反滲透濃水回用的可行性分析

王衛(wèi)紅 高叢輝（大慶油田電力集團(tuán)宏偉熱電廠）

反滲透濃水回用的可行性分析

王衛(wèi)紅 高叢輝（大慶油田電力集團(tuán)宏偉熱電廠）

電廠化學(xué)水處理排水中，反滲透濃排水約45×104t/a，占化學(xué)水處理排水的70%。反滲透系統(tǒng)的濃水大量排放，不僅造成水資源浪費(fèi)，而且給企業(yè)帶來很大的廢水排放壓力。將反滲透濃排水回用為循環(huán)水補(bǔ)水，年節(jié)約循環(huán)水45×104t，年節(jié)約生產(chǎn)成本260×104元，具有十分重要的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益。

濃水 回用 循環(huán)水補(bǔ)充水 反滲透 經(jīng)濟(jì)效益

反滲透水處理技術(shù)因具有脫鹽率高、操作簡便和對環(huán)境污染小的優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于水處理中。電廠排水主要有循環(huán)水排水和化學(xué)水處理排水兩部分?；瘜W(xué)水處理排水中，反滲透濃排水約45×104t/a占化學(xué)水處理排水的70%。反滲透系統(tǒng)的濃水大量排放，不僅造成水資源浪費(fèi)，而且給企業(yè)帶來很大的廢水排放壓力。因此，合理利用反滲透濃排水，實(shí)現(xiàn)廢水回用，具有十分重要的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益。

大慶油田電力集團(tuán)宏偉熱電廠化學(xué)分廠共有6列反滲透，設(shè)計(jì)出力為一期4列120 t/h和二期2列100 t/h。為了避免反滲透設(shè)備的頻繁啟停，同時(shí)為了冬季防凍，當(dāng)除鹽水補(bǔ)水小于110 t/h時(shí)，6列反滲透均采取靜壓運(yùn)行方式；當(dāng)除鹽水補(bǔ)水在110～150 t/h時(shí)，啟動(dòng)1列反滲透，其余5列靜壓運(yùn)行；當(dāng)除鹽水補(bǔ)水在150～200 t/h時(shí)，啟動(dòng)2列反滲透，其余4列靜壓運(yùn)行。反滲透在運(yùn)行過程中濃水總排放量約60～80 t/h，通過對不同運(yùn)行方式下反滲透濃水指標(biāo)的分析，考慮反滲透濃水回用，作水塔循環(huán)水補(bǔ)水是完全可行的。

1 可行性分析

1.1 反滲透濃水特點(diǎn)

1）反滲透濃水是經(jīng)反滲透膜分離出75%淡水后的濃縮水，濃水的堿度、硬度、氯離子、總固體含量均是入口水的3倍[1]。宏偉熱電廠反滲透入口水（表1）是經(jīng)高效過濾器及弱酸陽離子交換器處理后的產(chǎn)品水，含鹽量較低，所以濃排水的含鹽量一般小于800 mg/L。

表1 反滲透入口水水質(zhì)

2）反滲透濃水是經(jīng)過RO裝置的出水，含鹽量雖然較高，但有害離子如重金屬、氨氮、亞硝酸鹽等含量不高，色度和濁度幾乎為零，有機(jī)物含量很低。

3）反滲透靜壓運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)品水回收率（約65%）低于高壓泵啟動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)（75%），因而靜壓運(yùn)行時(shí)的濃水含鹽量低于高壓泵啟動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。因受除鹽水補(bǔ)水量的影響，長期以來該廠RO運(yùn)行方式為6列靜壓運(yùn)行，或1列啟動(dòng)其余5列靜壓運(yùn)行。

反滲透靜壓運(yùn)行狀態(tài)與高壓泵啟動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)濃水指標(biāo)見表2、表3。

表2 靜壓運(yùn)行濃水指標(biāo)

表3 啟動(dòng)高壓泵運(yùn)行時(shí)濃水指標(biāo)

1.2 反滲透濃水回收的可行性

1.2.1 反滲透濃水無結(jié)垢傾向

為了防止反滲透膜結(jié)垢，在原水進(jìn)入反滲透裝置之前，先經(jīng)過弱酸陽離子交換器除去硬度和部分堿度，這種方法有效的防止了無機(jī)鹽在設(shè)備和管道中結(jié)垢。弱酸陽離子交換器出口水經(jīng)過反滲透裝置后，雖然大部分鹽分被截留在濃水中，但濃水中的硬度含量依然很低，這樣的濃水不會(huì)在回用的管道中結(jié)垢，因而具有回收的可行性。

