反滲透濃水回收利用技術(shù)的改造

張?jiān)旅?徐英杰

(安徽晉煤中能化工股份有限公司 安徽臨泉236400)

1 反滲透裝置現(xiàn)狀

安徽晉煤中能化工股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱中能公司)現(xiàn)有1套300 t/h脫鹽水裝置,工藝采用預(yù)處理+反滲透+EDI, 反滲透為100 m3/h×3組合，系統(tǒng)回收率75%，單套反滲透系統(tǒng)產(chǎn)純脫鹽水量100 m3/h，濃水排放量為33～34 m3/h，整套反滲透系統(tǒng)濃水排放量約為102 m3/h。每套反滲透系統(tǒng)的濃水在濃水排放閥截流之前壓力達(dá)到0.7～0.8 MPa，經(jīng)過(guò)濃水排放閥截流后直接排放，在運(yùn)行全過(guò)程中不僅沒有利用其能量，且嚴(yán)重浪費(fèi)水資源。為此，對(duì)反滲透系統(tǒng)(原水為地下水)處理后排放的濃水水質(zhì)進(jìn)行了分析(25 ℃，平均值，見表1)，決定對(duì)反滲透系統(tǒng)的濃水進(jìn)行部分回收，即對(duì)反滲透系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造。

表1 經(jīng)反滲透處理后排放的濃水水質(zhì)

2 改造措施

改造投資預(yù)算33萬(wàn)元。依據(jù)“減量化、資源化、再利用、無(wú)污染”的環(huán)保、循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念，結(jié)合生產(chǎn)工藝要求，設(shè)計(jì)反滲透系統(tǒng)優(yōu)化方案，原則上在不增加動(dòng)力消耗的情況下進(jìn)行反滲透系統(tǒng)濃水的部分回收。

(1)原水經(jīng)過(guò)反滲透系統(tǒng)4倍濃縮后，濃水的溶解性總固體(TDS)達(dá)到1 600 mg/L左右，電導(dǎo)率約為3 000 μS/cm。決定利用膜技術(shù)將濃水再濃縮1.0～1.5倍，從而從濃水中提取50%～60%的凈水。

(2)利用原脫鹽水反滲透系統(tǒng)更換下的反滲透舊膜元件組成新增反滲透系統(tǒng),并經(jīng)過(guò)清洗、氧化技術(shù)處理,處理后的膜能在低運(yùn)行壓力(0.6 ～0.9 MPa)情況下保證有較高的制水能力和適中的脫鹽率(85%～90%)。產(chǎn)水不并入原反滲透系統(tǒng)的產(chǎn)水管路，而是通過(guò)單獨(dú)管路收集后輸送至循環(huán)冷卻水、自來(lái)水系統(tǒng)等對(duì)水質(zhì)要求略低的用水點(diǎn)。

(3)改造之后，每套反滲透系統(tǒng)的濃水回收設(shè)在濃水排放閥截流之前，壓力達(dá)到0.7～0.8 MPa，將濃水從截流閥前直接導(dǎo)出，送至利用舊膜元件的新增反滲透系統(tǒng)，可有效地利用原有反滲透系統(tǒng)的余壓，從而達(dá)到節(jié)能效果；原有每套反滲透系統(tǒng)均設(shè)置獨(dú)立的反滲透濃水回收裝置，濃水由濃水回收裝置再次濃縮，然后回到原反滲透系統(tǒng)的濃水排放閥，可最大限度地利用原有管道，以減少管道改造的工作量和投資費(fèi)用。

(4)膜清洗系統(tǒng)與原反滲透系統(tǒng)并用，清洗管道需單獨(dú)配置。

改造后反滲透系統(tǒng)工藝流程見圖1。

3 改造后運(yùn)行情況

反滲透系統(tǒng)經(jīng)技術(shù)改造回收濃水后，平均回收率達(dá)56%左右，平均回收可用水57 m3/h，回用水平均電導(dǎo)率242 μS/cm，水質(zhì)優(yōu)于原水水質(zhì)；回用水主要用作合成氨循環(huán)水系統(tǒng)的補(bǔ)充水、蒸發(fā)冷凝器的補(bǔ)充水。改造后單套回收裝置運(yùn)行數(shù)據(jù)(2012年8月6日)見表2。

圖1 改造后反滲透系統(tǒng)工藝流程

表2 改造后單套回收裝置運(yùn)行數(shù)據(jù)(2012年8月6日)

時(shí)間流量/(m3·h-1)進(jìn)水產(chǎn)水濃水系統(tǒng)電導(dǎo)率/(μS·cm-1)產(chǎn)水原水進(jìn)水溫度/℃系統(tǒng)回收率/%系統(tǒng)脫鹽率/%2012-08-06 T 08:0034.319.015.32247143 098 25.655.39 92.77 2012-08-06 T 10:0033.519.014.52377203 10025.656.72 92.35 2012-08-06 T 12:0032.318.014.32507333 00825.755.73 91.69 2012-08-06 T 14:0032.718.514.22537322 99725.656.57 91.56 2012-08-06 T 16:0032.818.514.32497322 89926.656.40 91.41 2012-08-06 T 18:0033.419.014.42497383 21026.656.89 92.24 2012-08-06 T 20:0034.319.514.82487343 11825.556.85 92.05 2012-08-06 T 22:0033.719.014.72447243 20226.256.38 92.38 2012-08-06 T 24:0034.919.515.42317243 24125.555.87 92.87 2012-08-07 T 02:0034.219.514.72417233 18125.657.02 92.42 2012-08-07 T 04:0034.219.514.72387203 19825.657.02 92.56 2012-08-07 T 06:0034.219.514.72367353 22525.657.02 92.68 2012-08-07 T 08:0034.219.514.72467403 20125.557.02 92.31

4 效益分析

該工程改造總投資為 33萬(wàn)元。自2012年8月系統(tǒng)改造后投運(yùn)以來(lái)，水質(zhì)穩(wěn)定，出水水質(zhì)參見表2。運(yùn)行費(fèi)用：系統(tǒng)操作自動(dòng)化，無(wú)需增加人員；有效地利用原反滲透系統(tǒng)出口濃水的余壓，從而達(dá)到節(jié)能的效果，未額外增加動(dòng)力消耗；回收裝置反滲透阻垢緩蝕劑噸水加藥量2.7 g，藥劑價(jià)格為34 000元/t，則反滲透系統(tǒng)的濃水回收裝置運(yùn)行成本費(fèi)用為0.091元/m3。

單套反滲透系統(tǒng)平均減排水量為19 m3/h，按年運(yùn)行360 d、地下水費(fèi)0.65元/m3、反滲透濃水回收裝置運(yùn)行成本費(fèi)用為0.091元/m3計(jì)，3套反滲透系統(tǒng)每年節(jié)水492 480 m3,則每年節(jié)約水資源費(fèi)275 296元，約15個(gè)月就能收回全部投資。

(收到修改稿日期 2013-10-19)

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