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Zero Liquid Discharge - Beseitigung flüssiger Abfälle für immer

HRS Unicus-Serie

Zero Liquid Discharge (ZLD) ist eine Behandlung mit flüssigem Abfallstrom. Dabei werden flüssige Abfallströme aus Industrieanlagen in sauberes Wasser umgewandelt, das im Prozess wiederverwendet werden kann, und eine minimale Menge an festen Rückständen, zu denen oft wertvolle Nebenprodukte gehören, die verkauft oder wiederverwendet werden können.

Es wird angenommen, dass die Verschärfung der Umweltvorschriften in den USA in den 1970 zur Entwicklung der ersten ZLD-Einheiten führte, die verschiedene Kombinationen von Verdampfung und Kristallisation verwendeten.

Mit immer höheren Umweltstandards, die von den Unternehmen umgesetzt werden, wird die Technik in Verbindung mit teilweise belastenden Vorschriften weltweit immer beliebter. Es kann Unternehmen auch bei Herausforderungen wie Rohstoffkosten und Wasserknappheit helfen.

Maßgeschneiderte Lösungen

ZLD eignet sich für eine Vielzahl von Industrien, einschließlich der Stromerzeugung, der chemischen und Brennstoffraffination, des Bergbaus, der Destillation, der Nahrungsmittelproduktion und der Abfallbehandlung, und eine Vielzahl von Geräten steht zur Verfügung, um verschiedene Abfallströme und -prozesse zu behandeln.

Diese Vielfalt ist jedoch auch einer der Nachteile der ZLD, da jedes System auf seine eigenen Vorzüge ausgelegt werden muss, wobei Faktoren wie die im Wasser vorhandene Verunreinigung oder Chemikalien, die Durchflussrate, die Reinheit des zurückgewonnenen Wassers usw Dies macht es unmöglich, ein "universelles" ZLD-System zu entwerfen und macht die erforderlichen kundenspezifischen Lösungen teurer.

Das effektive Design jedes ZLD-Systems hängt von der korrekten Analyse des Wasser- / Abfallstroms ab. Es ist wichtig, genaue Schätzungen der Zusammensetzung, Durchflussraten, Chemie etc. zu haben.

Ohne diese Lösung wird jede entworfene Lösung nicht die gewünschten Ergebnisse liefern, wenn sie überhaupt funktioniert. Zum Beispiel sind Calcium-, Ammonium- und einige Schwermetallsalze durch Verdampfung schwierig zu kristallisieren, und daher müssen andere Behandlungstechniken in das Gesamtsystemdesign einbezogen werden.

Vorbehandlungsoptionen

Obwohl jedes ZLD-System unterschiedlich sein wird, umfassen viele eine Vorbehandlungsphase, eine Verdampfungsphase, um den größten Teil des Wassers zu entfernen, und eine weitere Konzentrations- oder Kristallisationsphase, um den endgültigen festen Rückstand zu erzeugen. Die Vorbehandlung konzentriert sich oft auf die Entfernung von organischen Elementen und Chemikalien, die später die Verdampfung oder andere Geräte beschädigen könnten.

Mit zunehmender Verbreitung der ZLD wurden mehr und mehr Techniken mit unterschiedlichem Erfolg eingesetzt. Die meisten üblichen Wasserbehandlungen, wie pH-Einstellung, Ausflockung, Membranverarbeitung, Entgasung, Oxidation, Trennung und sogar aerobe und anaerobe Digestion, wurden alle als Vorbehandlungen für ZLD-Systeme verwendet.

Unter Druck

Herkömmlicherweise war die Dampfkompressionsverdampfung das Hauptverfahren, das für die ZLD-Verarbeitung verwendet wurde, wobei die Verdampfung typischerweise um 95% des Abwassers als Destillat zurückgewonnen wird.

Jedes verbleibende Konzentrat wird dann physikalisch oder chemisch weiter behandelt, um feste Rückstände (wie Kristalle) und Wasser zu erzeugen. In ZLD-Systemen verwendete Verdampfer werden häufig bei niedrigeren Drücken betrieben, um den Siedepunkt der zu behandelnden Flüssigkeit zu verringern.

