โครงการนำน้ำกลับมาใช้ใหม่ในเมืองอุตสาหกรรมชายฝั่งทะเล - ผู้จัดการโครงการเคยเปรียบระบบกับชุดตะแกรงหลายขั้นตอนที่มีความแม่นยำ: ตั้งแต่เมมเบรนกรองแบบอัลตราฟิลเตรชันไปจนถึงเมมเบรนรีเวิร์สออสโมซิส ขนาดรูพรุนจะค่อยๆ ลดลง โดยรูที่ดีที่สุดเพียง 0.1 นาโนเมตร ซึ่งบางกว่าเส้นผมมนุษย์หลายหมื่นเท่า
การเปรียบเทียบนั้นชัดเจน แต่บอกเล่าเรื่องราวได้เพียงครึ่งเดียวเท่านั้น จริงๆแล้วอะไรที่ทำให้การบำบัดน้ำที่นำกลับมาใช้ใหม่กระบวนการสำหรับงานใช้ในอุตสาหกรรมไม่ใช่แค่การลดขนาดรูพรุนแบบเป็นขั้นตอนเท่านั้น แต่ยังเป็นความจริงที่ว่าแต่ละขั้นตอนจะสร้างสภาพการทำงานสำหรับขั้นตอนต่อไป หากขั้นตอนใดขาดหายไป เงินที่ใช้ไปในขั้นตอนต่อไปจะสูญเปล่า ไม่ใช่ในทันที แต่จะค่อยๆ หมดไปเป็นเวลาสามเดือน ในรูปแบบของการเปรอะเปื้อนของเมมเบรน การใช้สารเคมีที่เพิ่มขึ้น และคุณภาพน้ำซึมที่ต่ำกว่ามาตรฐาน
ขั้นที่ 1: การเตรียมผิว – มีเสน่ห์น้อยที่สุด แต่คุ้มค่ากับการลงทุนมากที่สุด
เครื่องกรองแบบแท่ง ถังปรับสมดุล การลอยตัวของอากาศละลาย (DAF) การแข็งตัว-ตะกอน - อุปกรณ์เหล่านี้อาจฟังดูเป็นเรื่องธรรมดาทางเทคโนโลยี แต่ให้ผลตอบแทนการลงทุนสูงสุดในห่วงโซ่ทั้งหมด
หน้าจอบาร์กำจัดเส้นใย เศษพลาสติก และอนุภาคขนาดใหญ่ออกโดยมีวัตถุประสงค์เดียวเท่านั้น: เพื่อป้องกันความเสียหายทางกายภาพต่อปั๊มและเมมเบรนสำหรับดาวน์สตรีม
สิ่งที่ประเมินต่ำไปจริงๆก็คือถังปรับสมดุล. น้ำเสียอุตสาหกรรมมีความผันผวนของคุณภาพที่รุนแรงกว่าน้ำเสียชุมชน: เมื่อสายการผลิตการย้อมสีเปลี่ยนชุด COD สามารถเพิ่มขึ้นจาก 800 เป็น 3000 มก./ลิตร ภายในหนึ่งชั่วโมง ในระหว่างช่วงล้างพื้นในโรงงานอาหาร การไหลทันทีสามารถเพิ่มขึ้นเป็นสามเท่าของค่าเฉลี่ย หากไม่มีถังปรับสมดุลซึ่งมีเวลาอยู่เพียงพอเพื่อทำให้คุณภาพน้ำและการไหลของน้ำสมดุล ระบบชีวภาพปลายน้ำจะต้องตกใจซ้ำแล้วซ้ำอีก และการฟื้นฟูชุมชนจุลินทรีย์แต่ละครั้งจะใช้เวลาสามถึงห้าวัน
DAF และการตกตะกอน-การแข็งตัวแก้ไขปัญหาชุดอื่น: น้ำมัน คอลลอยด์ และสารแขวนลอย น้ำเสียที่เป็นน้ำมัน หากไม่ลดลงเหลือต่ำกว่า 20 มก./ลิตรในขั้นตอนนี้ จะก่อให้เกิดชั้นความเปรอะเปื้อนที่ไม่สามารถกลับคืนสภาพเดิมได้บนพื้นผิวเมมเบรน ในโครงการของสวนอุตสาหกรรมแห่งหนึ่งที่ประสบความสำเร็จในการใช้น้ำซ้ำได้เต็มรูปแบบและการปล่อยของเหลวเป็นศูนย์ ส่วนแรกของขบวนการบำบัดหลักคือ "ตัวกรองแบบแท่ง → ถังปรับสมดุล → DAF → การแข็งตัวของตะกอน-การตกตะกอน" - สี่ขั้นตอนที่เกี่ยวข้องกับการปรับสภาพล่วงหน้า ซึ่งช่วยให้ A/O-MBR ที่ตามมาสามารถผลิตน้ำทิ้งที่เสถียรได้
