Le acque reflue ad alta salinità provengono ampiamente dalla sintesi chimica, dalla produzione farmaceutica, dalla produzione di pesticidi, dall'industria chimica del carbone, dalla stampa e tintura, dalla lavorazione alimentare, dal percolato di discarica e dai progetti a scarico zero. Questo tipo di acque reflue non solo ha un alto contenuto di sale, ma presenta spesso anche un elevato COD e colore. Per questo tipo di acque reflue, la cristallizzazione per evaporazione (MVR, evaporazione a multiplo effetto, ecc.) è attualmente la via più diffusa per il recupero delle risorse: recupero del condensato tramite evaporazione e sale industriale tramite cristallizzazione.

Tuttavia, il processo di evaporazione presenta due sfide di lunga datasfide chiave:

sfida chiave 1: Accumulo continuo di liquore madre. Le sostanze che producono COD e colore nelle acque reflue non volatilizzano durante l'evaporazione e si concentrano interamente nel liquore madre. Con il proseguire del ciclo di evaporazione, il COD e il colore del liquore madre aumentano continuamente, insieme alla viscosità e al punto di ebollizione, portando a una diminuzione dell'efficienza di evaporazione e a un aumento del consumo energetico. Per mantenere il funzionamento del sistema, una certa quantità di liquore madre ad alta concentrazione deve essere scaricata periodicamente come rifiuto pericoloso, con conseguente perdita di sale e costi elevati di trasporto e smaltimento.

sfida chiave 2: Scarsa qualità e bassa bianchezza del sale evaporato. Durante il processo di evaporazione, il COD e le sostanze cromogene vengono parzialmente trascinati o incapsulati nel sale cristallino, causando l'aspetto giallo, nero o grigio del sale industriale e una diminuzione della sua purezza, rendendo difficile il rispetto degli standard del sale industriale. Può essere smaltito solo come sale di scarto a basso valore nelle discariche, riducendo significativamente il suo valore di risorsa.

Questo sistema posiziona l'apparecchiatura di ossidazione elettrochimica prima del sistema di evaporazione come fase di pretrattamento. Le acque reflue vengono prima trattate elettrochimicamente: l'ossidazione anodica diretta e la generazione elettrocatalitica di specie fortemente ossidanti come i radicali idrossilici (·OH) ossidano e decompongono il COD (inclusi composti organici recalcitranti, tensioattivi, agenti complessanti, gruppi cromogeni, ecc.) in CO₂ e H₂O; contemporaneamente, distruggono completamente la struttura coniugata insatura dei gruppi cromogeni, riducendo significativamente il colore delle acque reflue. Dopo il pretrattamento elettrochimico, le acque reflue ad alta salinità, con COD e colore significativamente ridotti, entrano nel sistema di evaporazione, raggiungendo i seguenti obiettivi: Produzione significativamente ridotta di liquore madre di evaporazione; Bianchezza e purezza del sale cristallino significativamente migliorate; Ciclo operativo del sistema di evaporazione esteso e frequenza di pulizia ridotta; Recupero di risorse saline ad alto valore piuttosto che smaltimento come rifiuto salino. L'intero processo consuma solo elettricità, non introduce agenti chimici, non aumenta il contenuto di sale nelle acque reflue (il COD viene mineralizzato in CO₂ e rilasciato, e le sostanze non coloranti vengono ossidate in piccole molecole incolori) e non produce rifiuti solidi o acqua concentrata. È un'unità di "pretrattamento" ideale per i sistemi di evaporazione.

