Wachsendes Interesse an ZLD durch Kosten und Umwelt getrieben
Im Jahr 2021 wurde der Weltmarkt für die Zero Liquid Discharge (ZLD)-Technologie auf 1 Milliarde Dollar geschätzt und es wird prognostiziert, dass er in den nächsten zehn Jahren um fast 12% wachsen wird¹. Der Anstieg wird insbesondere durch die zunehmende Einführung der Technologie in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie sowie in der Textilindustrie vorangetrieben, da die wachsende Weltbevölkerung den Druck auf die Frischwasservorräte erhöht.
Was ist ZLD?
Zero Liquid Discharge (ZLD ) ist eine Behandlung von flüssigen Abfallströmen, bei der flüssige Abfallströme in sauberes Wasser (das wiederverwendet werden kann) und ein minimales Volumen an festen Rückständen umgewandelt werden.
Ein gut konzipiertes ZLD-System sollte flüssige Abfallströme minimieren oder sogar eliminieren, so dass sauberes Wasser zur Wiederverwendung oder umweltfreundlichen Ableitung entsteht und ein fester Rückstand, der sich für die weitere Verarbeitung (oft zur Rückgewinnung wertvoller Bestandteile für eine anderweitige Verwendung) oder für die sichere Entsorgung eignet.
ZLD wird in einer Vielzahl von Industrien eingesetzt, darunter die chemische und petrochemische Produktion, die Lebensmittel- und Getränkeherstellung, die Textilindustrie, die Energie- und Kraftwerksbranche und die pharmazeutische Industrie. Diese Industrien werden durch das wachsende Umweltbewusstsein für die Gefahren von giftigen Abwässern und die zunehmende Regulierung der Umwelt angetrieben, diese Technologie einzuführen. Dies wiederum hat die Kosten für die Handhabung und Entsorgung solcher Abfallströme erhöht und in einigen Fällen eine solche Entsorgung unmöglich gemacht. Infolgedessen suchen Unternehmen nach nachhaltigeren Alternativen, und ZLD ist eine der führenden Technologien in diesem Bereich.
Die ZLD-Technologie wird auf verschiedenen Märkten auf der ganzen Welt eingesetzt, darunter Europa, Australien, Kanada, der Nahe Osten und Mexiko. Die größten Märkte und das größte Expansionspotenzial liegen jedoch in den Vereinigten Staaten, China und Indien².
Es ist ratsam, einen Verdampfungsprozess zu wählen, der den Energieverbrauch optimiert, wie z.B.:
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- Mehrstufige Verdampfung: Die Nutzung der latenten Wärme des verdampften Wassers als Energiequelle in einer nächsten Verdampfungsstufe reduziert den Gesamtverbrauch des Kessels für die Verdampfungsanlage.
- Thermische Brüdenkompression (TVR): Verdampfungsdampf wird mit Kesseldampf gemischt. Die Wiederverwendung des verdampften Dampfes reduziert den Energiebedarf.
- Mechanische Dampfrekompression (MVR): Ein MVR-Kompressor (der von einem Elektromotor angetrieben wird) kann verwendet werden, um den verdampften Dampf zu komprimieren, wodurch sein Druck erhöht wird, und diesen Dampf als Energiequelle für den Prozess zu verwenden. Die MVR-Kompression ist sehr effizient in Bezug auf den Energieverbrauch.
Die HRS ZLD-Lösung
Je nach dem zu konzentrierenden Produkt kann HRS aus einer Reihe von Technologien auswählen, um den optimalen ZLD-Prozess zu entwickeln. Energieoptimierungsmethoden (mehrstufig, TVR, MVR) können mit verschiedenen Arten von Wärmeübertragungstechnologien (Plattenverdampfer, Wellrohrverdampfer, Verdampfer mit geschabter Oberfläche) kombiniert werden. Unabhängig von der angewandten Technologie kann der Gesamtprozess in drei Schritte unterteilt werden:
- Verdampfung / Konzentration: Das Produkt wird bis knapp unter seine maximale Konzentration (Sättigung) konzentriert. Bei der Verdampfungsanlage handelt es sich in der Regel um eine mehrstufige Verdampferanlage.
- Kühlen: Wenn die Kurve der maximalen Löslichkeit steil ist (hohe Konzentration bei hoher Temperatur, niedrige Konzentration bei niedriger Temperatur), wird das in Schritt 1 erhaltene Produkt gekühlt, was eine sofortige Ausfällung der gelösten Feststoffe bewirkt.
- Kristallisation: Die Kristallisation/Sedimentation der in Schritt 2 hergestellten Feststoffe erfolgt in speziell dafür vorgesehenen Kristallisationstanks. Nach diesem Schritt verbleibt ein Überstand aus konzentrierter Lösung, der zur Wiederaufbereitung in Schritt 1 zurückgeführt wird.
Ein typischer HRS Verdampfer / Finisher verwendet Unicus Schabflächenverdampfer, die selbstreinigend sind und optimale Verdampfungsraten gewährleisten. Normalerweise werden unsere Kühler mit geschabter Oberfläche der Serie R zur Kühlung der gesättigten Sole verwendet, die in die Kristallisationstanks geleitet wird. Das Ergebnis ist ein effizienter Prozess, der ohne geplante Ausfallzeiten kontinuierlich arbeiten kann.
Unabhängig von der Art des Verdampfers spielen Wärmetauscher in ZLD-Systemen eine entscheidende Rolle bei der Senkung der Betriebskosten, indem sie die Wärme aus dem Prozesswasser und anderen vorhandenen Quellen nutzen und auch die Wärme am Ende des Prozesses zurückgewinnen und wiederverwenden, um die Energieeffizienz des gesamten ZLD-Systems zu steigern.
² Tong, T. & Elimelech, M. (2016) The Global Rise of Zero Liquid Discharge for Wastewater Management: Drivers, Technologies, and Future Directions in Environmental Science & Technology. Verfügbar unter https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.6b01000