ต่อไปนี้เป็นข้อสรุปที่ขัดแย้งกัน: โดยทั่วไปแล้ว เงินพิเศษที่ใช้ไปกับการบำบัดล่วงหน้ามักจะประหยัดได้มากกว่าสามถึงห้าเท่า โดยลดต้นทุนการเปลี่ยนเมมเบรนและการสูญเสียเวลาหยุดทำงาน บทเรียนที่แพงที่สุดในอุตสาหกรรมเกือบทั้งหมดมาจาก "การตัดมุมในการปรับสภาพ" แต่นี่คือส่วนที่แนะนำให้ลดต้นทุนน้อยที่สุดในห่วงโซ่กระบวนการบำบัดน้ำแบบนำกลับมาใช้ใหม่
ขั้นที่ 2: การบำบัดทางชีวภาพ – ปล่อยให้จุลินทรีย์จัดการกับสสารที่ละลาย
การบำบัดล่วงหน้าเกี่ยวข้องกับ "สิ่งสกปรกที่มองเห็นได้"; ขั้นตอนทางชีววิทยาจะจัดการกับอินทรียวัตถุที่ละลายและไนโตรเจนในน้ำ
A/O, SBR และกระบวนการออกซิเดชันแบบสัมผัสทั่วไปโดยพื้นฐานแล้วจะสร้างสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมสำหรับจุลินทรีย์ในการใช้ซีโอดีและแอมโมเนียไนโตรเจน โดยทั่วไปแล้วน้ำทิ้งจากขั้นตอนนี้จะมีค่า COD 50–100 มก./ลิตร ตามด้วยการชี้แจงในบ่อพักน้ำรอง.
เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพแบบเมมเบรน (MBR)ใช้แนวทางที่แตกต่างออกไป: ใช้โมดูลเมมเบรนที่มีรูพรุนประมาณ 0.1 μm เพื่อแทนที่บ่อพักน้ำรองโดยตรง ข้อดีนั้นชัดเจน โดยสามารถรักษาความขุ่นของน้ำทิ้งให้ต่ำกว่า 1 NTU ได้อย่างเสถียร สารแขวนลอยมีค่าเกือบเป็นศูนย์ ความเข้มข้นของสารแขวนลอยในสุราผสมสามารถสูงกว่ากระบวนการทั่วไปได้ 2-3 เท่า และลดรอยเท้าได้ประมาณ 60% ในโครงการปรับปรุงที่มีข้อจำกัดด้านพื้นที่จำกัด MBR มักเป็นทางเลือกเดียวที่เป็นไปได้
ควรระบุให้ชัดเจนว่า MBR แก้ปัญหาการแยกของแข็งและของเหลวภายในขั้นตอนทางชีววิทยา มันไม่ได้เอาเกลือออก น้ำทิ้งที่ใสสะอาดไม่ได้หมายความว่าสามารถนำกลับมาใช้ซ้ำได้โดยตรงในกระบวนการที่มีข้อกำหนดที่เข้มงวดสำหรับคลอไรด์ไอออน เราได้พบลูกค้าที่มองเห็นน้ำทิ้ง MBR "ใสราวกับน้ำบรรจุขวด" จึงสันนิษฐานว่าการบำบัดขั้นปลายน้ำแบบลึกนั้นไม่จำเป็น เพียงแต่พบว่าไม่สามารถเพิ่มปัจจัยความเข้มข้นในระบบน้ำหล่อเย็นได้ ซึ่งนำไปสู่ปัญหาตะกรันและการกัดกร่อน
ขั้นตอนที่ 3: การกรองแบบอัลตราฟิลเตรชัน – บอดี้การ์ดของระบบรีเวิร์สออสโมซิส
