某鋅冶煉動(dòng)力廠脫鹽水系統(tǒng)技術(shù)改造及擴(kuò)容方案設(shè)計(jì)

劉艷麗，楊曉松，劉峰彪，趙志龍

（北京礦冶科技集團(tuán)有限公司，北京100160）

1 項(xiàng)目概況

河南某鋅冶煉廠配套的動(dòng)力廠原有除鹽水系統(tǒng)規(guī)模為80m3/h，水源采用當(dāng)?shù)刈詠?lái)水，為了節(jié)約用水且合理利用雨水及河水，預(yù)將水源改為地表水，且系統(tǒng)規(guī)模增至200m3/h。鑒于此，本方案本著節(jié)水節(jié)能，盡可能高效地利用水資源，以減少系統(tǒng)廢水排放量和運(yùn)行費(fèi)用為原則，并充分考慮與原有系統(tǒng)的銜接以及在改造期間的保障性供水進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。

原工藝流程如圖1 所示。

圖1 原工藝流程圖

2 方案設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

2.1 水質(zhì)、水量

設(shè)計(jì)水質(zhì)為當(dāng)?shù)厮畮?kù)水，根據(jù)業(yè)主提供的水質(zhì)報(bào)告，系統(tǒng)地表水電導(dǎo)率按900μs/cm，進(jìn)水濁度按20NTU 考慮。

系統(tǒng)最終規(guī)模為：200m3/h。

2.2 設(shè)計(jì)產(chǎn)水水質(zhì)

產(chǎn)水電阻率≥5.0MΩ.cm（電導(dǎo)率≤0.2μs/cm），SiO2≤20μg/L，硬度~0。

3 工藝流程

工藝流程如圖2 所示。

現(xiàn)有除鹽水系統(tǒng)采用“雙介質(zhì)過(guò)濾器+反滲透+兩級(jí)混床工藝”，水源為本廠地下水，水質(zhì)穩(wěn)定，維護(hù)良好。但現(xiàn)水源改為地表水，與地下水相比，水質(zhì)受環(huán)境因素影響比較大，如氣溫、雨季、水體生物污染等因素，都會(huì)導(dǎo)致地表水水質(zhì)惡化[1]。因此，在脫鹽預(yù)處理工藝中必須考慮這些因素。本系統(tǒng)推薦采用“雙介質(zhì)過(guò)濾器+超濾+反滲透+純水反滲透+混床工藝”，具體如下：

圖2 脫鹽水系統(tǒng)技術(shù)改造及擴(kuò)容工藝流程圖

①采用雙介質(zhì)過(guò)濾器+超濾作為脫鹽系統(tǒng)的預(yù)處理工藝，對(duì)于地表水水質(zhì)波動(dòng)比較大，且地表水中的小顆粒物質(zhì)，如膠體、細(xì)菌等，雙介質(zhì)過(guò)濾器截留效果很差，難以保證出水水質(zhì)。因此，還需要在雙介質(zhì)過(guò)濾后考慮精度更高的處理辦法，本方案推薦采用超濾，超濾的作用是進(jìn)一步去除懸浮物、膠體、黏泥、微生物、大分子有機(jī)物等能夠?qū)Ψ礉B透膜造成污堵的雜質(zhì)，出水SDI＜3 甚至更低。

②采用雙級(jí)反滲透作為預(yù)脫鹽工藝，一般反滲透脫鹽率為97%～98%，以進(jìn)水以900μs/cm 為例，出水電導(dǎo)率一般在30μs/cm 左右，再加上水中CO2的影響，對(duì)混床來(lái)說(shuō)離子負(fù)荷比較高，原系統(tǒng)采用的是反滲透后增加脫氣塔以及兩級(jí)混床設(shè)計(jì)，但在系統(tǒng)水源變化后，單級(jí)反滲透出水水質(zhì)波動(dòng)可能會(huì)比較大[2]。例如，在夏季地表水溫較高時(shí)，反滲透的脫鹽率會(huì)下降，混床進(jìn)水含鹽量增加，再生周期變短，水耗和藥耗增加。

為提高反滲透產(chǎn)水質(zhì)的穩(wěn)定性，可考慮增加一純水反滲透，即將反滲透產(chǎn)水再通過(guò)一反滲透提純處理。在現(xiàn)有條件下，即使水源水質(zhì)有所波動(dòng)，出水電導(dǎo)仍可以保證在5μs/cm左右，保證后續(xù)混床的穩(wěn)定運(yùn)行，而且此時(shí)兩級(jí)混床設(shè)計(jì)改成單級(jí)，原有混床串聯(lián)運(yùn)行改為并聯(lián)運(yùn)行，新系統(tǒng)不用再增加混床設(shè)施。

③系統(tǒng)的節(jié)水措施。由于目前水資源比較匱乏，取水及排污費(fèi)用越來(lái)越高，提高系統(tǒng)水利用是必要的措施，根據(jù)本系統(tǒng)的特點(diǎn)，本方案提出以下幾點(diǎn)節(jié)水措施：

將系統(tǒng)的雙介質(zhì)過(guò)濾器的反洗水和超濾的反洗水收集起來(lái)，經(jīng)過(guò)一體化凈水器處理，回收大部分的反洗廢水，減少取水量；

將純水反滲透的濃水收集返回超濾產(chǎn)水箱循環(huán)利用，同時(shí)，將前端反滲透濃水收集，通過(guò)調(diào)節(jié)pH 和投加專項(xiàng)阻垢劑，再回收一部分水。

通過(guò)采取以上節(jié)水措施，即使出現(xiàn)地表水水質(zhì)變化較大的情況，預(yù)計(jì)系統(tǒng)回收率仍可以達(dá)到77%以上。

4 公用工程

取水量260m3/h，系統(tǒng)排水60m3/h；裝機(jī)負(fù)荷～650kW，運(yùn)行負(fù)荷～480kW；系統(tǒng)占地～40m×30m。

5 運(yùn)行成本分析

運(yùn)行成本主要包括電費(fèi)、藥劑、耗材（濾芯、膜元件）、人工等直接運(yùn)行成本，系統(tǒng)年運(yùn)行時(shí)間按8000h 計(jì)，電費(fèi)按0.6 元/度計(jì)，藥劑及耗材按市價(jià)計(jì)，直接運(yùn)行費(fèi)用如下：電費(fèi)約1.60元/m3；藥劑費(fèi)約0.40 元/m3；膜更換費(fèi)約0.50 元/m3；人工約0.20 元/m3，總計(jì)運(yùn)行費(fèi)用約2.70 元/m3。

6 結(jié)論

本改造方案充分考慮水源變化帶來(lái)的水質(zhì)波動(dòng)影響，利用現(xiàn)有脫鹽水系統(tǒng)處理設(shè)施，采用“雙介質(zhì)過(guò)濾器+超濾+反滲透+純水反滲透+混床工藝”方案，改造后產(chǎn)水水質(zhì)、水量可以滿足企業(yè)用水需求，產(chǎn)水回收率可達(dá)77%以上。本方案實(shí)施后可以減少企業(yè)對(duì)地下水的開采，提升企業(yè)水資源總體的循環(huán)利用率，具有良好的社會(huì)環(huán)境及經(jīng)濟(jì)效益。