1.2.2 混合循環(huán)水補(bǔ)水水質(zhì)較好

反滲透濃排水總量約60～80 t/h，包括5列靜壓運(yùn)行的濃水和1列啟泵運(yùn)行的濃水。宏偉熱電廠循環(huán)水補(bǔ)水量冬季為120～180 t/h，春秋季為300～350 t/h。因此，即使RO濃排水全部用于循環(huán)水補(bǔ)水，在數(shù)量上也不能滿足要求，還需要補(bǔ)充循環(huán)弱酸陽離子交換器出口水，混合后作為循環(huán)水補(bǔ)水。春秋季和冬季，RO濃排水分別占循環(huán)水總補(bǔ)水量的53%和25%。

表4 循環(huán)冷卻水水質(zhì)要求

循環(huán)水補(bǔ)水對水質(zhì)的要求：一是控制硬度、堿度，防止碳酸鹽結(jié)垢；二是控制氯離子含量，防止發(fā)生腐蝕。參照表4中的循環(huán)冷卻水水質(zhì)要求[2]，混合濃水后的循環(huán)水補(bǔ)水各項(xiàng)指標(biāo)均遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于要求，完全可以作為循環(huán)水補(bǔ)水回用。

2 濃水回收方案設(shè)計(jì)

2.1 濃水回用補(bǔ)水系統(tǒng)

反滲透濃水回用是將其作為循環(huán)水補(bǔ)水。由于反滲透濃排水本身具有一定的壓力，因此不需要外加升壓設(shè)備，只需將一、二期反滲透濃排水總管與循環(huán)水補(bǔ)水出口管連接，見圖1。

2.2 合理調(diào)整濃水補(bǔ)水量

通常情況下，反滲透濃排水可以全部作為循環(huán)水補(bǔ)水回用。當(dāng)出現(xiàn)原水水質(zhì)劣化，濃水水質(zhì)也極差的特殊情況時(shí)，可將濃水補(bǔ)水管與循環(huán)水補(bǔ)水管解裂，將濃水排放至中和池，不影響循環(huán)水補(bǔ)水水質(zhì)。

2.3 混合濃水后的循環(huán)水高濃縮倍率運(yùn)行方式

2.3.1 超聲波除垢

混合濃水的循環(huán)水水質(zhì)在有超聲波除垢裝置的循環(huán)水系統(tǒng)中，無需任何處理，完全可以滿足高濃縮倍率的運(yùn)行要求。

2.3.2 硫酸加水質(zhì)穩(wěn)定劑

在沒有超聲波除垢裝置的循環(huán)水系統(tǒng)中，混合濃水后的循環(huán)水水質(zhì)由于堿度稍高，采用硫酸加水質(zhì)穩(wěn)定劑的處理方法，可使循環(huán)水在高濃縮倍率下運(yùn)行。

2.3.3 通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定混合補(bǔ)水后的濃縮倍率

混合濃水的循環(huán)水水質(zhì)由于堿度稍高，在現(xiàn)運(yùn)行方式下，要保持高濃縮倍率運(yùn)行，需要加入硫酸降低循環(huán)水堿度，通過試驗(yàn)確定濃縮倍率。

3 經(jīng)濟(jì)效益分析

回用濃水按生水計(jì)，單價(jià)5.65元/t，濃水年排放量45×104t，年節(jié)約補(bǔ)水費(fèi)254.25×104元；中和池排水泵功率30 kW，出力70 t/h，電價(jià)0.3448元/kWh，年節(jié)約電費(fèi)7.66×104元，年總節(jié)約費(fèi)用約260×104元。

4 結(jié)論

通過分析反滲透濃水指標(biāo)，說明反滲透濃水用做水塔循環(huán)水補(bǔ)水是完全可行的，既能廢水利用，又能保證熱力設(shè)備安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。反滲透濃水回用，是企業(yè)在水資源利用和環(huán)境保護(hù)方面的巨大進(jìn)步，循環(huán)水總運(yùn)行成本及廢水排放成本明顯降低，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[1]孫容,李飛.反滲透濃水回用技術(shù)探討[J}.電站輔機(jī),2004,25(3):51-56.

[2]管輝堯，張學(xué)琴，李永和.中水作為循環(huán)水補(bǔ)水在三河電廠的應(yīng)用[J}.華北電力技術(shù),2009(2):43-45.

10.3969/j.issn.2095-1493.2011.09.003

王衛(wèi)紅，1990年畢業(yè)于西北大學(xué)，高級工程師，從事技術(shù)管理工作，E-mail：wangwh_1@163.com，地址：大慶油田電力集團(tuán)宏偉熱電廠，163314。

2011-08-16)