雙膜法預(yù)脫鹽水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉艷麗

【摘 要】某化學(xué)品公司現(xiàn)有除鹽水系統(tǒng)需要將水源改為園區(qū)工業(yè)廢水處理廠出水，且生產(chǎn)工藝有循環(huán)冷卻水的使用需求，為此本技術(shù)方案推薦采用“超濾+反滲透”雙膜法預(yù)脫鹽工藝，雙膜法的引入，使水處理工藝更加完善、靈活，可以滿足不同水質(zhì)、水量條件等復(fù)雜條件下的用水需求。

【Abstract】The existing desalination system of a chemical company needs to change the water source to the effluent of the industrial wastewater treatment plant in the park， and the production process has the use demand of circulating cooling water. Therefore， this technical scheme recommends the use of "ultrafiltration + reverse osmosis" double-membrane desalination process. The introduction of double-membrane process makes the water treatment process more perfect and flexible. It can meet the water demand under complex conditions such as different water quality and quantity conditions.

【關(guān)鍵詞】反滲透;超濾;預(yù)脫鹽;方案設(shè)計(jì);廢水回用

【Keywords】 reverse osmosis; ultrafiltration; desalination; scheme design; wastewater reuse

【中圖分類號(hào)】TQ085+.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號(hào)】1673-1069（2019）10-0189-02

1 項(xiàng)目概況

某化學(xué)品公司生產(chǎn)工藝需使用脫鹽水，現(xiàn)有的脫鹽水處理工藝如下：

陽離子交換器→陰離子交換器→混合離子交換器→脫鹽水。

現(xiàn)擬采用園區(qū)工業(yè)水處理廠處理后的出水，在現(xiàn)有離子交換前增加預(yù)脫鹽工藝為基礎(chǔ)，本方案建議采用“超濾+反滲透”雙膜法預(yù)脫鹽工藝，工藝流程如下：

帶壓工業(yè)自來水→自清洗過濾器→超濾裝置→超濾產(chǎn)水池→增壓泵→保安過濾器→高壓泵→反滲透裝置→除鹽水池→外供水泵→用水點(diǎn)或后續(xù)處理工藝。

設(shè)計(jì)反滲透出力350m3/h，其中250m3/h可以直接去作為工業(yè)冷卻水，100m3/h去現(xiàn)有離子交換系統(tǒng)進(jìn)一步處理，以滿足工藝用水以及鍋爐補(bǔ)給水的使用要求。

2 方案設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

2.1 水質(zhì)、水量

原水電導(dǎo)率<1100μs/cm，總硬度<250mg/L，總堿度<110 mg/L，游離余氯<0.5mg/L，進(jìn)水濁度<1NTU;

系統(tǒng)最終規(guī)模為：350m3/h。

2.2 設(shè)計(jì)產(chǎn)水水質(zhì)

產(chǎn)水電導(dǎo)率：≤20μS/cm。

2.3 回收率

以15℃作為設(shè)計(jì)溫度時(shí)，系統(tǒng)總回收率≈75%，RO回收率≈80%。

溫度對反滲透的回收率影響較大，通過軟件模擬計(jì)算，相同運(yùn)行壓力下5℃時(shí)RO產(chǎn)水回收率可降低至55%（即RO產(chǎn)水量降低至240m3/h左右），對水量影響較大，因此，冬季需要對原水進(jìn)行換熱，或者通過增加現(xiàn)有離子交換系統(tǒng)處理量來滿足廠區(qū)整體用水量需求。

3 雙膜法工藝介紹

3.1自清洗過濾器

自清洗過濾器主要作為超濾的保安過濾器，去除泥沙、金屬絲、毛發(fā)等固體污染物，是為了保護(hù)膜過濾系統(tǒng)，延長膜過濾的過濾周期、減少膜反沖洗次數(shù)以及膜化學(xué)清洗的次數(shù)、延長膜的使用壽命。濾網(wǎng)式自清洗過濾器是依靠多棱過濾技術(shù)將原水中大顆粒懸浮物、砂礫等能夠?qū)Τ瑸V膜表面造成機(jī)械劃傷的雜質(zhì)去除。

本系統(tǒng)選用不銹鋼濾網(wǎng)全自動(dòng)過濾器1臺(tái)，過濾精度150μm。經(jīng)過自清洗過濾器處理的水，最大限度地保證超濾系統(tǒng)的安全性。

3.2 超濾裝置

超濾是同時(shí)進(jìn)行濃縮和分離大分子或膠體物質(zhì)的技術(shù)。以壓力差為驅(qū)動(dòng)力，液體在超濾膜表面流過時(shí)，大分子或膠體物質(zhì)被截留，小分子和純水透過膜的過程。