II. Difficoltà nel trattamento chimico delle acque reflue ad alta salinità e soluzioni di questa apparecchiatura

Affrontare le difficoltà	Soluzioni elettrochimiche
Il COD nel liquore madre di evaporazione continua ad accumularsi e il liquore madre deve essere scaricato come rifiuto pericoloso, con conseguenti elevati costi di smaltimento.	Il pretrattamento elettrochimico può rimuovere dal 50% all'80% del COD, ridurre significativamente la quantità di liquore madre generato e abbassare i costi di smaltimento dei rifiuti pericolosi.
Il sale cristallizzato evaporato ha un aspetto giallastro-nero e bassa bianchezza, e può essere utilizzato solo come sale di scarto per discarica.	I cromofori vengono completamente scomposti, con conseguente rimozione del colore superiore al 90% dall'influente e miglioramento della bianchezza del sale cristallino, soddisfacendo gli standard del sale industriale.
L'evaporatore è gravemente incrostato all'interno e le superfici di scambio termico sono contaminate, richiedendo frequenti arresti per la pulizia.	Dopo la rimozione del COD e del colore, la tendenza all'incrostazione dell'evaporatore è significativamente ridotta e il ciclo di pulizia è esteso.
L'alto COD aumenta il punto di ebollizione del sistema di evaporazione, con conseguente aumento del consumo energetico di evaporazione e un carico maggiore sul compressore MVR.	Il pretrattamento riduce il COD, diminuisce l'innalzamento del punto di ebollizione e riduce il consumo energetico di evaporazione.
Alcune acque reflue subiscono pretrattamento (adsorbimento su carbone attivo, adsorbimento su resina) per trasferire il COD alla fase solida, generando rifiuti pericolosi come carboni/resine esausti saturi, e il costo del consumo di adsorbente è elevato.	Il COD viene direttamente mineralizzato in CO₂ e rilasciato, senza generare rifiuti solidi o incorrere in costi di consumo di adsorbente.
L'ossidazione Fenton richiede l'introduzione di una grande quantità di reagenti, e l'ossidante stesso introduce impurità o sottoprodotti, che a loro volta aumentano il carico sul sistema salino.	Consuma solo elettroni, non introduce ioni impuri e non grava ulteriormente sul sistema salino.
I sistemi di evaporazione faticano ad adattarsi alle fluttuazioni della qualità dell'acqua.	L'unità elettrochimica risponde rapidamente ai cambiamenti della qualità dell'acqua tramite regolazione della corrente, stabilizzando la qualità dell'influente da evaporare.

III. Principio di funzionamento

Dopo la rimozione dei solidi sospesi tramite vaglio/filtro, le acque reflue ad alta salinità entrano in un reattore elettrochimico. Sotto l'azione degli elettrodi:

(1) Elettro-ossidazione diretta (mineralizzazione del COD e distruzione dei cromofori)

Gli inquinanti organici nelle acque reflue (residui di solventi, tensioattivi, agenti complessanti, coloranti e intermedi, sostanze umiche, ecc.) perdono direttamente elettroni e vengono ossidati sulla superficie dell'anodo:

Rottura a catena chimica della materia organica macromolecolare → Acidi organici/alcoli/aldeidi → Ulteriore ossidazione a CO₂ e H₂O

Distruzione dei cromofori → Decolorazione delle acque reflue

Apertura dell'anello aromatico → Eliminazione di colore e COD

L'ossidazione diretta ha un effetto di mineralizzazione sugli inquinanti organici sulla superficie dell'elettrodo, con alta efficienza di rimozione del COD e consumo energetico controllabile.

(2) Elettro-ossidazione indiretta (ossidazione ad ampio spettro dominata da ·OH e cloro attivo)

L'elettrolisi anodica dell'acqua genera radicali idrossilici (·OH), che utilizzano l'alta concentrazione naturale di ioni cloruro (uno dei componenti principali dei sali) nelle acque reflue per generare cloro attivo (Cl₂, HOCl, OCl⁻):

I radicali idrossilici ossidano indiscriminatamente vari composti organici, in particolare i contributori recalcitranti aromatici ed eterociclici al COD.

Il cloro attivo diffonde ulteriormente nella soluzione, integrando l'ossidazione degli inquinanti organici che non sono entrati in contatto diretto con l'anodo.

L'ossidazione indiretta garantisce una rimozione uniforme del COD e una completa eliminazione del colore in tutte le aree del reattore.

L'effetto sinergico dell'ossidazione diretta e indiretta ottiene la massima copertura di diversi tipi di composti organici, garantendo che sia il tasso di rimozione del COD che il tasso di decolorazione soddisfino gli standard.

(1) Effetto chiave: "Ridurre il carico" del sistema di evaporazione piuttosto che "trasferirlo"

I prodotti finali dell'ossidazione del COD sono CO₂ e H₂O: il CO₂ sfugge in fase gassosa e l'H₂O evapora in condensato con il sistema di evaporazione. Né il COD né il colore rimangono nel liquore madre o nel sale cristallizzato. Le piccole molecole (solitamente acidi organici incolori) risultanti dalla degradazione del colore vengono trascinate dal liquore madre in quantità minime durante l'evaporazione, non influenzando quindi la bianchezza del sale.

In breve: L'unità elettrochimica assicura che il COD e il colore "lascino" il sistema salino in forma gassosa e incolore prima dell'evaporazione, lasciando un sale più puro e bianco e meno liquore madre.

