分類回收利用在降低軟純水耗新水中的應(yīng)用

孔繁科

摘 要：工業(yè)領(lǐng)域中部分設(shè)備為防止污堵和結(jié)垢，對水質(zhì)要求較高，需采用去除懸浮物、膠體、陰陽離子的軟純化水，但在部分軟純水制備系統(tǒng)中，由于大量廢水的外排，造成軟純水耗新水量居高不下，部分系統(tǒng)耗水系數(shù)可達(dá)2，為了降低新水消耗，降低生產(chǎn)運(yùn)行成本，采用階梯化回收對排放水進(jìn)行分質(zhì)處理，重新進(jìn)入系統(tǒng)或作為中水進(jìn)行再利用。

關(guān)鍵詞：軟純化水；耗水系數(shù)；再利用

1 概述

水是工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要環(huán)境影響評價(jià)因素。為減少工業(yè)新水提取量，降低水耗，必須應(yīng)用先進(jìn)的節(jié)水和水處理技術(shù)，最大化、最優(yōu)化地將處理后的廢水回收利用。

工業(yè)領(lǐng)域生產(chǎn)過程中，根據(jù)工藝要求需對原水進(jìn)行軟化處理，目前，在各類軟水制備系統(tǒng)中，核心工藝由原水預(yù)處理、反滲透和離子交換三大部分組成。預(yù)處理系統(tǒng)多采用過濾器（多介質(zhì)、活性炭）、膜分離設(shè)備超濾裝置組成，用以保證反滲透系統(tǒng)的正常運(yùn)行，膜分離設(shè)備產(chǎn)水經(jīng)軟化器處理除去硬度制取軟化水，或再經(jīng)離子交換設(shè)備（CEDI、混床）制取純水。由于該類設(shè)備均有10%-20%的反洗水或濃水，目前，各工藝采取的是對上述反洗水或濃水進(jìn)行全部排放或部分回收，系統(tǒng)排水量大、回收率低，軟水耗新水?dāng)?shù)值較高，制約了其運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

2 模型建立

通過軟水系統(tǒng)中各工藝單元排水的水質(zhì)對比，建立回收模型，對其進(jìn)行分配利用，高品質(zhì)水回收進(jìn)入軟水系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)利用，降低自耗水，低品質(zhì)水回收作為生產(chǎn)水或中水進(jìn)行再利用。軟水制備系統(tǒng)中各單元外排水梯級水質(zhì)回收利用的工藝方法或系統(tǒng)模型，它有原水箱、原水泵、過濾器、超濾、超濾產(chǎn)水箱、超濾產(chǎn)水泵、保安過濾器、高壓泵、反滲透、軟化器、CEDI。

生水進(jìn)入原水箱，通過原水泵提升進(jìn)入過濾器進(jìn)行阻截顆粒污染物，過濾后進(jìn)入超濾進(jìn)一步去除懸浮物及部分有機(jī)物質(zhì)，產(chǎn)水進(jìn)水箱并通過水泵提升到保安過濾器進(jìn)行徹底清除，通過高壓泵提壓進(jìn)入反滲透進(jìn)行脫鹽處理，處理后進(jìn)入軟化器去除硬度，或再經(jīng)CEDI進(jìn)行離子交換制備純水。

3 關(guān)鍵流程節(jié)點(diǎn)分析

3.1 超濾

超濾作為一種較為精密的過濾系統(tǒng)，是近幾年來逐漸推廣使用的，特別是在純水制備和污水綜合處理利用方面，使用較為普遍。

部分地區(qū)由于地下水資源匱乏，要求工業(yè)生產(chǎn)禁采地下水，因此水源的使用逐步發(fā)生了改變，從最初的全部使用地下水源變更為引流黃河長江水，水質(zhì)逐步趨于惡化。但除鹽水及純水制備系統(tǒng)在當(dāng)初建設(shè)時(shí)期，所采用的設(shè)計(jì)依據(jù)卻是地下水水質(zhì)參數(shù)。水源發(fā)生改變以后，制備系統(tǒng)問題、異常不斷，主要集中在因黃河水水質(zhì)的膠體物質(zhì)、菌藻類物質(zhì)和細(xì)微粘泥顆粒的在原有的前處理系統(tǒng)中不能有效的截留，而影響后續(xù)的脫鹽處理效果，采取過加大絮凝劑的投加量等手段，反而造成了過量后不能充分反應(yīng)的絮凝劑再次污堵脫鹽設(shè)備的情況，從而造成反滲透設(shè)施清洗頻繁，自耗增加，使用壽命降低的情況。

超濾工藝的使用，較好地解決了上述分析中出現(xiàn)的問題，主要是基于超濾膜元件中膜絲的特點(diǎn)，其過濾精度為0.01微米，對于膠體物質(zhì)和菌藻類及細(xì)微粘泥顆粒的污染有著極佳的處理效果，且自帶正常反洗及定期洗系統(tǒng)能較好地解決本體污堵的問題，大大降低了絮凝劑的投加量，避免了過量后的二次污染問題。