超濾是去除0.01～0.1μm污染物質(zhì)最有效的方法之一，使用超濾不但能去除所有的懸浮物，而且還能去除部分有機(jī)物，保持超濾產(chǎn)水持續(xù)穩(wěn)定在SDI<3，保證反滲透的長期穩(wěn)定運(yùn)行。

本方案推薦采用材質(zhì)為PVDF的中空纖維超濾膜，外壓式設(shè)計(jì)，對膠體、懸浮顆粒、色度、濁度、細(xì)菌、大分子有機(jī)物具有良好的分離能力。針對原水特點(diǎn)，超濾膜采用全流過濾、頻繁反洗的全自動(dòng)連續(xù)運(yùn)行方式，其運(yùn)行情況為：水、氣反洗方式，水反洗周期20～60min一次，每次反洗40s，氣洗周期12h一次，每次30s，反洗更徹底，膜性能恢復(fù)好，反洗用水量大大降低（本項(xiàng)目為產(chǎn)水量的5%），化學(xué)清洗周期長?；瘜W(xué)清洗頻率1～6個(gè)月（視污染情況而定），和反滲透共用一套化學(xué)清洗系統(tǒng)。系統(tǒng)采用PLC或DCS控制。

本方案設(shè)計(jì)超濾裝置4套，單套處理能力110m3/h/（15℃）。

3.3 反滲透裝置

反滲透亦稱逆滲透，是用一定的壓力使溶液中的溶劑通過反滲透膜或稱半透膜分離出來[1]。因?yàn)樗妥匀粷B透的方向相反，故稱反滲透。根據(jù)各種物料的不同滲透壓，就可以使大于滲透壓的反滲透法達(dá)到分離、提取、純化和濃縮的目的。

考慮到本項(xiàng)目的水質(zhì)特點(diǎn)、設(shè)備的節(jié)能、運(yùn)行壓力、膜的透過率、膜的脫鹽率、出水的含鹽量等因素，本項(xiàng)目采用美國陶氏公司的高抗污染反滲透BW30FR-400/34i，該膜較大多數(shù)28mil的商用膜元件寬流道，具有更寬的濃水網(wǎng)格，高達(dá)34mil，由于其流道更寬，抗污染性更強(qiáng)。

本除鹽水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)反滲透裝置共4套，單套處理能力88m3/h，脫鹽率≥98%，系統(tǒng)回收率約75%。

3.4 加藥系統(tǒng)

超濾和反滲透裝置共用一套加藥裝置：

①氧化殺菌劑加藥

原水進(jìn)系統(tǒng)前投加氧化殺菌劑，避免膜生物污染。

②阻垢劑加藥裝置

阻垢劑加藥裝置在反滲透進(jìn)水中加入阻垢劑，防止反滲透濃水中碳酸鈣、碳酸鎂、硫酸鈣等難溶鹽濃縮后析出結(jié)垢，堵塞反滲透膜，從而損壞膜元件的應(yīng)用特性，因此，在進(jìn)入膜元件之前設(shè)置了阻垢劑投加裝置[2]。阻垢劑可以控制碳酸鹽垢、硫酸鹽垢及氟化鈣垢，它的主要作用是相對增加水中結(jié)垢物質(zhì)的溶解性，以防止碳酸鈣、硫酸鈣等物質(zhì)對膜的阻礙，同時(shí)它也可以降低鐵離子堵塞膜的微孔。

4 投資估算及運(yùn)行成本分析

投資估算約1280萬元（不含水箱及土建），運(yùn)行成本主要包括電費(fèi)、藥劑、耗材、人工等直接運(yùn)行成本，運(yùn)行費(fèi)用約1.50元/m3。

5 該項(xiàng)目實(shí)施的意義

通過引入“超濾+反滲透”工藝，可以為工業(yè)冷卻水提供穩(wěn)定的供水，且為后續(xù)的離子交換系統(tǒng)提供高質(zhì)量的原水。雙膜法的引入，相當(dāng)于增加了現(xiàn)有離子交換工藝的預(yù)脫鹽處理，同時(shí)針對不同水質(zhì)要求，增加了新的脫鹽設(shè)備，對現(xiàn)有離子交換系統(tǒng)提高產(chǎn)水水質(zhì)、延長清洗周期、延長使用壽命具有重大的意義。且雙膜法的引入，使水處理工藝更加完善、靈活，可以滿足不同水質(zhì)、水量條件等復(fù)雜條件下的用水需求。

【參考文獻(xiàn)】

【1】孫皓，曹萍.電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)的特點(diǎn)與發(fā)展趨勢[J].能源與節(jié)能，2019（03）：80-81+94.

【2】段志棟.反滲透法和全離子交換法除鹽技術(shù)初步比較[J].山西化工，2017，37（04）：64-66+97.