Arbeiten mit einem reduzierten Siedepunkt bedeutet, dass Multi-Effekt-Verdampfung ermöglicht werden kann. Bei der Multieffekt-Verdampfung wird Dampf aus einer vorherigen Verdampfungsstufe als thermische Energie in der nächsten Stufe verwendet, die bei einem niedrigeren Siedepunkt arbeitet.

Auf diese Weise werden mehrere Verdampfungsstufen kombiniert, wodurch Energieeinsparungen erzielt werden. Bei vielen Komponenten wird die Kristallausfällung bei niedrigeren Temperaturen begünstigt, daher hilft eine Senkung der Verdampfungstemperaturen, die Feststoffausbeute zu erhöhen.

Unabhängig von der Art des Verdampfers spielen Wärmetauscher eine entscheidende Rolle bei der Senkung der Betriebskosten eines ZLD-Systems, indem sie Wärme aus Prozesswasser und anderen vorhandenen Quellen nutzen und am Ende des Prozesses auch Wärme zurückgewinnen und zur Steigerung der Energie wiederverwenden Effizienz des gesamten ZLD-Systems.

ZLD in Aktion

HRS installiert derzeit ein ZLD-System für einen Industriekunden in Europa. Dieser enthält die folgenden drei Prozessschritte:

1. Verdampfung / Konzentration: Eine konzentrierte Lösung wird von einem vorhandenen Multieffektverdampfer zu einem zweiten (neuen) Verdampfer genommen, was zu einer Lösung führt, die erhöhte Salzspiegel sehr nahe am Sättigungspunkt enthält.

2. Kühlung: Die Lösung wird dann abgekühlt, um die Bildung von Salzkristallen zu provozieren.

3. Kristallisation: Die weitere Kristallisation erfolgt in speziell entworfenen Kristallisationsbehältern mit Trennung der gebildeten Kristalle. Eine überstehende Schicht von konzentrierter Lösung verbleibt nach dieser Stufe und wird zur Wiederaufarbeitung in den zweiten Verdampfer zurückgeführt.

Sowohl die Verdampfungs- als auch die Kühlstufe führen zu einem hohen Grad an Materialverschmutzung auf der Innenseite des Geräts, so dass HRS Unicus-Serie-Kratzflächenverdampfer verwendet werden, um den thermischen Wirkungsgrad zu erhalten und Verunreinigungen zu entfernen, die beim Verdampfungsprozess auftreten.

HRS-R-Kratzkühler werden auch zum Kühlen der kristallisierten Aufschlämmung verwendet, die in den Kristallisationsbehältern erhalten wird. Das Ergebnis ist ein effizienter Prozess, der kontinuierlich ohne planmäßige Ausfallzeiten arbeiten kann.

Abfall vermeiden, Kosten senken

"Die Konzentration an Konzentration, die für Null-Flüssigkeitsabgabesysteme dieses Typs erforderlich ist, bedeutet, dass die Produktkonzentration über dem Sättigungspunkt liegen muss und somit feste Kristalle in der Lösung erscheinen werden."

sagt Arnold Kleijn, Produktentwicklungsleiter bei HRS Heat Exchangers.

"Fest-Flüssig-Gemische sind in einer Prozessanlage schwierig zu handhaben; Daher wurde eine Forschungsstudie durchgeführt, um die Art des gesättigten Produkts zu bewerten. Es wurde ein Arbeitspunkt gefunden, bei dem die Ausfällung von Feststoffen im Verdampfungsschritt vermieden werden konnte (Verdampfung gerade unterhalb des Sättigungspunktes) und die Kristallbildung durch Kühlung in Kristallisationsbehältern gehandhabt wurde.

Der Verdampfer konzentriert und entfernt reines Wasser aus der Lösung, das anderweitig verwendet werden kann. Die Kühler und Kristallisatoren erzeugen feste Kristalle und die verbleibende Lösung kehrt zum Verdampfungsprozess zurück. Kein flüssiger Abfallstrom verbleibt nach dem Prozess. Auf diese Weise werden die Entsorgungskosten auf ein absolutes Minimum reduziert. "

Prozessindustrie Informer

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