在使用超濾解決問題的同時(shí)，為了去除膜表面的污染物碎片，維持穩(wěn)定的產(chǎn)水量，需對超濾膜進(jìn)行反洗、沖洗、清洗等必要的操作，造成自耗水量的增加，工程公司在新建及改造的系統(tǒng)中考慮到回用的成本及相應(yīng)的控制以及由此可能帶來的關(guān)聯(lián)性安全問題，將超濾的各類反洗水進(jìn)行簡單回用，作為多介質(zhì)過濾器的反洗用水。

3.2 反滲透

反滲透系統(tǒng)可以利用反滲透膜的特性來除去水中大部分可溶性鹽分、膠體、有機(jī)物及微生物，因原水的種類繁多，其成分也非常復(fù)雜，需通過運(yùn)行管控減少對RO膜因大分子有機(jī)物、懸浮物膠體造成的污堵、小分子有機(jī)物吸附、難溶鹽的結(jié)垢，防止RO膜脫鹽率、產(chǎn)水率的降低。反滲透膜需定期進(jìn)行反洗和沖洗，系統(tǒng)沖洗可以簡單地通過增加表面流速沖洗膜表面的沾污物、沉積物，適用于固體顆粒物質(zhì)與膜結(jié)合不緊密的情況，當(dāng)結(jié)合力變強(qiáng)時(shí)，還需通過藥劑進(jìn)行清洗，設(shè)備本身有經(jīng)反滲透膜分離出來的濃鹽水排放，該類水質(zhì)含鹽量較高，直接排放極易造成環(huán)境的污染。綜上，反滲透系統(tǒng)排水率高，回收比率比例僅能達(dá)到75%左右，在實(shí)際運(yùn)行中，將反滲透各類反沖洗水及濃鹽水回收作為中水在綠化、沖廁、道路噴灑、進(jìn)行利用。

3.3 CEDI

CEDI是一種新型純水制備設(shè)備，將電滲析和離子交換技術(shù)相結(jié)合，通過交換膜對陰陽離子選擇通過及交換，并通過直流電場實(shí)現(xiàn)離子的定向遷移，其優(yōu)點(diǎn)是可長期穩(wěn)定運(yùn)行，無需酸堿再生陰陽樹脂，水質(zhì)穩(wěn)定，該類系統(tǒng)的回收率設(shè)計(jì)為90%，其中10%的水被排掉，與超濾工藝出于相同的原因，不作回收設(shè)計(jì)的考慮。其在前期數(shù)據(jù)化驗(yàn)分析中發(fā)現(xiàn)，水質(zhì)優(yōu)于過濾器產(chǎn)水，可作為除鹽水站的進(jìn)水加以回用，但需同時(shí)權(quán)衡回水壓力過高對設(shè)備本體的損害問題。

3.4 過濾器

過濾器在軟水制備系統(tǒng)中，用濾料層（通常為石英砂+無煙煤）截留水中懸浮雜質(zhì)、吸附油等，使水得以澄清，水質(zhì)符合后續(xù)處理的要求，過濾器在使用一定的周期后，其濾料表層截留或顆粒的外表面吸附一定數(shù)量的雜物或污漬，這樣過濾器的性能出現(xiàn)劣化，出現(xiàn)出水水質(zhì)變差，壓差增大，產(chǎn)水量降低，這時(shí)就需對過濾器進(jìn)行反洗，這部分反洗水約占總水量的5%-8%，這部分水由于多次使用，僅作為中水重復(fù)利用。

分析軟水系統(tǒng)工藝流程中每個(gè)節(jié)點(diǎn)排水水質(zhì)，采用梯級利用的原則，即離子交換設(shè)備（如CEDI）排水水質(zhì)最優(yōu)，回收作為工藝的原水；超濾反洗水在前期過濾器的基礎(chǔ)上，再次截留大分子及絮凝物質(zhì)，可作為工藝單元中過濾器的反洗用水，反滲透濃鹽水及反沖洗水，由于采用的反滲透濃鹽水含鹽量較高，收集作為中水重復(fù)利用。

4 結(jié)束語

先進(jìn)的水處理技術(shù)可以帶來優(yōu)質(zhì)的工業(yè)用水，但勢必也會帶來高水處理成本，通過對軟純水制備系統(tǒng)各關(guān)鍵排水流程進(jìn)行分析，各類排水水質(zhì)能滿足各類用水需求，做到物盡其用，變廢為寶，這在工業(yè)企業(yè)中尤為重要，既做到經(jīng)濟(jì)處理，又做到清潔生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]唐受印，戴友芝.水處理工程師手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.

[2]沈健.高純水與反滲透技術(shù)[J].給水排水，1998（2）：32-37.

[3]朱麗剛，武新萍.軟水制備系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路[J].江蘇冶金，2008（2）：61-63.