隨著薄膜科技的不斷演進,廢水全回收在流程規劃上已有非常大的改變,下圖為傳統程序與先進程序兩種廢水全回收流程示意。

傳統廢水全回收程序,多將中水回收單元所排出TDS濃度約0.5~2 %之濃排水,導入熱蒸發單元蒸除水分予以濃縮,最後再以轉輪乾燥機完全蒸乾產出固體廢棄物。然蒸發須耗用大量能源,即使採用目前公認節能效益最高的蒸汽再壓縮技術(MVR),蒸除每噸水仍需耗用約20~80度電,此雖已較傳統蒸發程序(如多效蒸發MED)節約50%以上初始能源消耗,然對廠商而言仍是沉重的營運負擔。
先以能耗較低的薄膜技術將淡水自廢水中移出,降低蒸發單元所需蒸除水量,為降低整體廢水全回收蒸發成本之重要手段。目前,主流膜供應商(Dupont, Veolia, Nitto, Vontron…)已有針對廢水全回收應用,推出可高倍濃縮滷水之高壓RO產品(PRO)。其具有寬流道、污染物不易附著膜表面等耐污堵特性,可將廢水TDS濃度濃縮達12 %以上(以氯化鈉計),大幅降低後續廢水需蒸發量體。
廢水直接蒸發乾燥後所殘留之固體物,一般為多種成分混雜難具回收價值,須以固體廢棄物管道進行清運處理。此亦為廢水全回收系統之重要運營成本,多數案例顯示,此部分占整體運營成本高達30 ~ 50%。由於絕大多數類別廢水經妥善處理後,留存水中成分以離子為多,陽離子多為鈉離子、陰離子則多為氯離子與硫酸根離子。此類離子可藉由溫度差進行氯化鈉與硫酸鈉結晶析出,獲得高純度(主成分占比>98 %)工業鹽。然熱差法工業鹽結晶技術須達到一定氯/硫酸根離子濃度差比例,方能獲取較高的鹽回收率,減少無法回收之雜鹽量。
納濾膜孔徑介於超濾與反滲透之間(約1-2奈米),經由調整膜孔洞尺寸與帶電特性,可得對一、二價離子具高分離成效之分鹽納濾膜(SNF,二價離子截留率95~98%),將高濃滷水分離成富集氯化鈉與硫酸鈉兩股濃滷液,提高後續蒸發結晶單元之工業鹽回收率。
PRO與SNF在現今先進廢水全回收程序扮演重要角色,其可大幅降低需熱蒸發廢水量體與提高工業鹽回收率。然其規劃設計上,需考量不同膜供應商之產品特色,配合前端預處理單元與後端熱蒸發濃縮及結晶單元,方能以最經濟之成本獲得良好成效。

