内陆卤水处理及流化床结晶器的策略
已经提出了创新的策略来解决内陆海水淡化的盐水处理问题。一个内陆工厂建造了一条30公里长的管道，将浓缩液输送到大海[21]，而另一个拟议的项目将通过重力将红海海水淡化厂的浓缩液输送到死海[22]，生产能源，处理盐水，并将急需的液体量返回死海[22]。然而，这种创新的解决方案是罕见的，而不是常态。因此，必须花费相当大的努力来设计一个具有成本效益的解决方案，尽可能减少对环境的影响，潜在的地点必须评估其他选择，如ZLD和/或卤水副产品的有益用途和应用。
目前许多ZLD应用都在处理电厂冷却水采用热脱盐和/或蒸发池，以最大限度地利用热水。热脱盐(蒸馏)已经实行了30多年，特别是在中东，这是一项成熟的技术，不太可能导致任何重大的技术改进。尽管多年来有一些设计创新需要优化能源效率在美国，热脱盐仍然是一种昂贵、能源密集型的过程。因此，随着技术的发展，基于膜的ZLD操作越来越受欢迎，以改善膜和能量回收，尽管蒸发系统可能在低湿度和大面积空气污染的地区是可行的未开发土地．
增强型蒸发系统利用机械能来增加水与空气接触的表面积，从而实现比传统蒸发池数倍的蒸发速率。这种蒸发系统可以单独使用，也可以与多级膜ZLD工艺组合使用。已经测试了几种增强型蒸发系统，它们有可能显著降低蒸发所需的成本和面积[23]。大多数依靠带有喷嘴的水管将盐水以雾状分散到大气中，进入高速气流，逆流气流，或垂直表面，以增加蒸发。一部分水被蒸发掉，剩余的盐分落在地上。这些系统可能有潜力实现高效蒸发干旱的气候raybet雷竞技最新．这些系统的一个缺点是，风载盐漂移可能会污染周围相当大的区域，如果系统位于城区附近，这一点尤其值得关注。
一种可能的膜基ZLD处理工艺如图1[24]所示。该工艺示意图显示了用于内陆水源脱盐的主要反渗透系统。一次反渗透的浓缩物经过处理以降低其沉淀潜力，然后在二次反渗透系统中脱盐。通常是次级反渗透的浓缩物
饲料
集中注意力
中间精矿处理
渗透
混合的产品
馏分油
渗透
馏分油
集中注意力
RO =反渗透系统BC =盐水浓缩器
图1零液排海水淡化工艺示意图
2-6%的进料进入初级RO，使用热脱盐工艺，盐水浓缩器进行处理。盐水选矿厂一般回收率约为95%RO集中从微咸水脱盐作为一个非常低的总溶解固体(TDS)的蒸馏物。剩余的浓缩物，0.1-0.3%的饲料主要反渗透，被排放到蒸发池。因此，没有液体废物从现场排放。
膜系统中溶质的沉淀限制了处理水的产量，没有某种形式的提高回收率。随着回收率的增加，膜的饲料侧的水随着少量可溶性盐(如碳酸钙(CaCO3)、硫酸钙(CaSO4)和硫酸钡(BaSO4)而变得越来越过饱和。因此，反渗透系统的采收率受到少量可溶性盐的沉淀潜力的限制。结晶器可用于提高浓盐水流中水的回收率，浓盐水流通常是过饱和的[24]。
了解影响过饱和溶液沉淀的因素对于开发设计良好、功能完善的ZLD工艺至关重要。外来颗粒的存在通过减少析出量来增强析出动力学自由能固体形成所必需的。因此，降水在能量上更有利。诱导时间，即开始沉淀所需的时间，随着外来颗粒与要形成的晶体之间的配合增加而减少。当粒子是同一种盐的种子晶体(次级形核)时，两个固相之间的最佳匹配发生。一组研究了刷石(CaHPO4•2H2O)对石膏(CaSO4•2H2O)沉淀[25]的影响。研究人员注意到，一种晶体相在另一种晶体相表面生长的能力强烈依赖于它们表面特征的兼容性，他们观察到一种紧密的契合晶格结构介于刷石和石膏之间。他们的结果表明，刷石晶体是石膏晶体生长的有效核。另一组研究了存在和不存在抗垢剂添加剂时石膏种子生长动力学，得出种子浓度对诱导时间[26]影响较大的结论。在相同抗垢剂浓度和溶液温度下，种子浓度为110 mg/mL时诱导时间为73 min，种子浓度为193 mg/mL时诱导时间为31 min。不添加抗垢剂时，每次种子浓度都能立即沉淀。不添加种子，过饱和溶液稳定。
考虑到这些因素而优化的流化床结晶系统的示意图如图2所示。进程被启动，
内陆海水淡化:目前的做法，环境影响333 -出水°°°
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O CD
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O ocp' fyp
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流化床结晶:0.2 - 2.0 mm
周期性注入砂粒(0.2 - 0.6 mm)
定期去除晶体(1 - 2mm)
图2流化床结晶工艺示意图
通过在反应器底部以足以使介质流化而不使其在流出物中被冲洗出来的速率引入流动。氢氧化钠或者石灰是在床的底部加料，以达到对CaCO3的过饱和，并且降水发生随着钙离子和碳酸盐离子离开溶液，被吸附到沙子上形成碳酸钙颗粒。钙的去除随着颗粒的晶体生长而继续，随着颗粒直径的增加，反应器单位体积的晶体表面积减小。通过定期从柱底移除较大的晶体并添加新的沙子来控制这一过程。
结晶法于1938年首次应用于水软化[27]与Spiractor®的发明，一个锥形上升流反应器。1971年，荷兰开发了一种流化床结晶器Crystalactor®，它具有圆柱形和水和化学进料喷嘴，旨在增强垂直塞流并改善初始状态化学混合．选择这个反应堆是为了在主反应堆提供水软化水处理[28]，目前在欧洲、亚洲和澳大利亚的25个处理厂使用。流化床结晶在精矿处理中应用还不广泛。与传统的软化处理反渗透精矿相比，优化的流化床结晶的几个特点预计是有利的:
•流化床结晶为沉淀提供了种子晶体的大表面积。这种沉淀发生在较低的过饱和状态下，存在晶体的沉淀物。因此，可以在较小的化学剂量和较低的pH值下实现沉淀。
•流化床结晶器生产近无水颗粒，按重量计算约90%为固体，这些颗粒在重力作用下迅速排出，固体含量为99%。传统软化产生的污泥固体含量为3-15%。因此，流化床结晶器产生的固体体积约为常规软化产生的10%。此外，碳酸钙晶体在农业和工业中有有益的用途。在荷兰，所有通过流化床结晶软化产生的固体都被重复利用。这些方解石晶体已用于处理腐蚀性地下水，中和酸性废水，用于道路建设，水泥制造和金属工业[27]。
结晶器的上升流速高达120米/小时(49加仑每分钟[gpm]/ft2)[28]。因此，流化床结晶器的占地面积比传统软化所需的面积小得多。
以获得最佳性能流化床反应器因此，钙通过晶体生长而不是通过碳酸钙自发成核而被去除是很重要的。根据Graveland et al.[27]，良好的结晶器设计应包括以下特征:
•适当的水和化学品分配，以产生桥塞流量，避免短路。
•大量混合化学物质，以避免局部高过饱和度和自发成核的CaCO3，而不是晶体生长。
•在高种子表面积的存在下进行化学混合，以促进晶体生长。
•反应器内有足够的湍流，以防止喷嘴和反应器壁结垢。
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