IV. Vantaggi principali (Mirati all'utilizzo delle risorse di acque reflue ad alta salinità)

Vantaggi	illustrare
Ridurre significativamente la quantità di liquore madre da evaporare	Dopo la rimozione del COD dal 50% all'80%, la velocità di scarico del liquore madre diminuisce e il costo dello smaltimento dei rifiuti pericolosi si riduce.
Migliora significativamente la bianchezza e la purezza dei sali cristallini	Il colore viene rimosso dal 90% al 99%, e la bianchezza del sale viene migliorata allo standard del sale industriale, realizzando il salto da "sale di scarto" a "sale di prodotto".
Estendere il ciclo operativo del sistema di evaporazione	Dopo la rimozione degli inquinanti organici e del colore, la velocità di incrostazione e contaminazione nell'evaporatore è significativamente ridotta e il ciclo di pulizia è esteso.
Ridurre il consumo energetico di evaporazione	Dopo la rimozione delle sostanze che producono COD e colore, l'innalzamento del punto di ebollizione del sistema di evaporazione diminuisce, il consumo energetico di evaporazione diminuisce e il carico sul compressore MVR è ridotto.
Nessuna introduzione di ioni impuri.	Consuma solo elettroni, non aggiunge reagenti chimici e non aumenta il carico sul sistema salino.
Zero rifiuti solidi, zero acqua concentrata	Il COD viene mineralizzato in CO₂ e rilasciato, senza produrre rifiuti secondari come adsorbenti saturi, fanghi di ferro o concentrati. Tutta l'acqua influente entra nel sistema di evaporazione.
Un ambiente ad alta salinità è benefico per l'efficienza di ossidazione.	Le alte concentrazioni di Cl⁻ vengono convertite efficientemente in cloro attivo all'anodo, con conseguenti migliori effetti di trattamento. Questo è un vantaggio unico di questa tecnologia rispetto all'ossidazione convenzionale.
Funzionamento sicuro a temperatura e pressione normali	La tensione operativa è di 3~15V DC, non sono richieste alte temperature o alte pressioni, nessun pericolo per la sicurezza.

V. Parametri Tecnici (Personalizzabili)

parametro	ambito
Volume di trattamento	1 ~ 1000 m³/giorno (operazione parallela modulare)
Potenza installata	5 ~ 400 kW (a seconda della concentrazione di COD e del volume d'acqua)
Tensione operativa	3 ~ 15 V (DC, tensione di sicurezza)
TDS in ingresso	3%~25% (nessun limite superiore)
COD effluente (dopo trattamento)	Tasso di rimozione del 50%~80%, e significativa riduzione del COD dell'influente da evaporare.
Colore dell'acqua dopo trattamento	Tasso di rimozione del 90%~99%, l'effluente è fondamentalmente incolore e trasparente
Bianchezza del sale cristallizzato (dopo trattamento)	Soddisfa gli standard del sale industriale
Materiale dell'attrezzatura	PP / Titanio / Acciaio inossidabile Duplex
Requisiti dell'acqua in ingresso (pretrattamento consigliato)	SS ≤ 100 mg/L,pH 5~9

