запрещён или его не принимает водоканал, а норматив по сульфатам и хлоридам не выдержать
- Платежи за сброс и за превышение нормативов растут быстрее, чем выпуск продукции
- Свежей воды не хватает, лимит забора не позволяет расширить производство
- Есть концентрат обратного осмоса или регенерационные стоки ионного обмена, которые некуда девать
- В стоке есть соль, которую можно вернуть в процесс или продать
- Новая площадка в районе без приёмника стоков или с жёсткими условиями выпуска
Когда нулевой сброс оправдан
Нормативов на нулевой сброс нет — это решение заказчика. В таблице — условия, при которых ZLD обычно выигрывает у очистки до норм сброса. Окупаемость считаем по объекту: тарифы, платежи и состав стока везде свои.
| Условие | Почему ZLD имеет смысл | Что проверить до решения |
|---|---|---|
| Сброс засолённого стока запрещён или технически невозможен | Других вариантов нет: соль из воды можно только вывести твёрдой фазой | Условия выпуска, позиция водоканала или водного органа, есть ли резерв мощности на площадке |
| Высокие платежи за сброс и за превышение нормативов | Деньги, которые уходят на платежи, окупают капитальные и энергозатраты ZLD | Фактические платежи за последние годы, прогноз тарифов, расходы на альтернативную очистку |
| Дефицит свежей воды | Дистиллят и пермеат возвращаются в процесс и снимают лимит забора | Какое качество воды нужно потребителям, сколько её реально вернуть в цикл |
| Ценная соль в стоке | Кристаллизат можно вернуть в процесс или продать вместо отхода | Чистота соли, примеси, есть ли покупатель или внутренний потребитель |
| Сток уже сконцентрирован (концентрат ОО, регенерационные растворы, маточники) | Объём на выпарку малый, энергозатраты на тонну исходного стока ниже | Состав по солям, кремний, органика, склонность к пенообразованию и инкрустации |
| Есть дешёвое тепло или пар на площадке | Выпарка на сбросном тепле или паре дешевле, чем на электричестве | Параметры и график доступного тепла, сравнение с механической рекомпрессией пара |
Типовая схема очистки
- Усреднение и предочисткаВыравнивают расход и состав, снимают взвесь, масла и органику. При необходимости — умягчение и удаление кремния, чтобы соли не выпадали на мембранах и в выпарном аппарате.
- Мембранное концентрированиеОбратный осмос, при высокой солёности — осмос высокого давления. Отдаёт основную часть воды пермеатом и сокращает объём, который пойдёт на выпарку.
- ВыпаркаВыпарной аппарат, обычно с механической рекомпрессией пара или многокорпусный на паре. Концентрирует рассол до насыщения и отдаёт чистый дистиллят.
- КристаллизацияКристаллизатор с принудительной циркуляцией выводит соль твёрдой фазой. Маточный раствор с трудно кристаллизуемыми примесями отводят отдельным потоком.
- Обезвоживание и сушка солиЦентрифуга или фильтр, при необходимости — сушилка. На выходе сыпучая соль для использования или размещения как отход.
- Возврат водыПермеат и дистиллят собирают и при необходимости доочищают до требований потребителя — котельной, оборотного цикла, технологии.
Наши объекты
Водозабор подземных вод: станция обратного осмоса 500 м³/сут, жёсткость с 16 до 6,5 °ЖСкважинная вода с жёсткостью 16 °Ж и сухим остатком 1100 мг/л. Через осмос пускаем только часть потока, остальное подмешиваем после обезжелезивания: на выходе вода по СанПиН, а концентрата в 1,6 раза меньше, чем при обессоливании всего потока.
Водоканал города-миллионника: электролизная установка гипохлорита, 8 ячеек8 электролизных ячеек по 6,0–6,5 кг активного хлора в час. Поставка, монтаж и пусконаладка с подтверждением проектных показателей.
НПЗ в Орске: блок озонирования отпарной воды, 20 кг озона в час, фенолы с 328 до 10 мг/лОтпарная вода установки регенерации МДЭА несёт до 400 мг/л фенолов, а дальше по заводу её принимают только с 10 мг/л. Рассчитали дозу озона, подобрали генератор на 20 кг/ч с кислородной станцией и собрали блок для круглогодичной работы в автоматическом режиме.Водоканал города-миллионника: цех термической сушки осадка, 340 т/сутДве линии барабанной сушки перерабатывают 340 тонн осадка в сутки. На выходе — до 100 тонн сухого гранулята в сутки.Как работаем
- Обследование и анализ стокаотбор проб, осмотр площадки
- Схема и вилка стоимостипосле анализа
- Проектстадии П и Р, согласования
- Изготовлениеоборудование и блоки
- МонтажСМР на площадке
- Пусконаладка и сдачавыход на показатели, документы для проверяющих
Вопросы и ответы
Можно ли сразу выпаривать весь сток без мембран?
Можно, но выпарка тратит на тонну воды больше энергии, чем осмос. Поэтому мембраны обычно забирают основную часть воды, а на выпарку уходит уже сконцентрированный остаток. Если сток плохо подходит для мембран — много органики, масел или кремния — выпарку ставят сразу после предочистки.
Что делать с солью после кристаллизатора?
Если соль одна и достаточно чистая, её возвращают в процесс или продают. Смесь солей чаще всего остаётся отходом: её классифицируют и передают на размещение. Чистоту соли закладываем в схему с самого начала — это меняет и предочистку, и режим кристаллизации.
Механическая рекомпрессия пара или многокорпусная выпарка?
Механическая рекомпрессия работает на электричестве и почти не требует греющего пара. Многокорпусная выгодна, когда на площадке есть дешёвый пар или сбросное тепло. Выбор делаем после сравнения по вашим тарифам на энергоресурсы.
Есть ли у вас опыт выпарки и кристаллизации?
Да. В нашем опыте есть установка выпаривания солевого раствора производительностью 10 т/ч. Подробности показываем по запросу в объёме, который позволяет соглашение с заказчиком.
Почему выпарные аппараты зарастают и как этого избежать?
Сульфат и карбонат кальция, кремний и некоторые органические соединения выпадают на поверхностях нагрева. Помогают умягчение и удаление кремния на предочистке, правильная скорость циркуляции, затравочные кристаллы и регламент промывок.
Что нужно для предварительной оценки ZLD?
Расход стока и его колебания, полный солевой состав (катионы и анионы), кремний, органика по ХПК, взвесь, температура, текущие платежи за сброс, доступные энергоресурсы и требования к возвращаемой воде.