Minimal Liquid Discharge - MLD
- ZLD vs MLD
Od dłuższego czasu ZLD jest proponowane jako przyjazne dla środowiska rozwiązanie pomagające przemysłowi sprostać coraz bardziej rygorystycznym wymaganiom dotyczącym odprowadzania ścieków i recyklingu strumieni ścieków. Jednak procesy ZLD są
- technicznie skomplikowane
- bardzo drogie
- niekoniecznie przyjazne dla środowiska ze względu na dodatkowe materiały i energię, których wymagają
Dlatego coraz więcej użytkowników końcowych, aby zmniejszyć zużycie wody, stosuje podejście polegające na minimalnym zrzucie cieczy (MLD) do problemu oczyszczania ścieków, stosując niezawodne technologie oparte na filtracji, które pozwalają osiągnąć wysoki odzysk wody przy ułamku kosztów ZLD. koszty.
- Dlaczego MLD?
Stosowanie podejścia MLD w procesie może pomóc użytkownikom znacząco zminimalizować nakłady inwestycyjne (CAPEX) i operacyjne (OPEX), ponieważ usunięcie ostatnich 5–10% cieczy w celu osiągnięcia ZLD może okazać się horrendalnie kosztowne. Aby lepiej to zrozumieć, posłużymy się krystalizatorem MD-MVC ze strony Lenntech poświęconej ZLD (Link do ZLD (MD-MVC-Crystallizer)), ale tym razem zaczniemy od liczenia całkowitego odzysku wody z jednoprzebiegowej odwróconej osmozy (SWRO) (z odzyskiem 45%).
100 m3 wody zasilającej → Wstępne oczyszczanie → Jednoprzebiegowa odwrócona osmoza (45% odzysk) → 100 (1-0,45) = 55 m3 Solanka → MD (75% odzysku) → 55 x (1-0,75) = 13,75 m3 Solanka → MVC (90% odzysku) → 13,75 x (1-0,9) = 1375 m3 Solanka → Krystalizator (50% odzysku) → 1,375 (1-0,5) = 0,68 m3 Solanka → Wirówka prasy taśmowej
Energia wymagana do tego schematu wynosi
100 m3 x 3,5 kWh/m3 (RO) + 55 x 6,57 kWh/m3 (MD) + 13,75 m3 x 14,86 kWh/m3 (MVC) + 1,375 m3 x 50 kWh/m³ (Krystalizator) = 350 kWh (RO) + 361,35 kWh (MD) + 204,33 kWh + 68,75 kWh = 984,43 kWh/100 m³ wody zasilającej
Do punktu MD system odzyskał [100 m³ x 0,45 = 45 m³ (RO)] + [55 m³ x 0,75 = 41,25 m³ (MD)] = 86,25 m³ permeatu przy koszcie 350 kWh (RO) + 361,35 kWh (MD) = 711,55 kWh.
Od MVC system odzyskuje [(100 – 86,25 = 13,75) m3 x 0,9 = 12,375 m3 (MVC)] + [(13,75 - 12,375 = 1,375) m3 x 0,5 = 0,688 m3 (Krystalizator)] = 13,06 m3 permeatu przy koszcie 201,33 kWh (MVC) + 68,75 kWh (Krystalizator) = 270,08 kWh.
Ostatecznie otrzymujemy 711,55 KWh dla 86,25 m3 permeatu (pojedyncza RO – MD) i 270,08 kWh dla 13,06 m3 permeatu (MVC – krystalizator). Oznacza to, że (pojedyncza RO-MD) produkuje permeat przy koszcie 711,55 kWh / 86,25 m3 = 8,25 kWh/m3 , a (MVC – krystalizator) produkuje permeat przy koszcie 270,08 kWh / 13,06 m3 = 20,66 kWh/m3. Przyjrzyjmy się temu punktowi w Tabeli 1 i jego graficznej reprezentacji na Rysunku 1.
Tabela 1. Wartości odzysku i SEC dla schematu procesu uzdatniania wody RO-MD-MVC-Crystallizer.
| Powrót do zdrowia (%) | SEC (kWh/m3) | ||
| RO | 45 | 3.5 | |
| MD | 86.25 | 6.57 | |
| MVC | 98.625 | 14.86 | |
| Krystalizator | 99.313 | 50 |
Rys. 1, Całkowity odzysk wody w procesie RO-MD-MCV-Krystalizator w odniesieniu do ich odpowiednich wartości SEC. Na wykresie przedstawiono również wartości zapotrzebowania na energię na każdym etapie procesu wraz z zapotrzebowaniem na energię/m3 etapu MLD i ZLD. Proces osiąga etap MLD zaraz po MD, a etap ZLD po krystalizatorze.