VI. Applicabile a scenari specifici di utilizzo delle risorse di acque reflue ad alta salinità

Sottosettori	Caratteristiche delle acque reflue	Punti chiave dell'adattamento elettrochimico delle risorse
Liquore madre ad alta salinità da sintesi chimica	TDS 10%~20%, COD 5000~20000 mg/L, contiene solventi organici e residui intermedi.	Dopo aver ridotto significativamente il COD, il sale viene sottoposto a evaporazione MVR, trasformando il sale cristallino da sale di scarto a sale sottoprodotto industriale e riducendo lo scarico di liquore madre di oltre l'80%.
Acque reflue saline da produzione farmaceutica/pesticidi	TDS 5%~15%, COD 3000~15000 mg/L, contiene impurità che sviluppano colore, il sale evaporato è giallo.	Combinando la decolorazione e la riduzione del COD, la bianchezza del sale raggiunge oltre l'85%, consentendo il riutilizzo o la vendita, realizzando così un "utilizzo delle risorse a ciclo chiuso del sale".
Salmuera concentrata chimica del carbone (concentrato nanofiltrazione/RO)	TDS 5%~8%, COD 500~3000 mg/L, contiene sostanze umiche, sale evaporativo grigio-nero.	La rimozione elettrochimica delle sostanze umiche e della materia organica cromogena migliora significativamente il colore del sale, soddisfacendo i requisiti per l'utilizzo delle risorse del sale cristallino.
Acque reflue ad alta salinità da stampa e tintura/tintura	TDS 5%~10%, contiene una grande quantità di coloranti residui e ausiliari, croma estremamente elevata, colore intenso del sale evaporato.	Ha un'efficienza di decolorazione estremamente elevata (90%~99%), e il sale cristallizzato evaporato ha un aspetto bianco e può essere utilizzato direttamente come sale industriale.
Concentrato di membrana di percolato di discarica (concentrato nanofiltrazione/RO)	TDS 5%~15%, COD 2000~15000 mg/L, colore marrone scuro, grande volume di liquore madre dopo evaporazione.	I processi elettrochimici distruggono i coloranti a base di acido umico e il COD, riducendo significativamente la quantità di liquore madre nel sistema di evaporazione e aumentando la salinità e la bianchezza.
Trattamento preliminare del progetto a emissioni zero	Varie soluzioni saline concentrate sono state combinate, con TDS variabili dal 5% al 20% e COD che fluttua in modo significativo.	In qualità di "unità di pre-elaborazione per evaporazione e purificazione" nel sistema ZLD, garantisce il funzionamento stabile a lungo termine del sistema di evaporazione e la qualità del sale.
Acque reflue organiche ad alta salinità da alimenti/MSG/lievito	TDS 5%~8%, contiene prodotti della reazione di Maillard, caramello, ecc.	La bianchezza del sale recuperato dopo decolorazione ed evaporazione è elevata, e il condensato può essere riutilizzato nella produzione, realizzando zero scarico di acque reflue e utilizzo delle risorse.

Apparecchiature elettrochimiche per il trattamento delle acque reflue per il recupero delle risorse di acque reflue ad alta salinità.

VII. Posizione del Processo

Opzione 1: Pre-trattamento prima dell'evaporazione

Acque reflue ad alta salinità → Serbatoio di equalizzazione → Rimozione SS (precipitazione o filtrazione) → Regolazione pH

regolazione → Apparecchiatura di pretrattamento elettrochimico (rimozione COD e colore) → Sistema di evaporazione (MVR/evaporazione a multiplo effetto) → Sale cristallizzato + condensato (riciclato dopo aver soddisfatto gli standard)

Spiegazione: L'apparecchiatura elettrochimica è posizionata prima dell'evaporatore come fase di "raffinazione". Le acque reflue, dopo la rimozione dei SS, subiscono una significativa rimozione di COD e colore tramite trattamento elettrochimico prima di entrare nel sistema di evaporazione. Il sistema di evaporazione tratta "salamoia pulita", con conseguente alta efficienza di evaporazione, basso liquore madre e sale di alta qualità. Questa è attualmente la configurazione di processo incrementale più preziosa nei progetti a scarico zero e di utilizzo delle risorse ad alta salinità.

Opzione 2: Riduzione del liquore madre (per sistemi di evaporazione esistenti)

Sistema di evaporazione → Liquore madre di evaporazione (alto COD, alto colore, alta viscosità) → Apparecchiatura di trattamento elettrochimico (rimozione del COD e del colore arricchiti) → Ritorno al sistema di evaporazione per ulteriore evaporazione (o scarico parziale)

Spiegazione: Per i sistemi di evaporazione esistenti, l'arricchimento continuo di COD e colore nel liquore madre è la sfida operativa più grande. Una piccola unità di trattamento elettrochimico può essere aggiunta alla linea di circolazione del liquore madre per far circolare e trattare il liquore madre in modo continuo o intermittente, rimuovendo e arricchendo il COD e il colore online, mantenendo il liquore madre in uno stato a basso COD e basso colore per lungo tempo e riducendo significativamente la frequenza di scarico del liquore madre. Questo metodo non modifica il processo principale originale, richiede bassi investimenti e produce risultati rapidi.

Opzione 3: Utilizzo diretto delle risorse di acqua grezza Acque reflue organiche ad alta salinità → Filtrazione → Apparecchiatura di trattamento elettrochimico (rimozione COD a ≤200 mg/L, decolorazione completa) → Evaporazione e cristallizzazione → Sale industriale raffinato + Acqua recuperata

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Apparecchiature per il trattamento elettrochimico delle acque reflue per il trattamento delle acque reflue della produzione biochimica.

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