ระบบอัลตราฟิลเตรชันทางอุตสาหกรรมมีบทบาทในสายโซ่นี้ซึ่งสามารถสรุปได้ในประโยคเดียว: พวกเขาทำให้ RO ดาวน์สตรีมคงอยู่ได้นานขึ้น เมมเบรน RO มีความต้องการน้ำป้อนค่อนข้างเข้มงวด โดยวัดจากดัชนีสองดัชนีเป็นหลัก:ความขุ่นและดัชนีความหนาแน่นของตะกอน (SDI). โดยทั่วไปการปฏิบัติงานด้านวิศวกรรมต้องใช้ฟีด SDI ต่ำกว่า 3 (การออกแบบที่เข้มงวดกว่าเรียกร้องให้ต่ำกว่า 2.5) และความขุ่นต่ำกว่า 0.2 NTU เยื่อกรองแบบอัลตราฟิลเตรชันที่มีขนาดรูพรุนระหว่าง 0.01 ถึง 0.1 μm ปิดกั้นคอลลอยด์ แบคทีเรีย สารอินทรีย์โมเลกุลขนาดใหญ่ และของแข็งแขวนลอยละเอียดที่ประตูนี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
นอกเหนือจากการปกป้อง RO แล้ว อัลตราฟิลเตรชั่นยังมักใช้เป็นหน่วยบำบัดขั้นสุดท้ายอีกด้วยในโครงการบำบัดน้ำที่นำกลับมาใช้ใหม่หลายโครงการ จุดนำกลับมาใช้ใหม่เป็นเพียงการสร้างหอทำความเย็น การล้างโรงงาน หรือการจัดสวน โดยไม่มีข้อกำหนดที่เข้มงวดสำหรับเกลือที่ละลายน้ำ ในกรณีเช่นนี้ "MBR + อัลตราฟิลเตรชัน" ก็เพียงพอแล้ว และ RO ก็ไม่จำเป็นโดยทั่วไประบบกรองอัลตราฟิลเตรชันจะทำงานที่ 0.1–0.3 MPa โดยใช้พลังงานต่ำกว่า RO แรงดันสูงมาก และสามารถบรรลุอัตราการนำกลับคืนได้มากกว่า 95%
การเลือกใช้วัสดุเมมเบรนก็ควรค่าแก่การเอาใจใส่เช่นกันPVDF (โพลีไวนิลิดีนฟลูออไรด์)มีเสถียรภาพทางเคมีและความแข็งแรงเชิงกลที่ดี ทำให้เป็นทางเลือกหลักสำหรับน้ำเสียทางอุตสาหกรรมPES (โพลีเอเทอร์ซัลโฟน)มีฟลักซ์สูงกว่าและมีคุณสมบัติป้องกันการเปรอะเปื้อนที่ดีกว่า เหมาะสำหรับน้ำที่ค่อนข้างสะอาดเมมเบรนเซรามิกทนความร้อนและทนทานต่อกรดและด่างแก่ แต่ราคามักจะสูงกว่าเมมเบรนโพลีเมอร์หลายเท่า และจะคุ้มค่าภายใต้เงื่อนไขพิเศษเท่านั้น
ขั้นตอนที่ 4: รีเวิร์สออสโมซิส – และความเข้มข้นนั้นไม่สามารถสลัดออกไปได้
RO จะกลายเป็นสิ่งที่ต้องมีก็ต่อเมื่อน้ำที่ใช้ซ้ำมีข้อกำหนดที่ชัดเจนสำหรับ TDS คลอไรด์ไอออน หรือสภาพการนำไฟฟ้าRO ขั้นเดียวสามารถลด TDS จาก 800–1500 มก./ลิตร เป็น 50–150 มก./ลิตร โดยมีอัตราการปฏิเสธเกลือโดยทั่วไปสูงกว่า 99% RO หรือ RO แบบผ่านสองครั้งพร้อม EDI สามารถรับค่าการนำไฟฟ้าได้ต่ำกว่า 1 μS/ซม. ซึ่งตอบสนองความต้องการน้ำป้อนหม้อไอน้ำและน้ำที่มีความบริสุทธิ์สูง
แต่ RO มีค่าใช้จ่ายที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ นั่นก็คือการมีสมาธิ เมื่อนำกลับมาใช้ใหม่ได้ 75% ปริมาตรเข้มข้นจะอยู่ที่หนึ่งในสี่ของอาหารป้อน โดยมีความเข้มข้นของเกลือสี่เท่าของอาหารป้อน เมื่อฟื้นตัวได้ 90% จะมีความเข้มข้นเพียง 1 ใน 10 โดยมีความเข้มข้นของเกลือ 10 เท่าของอาหาร กระแสนี้ต้องมีจุดหมายปลายทางที่ชัดเจน การไม่พิจารณาเส้นทางการกำจัดสารเข้มข้นในขั้นตอนการออกแบบถือเป็นการกำกับดูแลในโครงการนำกลับมาใช้ใหม่ที่พบบ่อยที่สุดและร้ายแรงที่สุด หลายระบบถูกบังคับให้ทำงานด้วยความจุที่ลดลงหลังจากการทดสอบการใช้งานอย่างแม่นยำด้วยเหตุนี้