Jak widać, zapotrzebowanie na energię do dalszego odzysku po MD wzrasta aż o 20,66 kWh/m3 / 8,25 kWh/m3 = 2,50 lub 250%! W tym momencie każdy użytkownik musi zdecydować, czy ten dodatkowy krok jest naprawdę tego wart. Zwłaszcza, że ta część procesu ZLD będzie kosztować zazwyczaj 60-70% całkowitego CAPEX.
ZLD może być przydatny w przypadku rygorystycznych przepisów lub w regionach świata wrażliwych na wodę, gdzie liczy się każda kropla, ale jest to bardzo trudne ekonomicznie. Ostatnie kilka kroków potrzebnych do osiągnięcia pełnego ZLD może niemal podwoić koszty.
Doskonały przykład MLD z życia wzięty miał miejsce w fabryce montażu samochodów General Motors (GM) w San Luis Potosi w Meksyku. Zakład znajduje się na suchym, odległym obszarze, bez strumienia odbiorczego ani miejskiej kanalizacji do odprowadzania ścieków. Dzięki połączeniu technologii odwróconej osmozy (RO), wysokowydajnego procesu zmiękczania chemicznego i innych technologii, zakład odzyskuje i ponownie wykorzystuje 90% ścieków trzeciorzędowych, a pozostałe 10% ścieków odprowadza do sąsiednich stawów słonecznych w celu odparowania.
Inne technologie, takie jak HPRO, EDR, FO i MD, ich kombinacje i hybrydy, również mogą zwiększyć odzysk (70-80%) i wymagają znacznie mniej energii niż parowanie termiczne, zmniejszając jego rozmiar, a tym samym krystalizator (jeśli wymagane jest ZLD).
- Niższe koszty i mniejszy wpływ na środowisko
Najmocniejszym argumentem przemawiającym za zastosowaniem MLD jest redukcja nakładów inwestycyjnych (CAPEX) i operacyjnych (OPEX) w porównaniu z technologią ZLD. Koszty procesów membranowych i filtracyjnych są proporcjonalnie minimalne w porównaniu z termicznymi technologiami ZLD.
Nowe osiągnięcia technologiczne pozwalają zminimalizować rozmiary parowników i krystalizatorów, a nawet wyeliminować ich użycie. Jednocześnie technologie te charakteryzują się wyższą wydajnością odzysku. Zwłaszcza że niektóre z nich mogą wykorzystywać ciepło odpadowe, niezwykle ważne jest, aby rozważyć je w kontekście dodatkowych oszczędności kosztów i korzyści w zakresie wydajności podczas projektowania procesu MLD.
- Ocena potrzeb MLD
Aby zrozumieć, czy dany przypadek nadaje się do MLD, pierwsze pytanie brzmi, czy konieczne jest ponowne wykorzystanie wody. Jeśli tak, to podejście MLD może być odpowiednie. Jeśli konieczne jest spełnienie lokalnych przepisów dotyczących odprowadzania ścieków, MLD może stanowić część rozwiązania, które może obejmować ZLD/stawy odparowujące/wtłaczanie wód gruntowych.
Następnym krokiem jest identyfikacja strumieni odpadów pod kątem przepływu, zanieczyszczeń i ich stężeń. Nie każdy przypadek wymaga takiego samego oczyszczania. Sprawdzając strumienie odpadów, możemy opracować bardziej ekonomiczne i zrównoważone podejście do każdego przypadku. Na przykład kondensat i wody opadowe wymagają bardzo niewielkiego oczyszczania, podczas gdy strumienie odpadów o wysokim stężeniu związków organicznych, soli, metali i zawiesin z większym prawdopodobieństwem będą wymagały intensywnego oczyszczania.
Biorąc pod uwagę zapotrzebowanie na wodę, przepisy i wymogi środowiskowe, a także budżet CAPEX i OPEX, MLD może okazać się dobrym rozwiązaniem dla szerokiej gamy obiektów przemysłowych i komunalnych, które chcą w sposób efektywny kosztowo zmniejszyć swój ślad wodny.