Pekelbehandelingsprocessen: Zero Liquid Discharge (ZLD) en Minimal Liquid Discharge (MLD).
- ZLD vs MLD
- technisch complex
- erg duur
- niet per se milieuvriendelijk vanwege de extra materialen en energie die ze vereisen
Daarom kiezen steeds meer eindgebruikers, om hun watervoetafdruk te verbeteren, voor een minimale vloeistoflozing (MLD)-aanpak voor de behandeling van afvalwater. Ze gebruiken betrouwbare filtratietechnologieën die een hoge waterterugwinning mogelijk maken tegen een fractie van de kosten van ZLD.
- Waarom MLD?
Het toepassen van een MLD-aanpak op uw proces kan gebruikers helpen hun CAPEX en OPEX aanzienlijk te minimaliseren, aangezien het verwijderen van de laatste 5 tot 10% vloeistof om ZLD te bereiken enorm kostbaar kan zijn. Om dit beter te begrijpen, nemen we de MD-MVC-kristallisator van Lenntech's ZLD-pagina (Link naar ZLD (MD-MVC-kristallisator)), maar deze keer beginnen we met het tellen van de totale waterterugwinning van een SWRO-proces met één doorgang (met 45% terugwinning).
100 m³ voedingswater & Voorbehandeling & RO in één doorgang (45% terugwinning) → 100 (1-0,45) = 55 m³ pekel → MD (75% terugwinning) → 55 x (1-0,75) = 13,75 m³ pekel → MVC (90% terugwinning) → 13,75 x (1-0,9) = 1375 m³ pekel → Kristallisator (50% terugwinning) → 1,375 (1-0,5) = 0,68 m³ pekel → Centrifuge van de bandpers
De energie die voor dit schema nodig is,
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 (Kristallisator) = 350 kWh (RO) + 361,35 kWh (MD) + 204,33 kWh + 68,75 kWh = 984,43 kWh/100 m³ voedingswater
Tot aan MD heeft het systeem dus [100 m³ x 0,45 = 45 m³ (RO)] + [55 m³ x 0,75 = 41,25 m³ (MD)] = 86,25 m³ permeaat teruggewonnen tegen een kostprijs van 350 kWh (RO) + 361,35 kWh (MD) = 711,55 KWh.
Vanaf de MVC herstelt het systeem [(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 (Kristallisator)] = 13,06 m³ permeaat tegen een kostprijs van 201,33 kWh (MVC) + 68,75 kWh (Kristallisator) = 270,08 kWh.
Uiteindelijk krijgen we 711,55 kWh voor 86,25 m³ permeaat (Single RO – MD) en 270,08 kWh voor 13,06 m³ permeaat (MVC – Kristallisator). Dat wil zeggen dat de (Single RO-MD) permeaat produceert tegen een kostprijs van 711,55 kWh / 86,25 m³ = 8,25 kWh/m³ en de (MVC – Kristallisator) permeaat produceert tegen een kostprijs van 270,08 kWh / 13,06 m³ = 20,66 kWh/m³. Laten we dit punt eens bekijken in Tabel 1 en de grafische weergave ervan in Figuur 1.
Tabel 1, Herstel- en SEC-waarden van het RO-MD-MVC-kristallisator-waterzuiveringsproces.
| Herstel (%) | SEC (kWh/m3) | ||
| RO | 45 | 3.5 | |
| MD | 86.25 | 6.57 | |
| MVC | 98.625 | 14.86 | |
| Kristallisator | 99.313 | 50 |
Fig. 1, Totale waterterugwinning van het RO-MD-MCV-kristallisatorproces versus hun respectievelijke SEC's. In de grafiek staan ook de waarden van de energiebehoefte in elke fase van het proces, samen met de energiebehoefte/m³ van de MLD- en de ZLD-fase. Het proces bereikt een MLD-fase direct na MD en een ZLD-fase na de kristallisator.
Zoals we kunnen zien, stijgt de energiebehoefte voor verdere terugwinning na MD met maar liefst 20,66 kWh/m³ / 8,25 kWh/m³ = 2,50 of 250%! Op dit punt moet elke gebruiker beslissen of de extra stap voorwaarts echt de moeite waard is. Vooral omdat dit deel van het ZLD-proces doorgaans 60-70% van de totale investeringskosten (CAPEX) kost.
ZLD kan nuttig zijn in gebieden met strenge wetgeving of in watergevoelige regio's, waar elke druppel telt, maar het is economisch gezien zeer lastig. De laatste stappen die nodig zijn om volledige ZLD te bereiken, kunnen de kosten bijna verdubbelen.
Een uitstekend praktijkvoorbeeld van MLD vond plaats in de General Motors (GM) autofabriek in San Luis Potosi, Mexico. De fabriek is gevestigd in een droog, afgelegen gebied zonder ontvangende beek of gemeentelijk riool om afvalwater af te voeren. Door een combinatie van RO-technologie, een chemisch onthardingsproces met hoge snelheid en andere technologieën, wint de installatie 90% van het tertiaire afvalwater terug en hergebruikt dit. De overige 10% van het vloeibare afval wordt afgevoerd naar aangrenzende zonnevijvers voor verdamping. Andere technologieopties zoals HPRO, EDR, FO en MD, hun combinaties en hybriden, kunnen het terugwinningspercentage ook verhogen (70-80%) en vereisen veel minder energie dan thermische verdamping, waardoor de omvang van de laatste en bijgevolg de kristallisator (indien ZLD vereist is) kleiner kan worden.
- Lagere kosten & milieu-impact
- Evaluatie van de behoeften aan MLD
Om te begrijpen of een bepaald geval geschikt is voor MLD, is de eerste vraag of waterhergebruik nodig is. Zo ja, dan kan de MLD-aanpak de juiste oplossing zijn. Als er moet worden voldaan aan lokale wetgeving met betrekking tot de lozing van afvalwater, dan kan MLD een onderdeel van de oplossing zijn, die mogelijk ook ZLD/verdampingsvijvers/grondwaterinjectie omvat.
De volgende stap is het identificeren van uw afvalstromen in termen van debiet, hun verontreinigingen en hun respectievelijke concentraties. Niet elk geval vereist dezelfde behandeling. Door de afvalstromen te analyseren, kunnen we voor elk geval een meer economische en duurzame aanpak berekenen. Condensaat en regenwater vereisen bijvoorbeeld zeer weinig behandeling, terwijl afvalwaterstromen met hoge concentraties organische verbindingen, zouten, metalen en zwevende deeltjes waarschijnlijk een uitgebreidere behandeling vereisen.
Gezien de waterbehoefte, wetgeving en milieueisen, evenals het CAPEX- en OPEX-budget, kan MLD een goede optie zijn voor een breed scala aan industriële en gemeentelijke locaties die hun waterverbruik op een kosteneffectieve manier willen verbeteren.