ขั้นตอนสุดท้าย: การฆ่าเชื้อ – และรายละเอียดที่มักถูกลืม
ในระบบการนำกลับมาใช้ซ้ำ การฆ่าเชื้อด้วยก๊าซคลอรีนไม่สามารถนำมาใช้แบบไม่ได้ตั้งใจได้ คลอรีนทำให้เกิดผลพลอยได้จากการฆ่าเชื้อ เช่น ไตรฮาโลมีเทนและกรดฮาโลอะซิติกในน้ำหมุนเวียน และสารเหล่านี้จะสะสมอย่างต่อเนื่องในวงปิด ระบบการนำกลับมาใช้ใหม่ภายใต้กรอบกฎระเบียบ EU 2020/741 มักจะเปลี่ยนไปใช้คลอรีนไดออกไซด์หรือโอโซน ร่วมกับการฆ่าเชื้อด้วยรังสีอัลตราไวโอเลต (UV). UV มีประโยชน์เพิ่มเติม: มีประสิทธิภาพเท่าเทียมกันกับเชื้อโรคที่ทนต่อคลอรีน เช่น Cryptosporidium และไม่ก่อให้เกิดผลพลอยได้
รายละเอียดที่มักลืมคือ –ท่อ. น้ำที่นำกลับมาใช้ใหม่มีค่า pH ความเป็นด่าง และองค์ประกอบไอออนิกแตกต่างกันเมื่อเปรียบเทียบกับน้ำจืด หากใช้ท่อเหล็กคาร์บอนที่มีอยู่สำหรับเครือข่ายการบุกเบิก อัตราการกัดกร่อนอาจเพิ่มขึ้นอย่างมาก การประเมินความเข้ากันได้ของวัสดุท่อก่อนเริ่มเดินเครื่องมีราคาถูกกว่าการเปลี่ยนท่อในภายหลังมาก
กระบวนการนี้ไม่เกี่ยวกับการซ้อนอุปกรณ์
เมื่อนำทั้งหมดที่กล่าวมาข้างต้นมารวมกัน ระบบบำบัดน้ำแบบใช้ซ้ำโดยสมบูรณ์โดยทั่วไปจะมีลักษณะดังนี้:
เครื่องกรองแบบแท่ง → ถังปรับสมดุล → DAF/การแข็งตัวของตะกอน → ทางชีวภาพ (A/O หรือ MBR) → การกรองแบบอัลตราไวโอเลต → (RO) → การฆ่าเชื้อ → จุดนำกลับมาใช้ใหม่
แต่สิ่งที่กำหนดความสำเร็จหรือความล้มเหลวของโครงการอย่างแท้จริงนั้นไม่ใช่ลำดับนี้เอง แต่อยู่ที่ว่าพารามิเตอร์ของแต่ละขั้นตอนจะตรงกับน้ำเฉพาะที่คุณกำลังเผชิญอยู่หรือไม่ สำหรับกำลังการผลิตเท่ากันที่ 5,000 ลบ.ม./วัน ค่า COD ที่มีอิทธิพล 500 ต่อ 5,000 จะส่งผลให้เกิดโซลูชันทางวิศวกรรมที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิงสองแบบ ไม่ว่าจุดนำกลับมาใช้ใหม่จะเป็นหอทำความเย็นหรือหม้อไอน้ำอาจเพิ่มการลงทุนเป็นสามเท่า
นั่นคือเหตุผลที่เมื่อถูกถามว่า "กระบวนการมาตรฐานของคุณคืออะไร" การคุ้มครองสิ่งแวดล้อม Taihe มักจะตอบว่า: ให้ข้อมูลที่มีอิทธิพลอย่างต่อเนื่องแก่เราเป็นเวลาหนึ่งสัปดาห์ จากนั้นเราจะพูดคุยเกี่ยวกับกระบวนการนี้ เทคโนโลยีการบำบัดน้ำที่นำกลับมาใช้ใหม่ไม่เคยมีเมนูตายตัว แต่เป็นกล่องเครื่องมือที่ผสมผสานแบบโมดูลาร์ การวางแต่ละขั้นตอนในตำแหน่งนั้นมีความสำคัญมากกว่าการวางซ้อนหน่วยที่ทันสมัยที่สุด